книги из ГПНТБ / Милевский Э.Б. Автоматизация процессов индексирования учеб. пособие для студентов машиностроит. специальностей

5. Механизм одинарной фиксации.

На рис. 28 показана конструкция механизма фиксации шпиндель­ ного барабана токарного автомата. В барабане 1 закреплены фикса­ торные сухари 2 , имеющие клиновые поверхности.

Рис. 28. Конструкция механизма поворота с разрезным фиксатором

Точное расположение сухарей устанавливается винтами 3 и 4. Раз­ резной фиксатор 6 перемещается гидроцилиндром 5 при помощи зуб­

чато-реечного и кривошипно-шатунного механизмов. Когда барабан зафиксирован, кривошипно-шатунный механизм находится в «мерт­ вом» положении, при этом сила прижима фиксатора к каждому из сухарей определяется натяжением упругого звена Т. Штриховыми ли­ ниями показано положение механизма при освобожденном барабане.

Ш. РАБОТА МЕХАНИЗМОВ ПОВОРОТА С ДВОЙНОЙ ФИКСАЦИЕЙ

В отличие от одинарной фиксации другое конструктивное решение имеют механизмы двойной фиксации в многошпннделыіых токарных автоматах и полуавтоматах (рис. 24 и 29).

При использовании механизма двойной фиксации привод повора­ чивает блок или стол на угол несколько больший требуемого, а при

80

Ма распредвале 9 закреплен рычаг, палец которого является водилом мальтийского креста, установленного па ведущем вале делитель­ ного механизма. Через ряд зубчатых передач мальтийский крест пере­ дает вращательное движение шестерне, жестко связанной со шпин­ дельным блоком 15 (рис. 30, а). При вращении распредвала 9 в задан­ ный момент времени водило входит в паз мальтийского креста и, пово­ рачивает его, осуществляет необходимое деление.

Положение шпиндельного блока 15, сидящего па своей осп, опре­ деляется двойным фиксирующим механизмом, состоящим из фиксиру­ ющего рычага 13 и доводящего рычага 2, которые связаны с коромыс­ лом 5 (двуплечий рычаг), сидящем па осп 1. Пружины 4 и 12 застав­ ляют фиксирующие концы этих рычагов входить в соответствующие гнезда 14 шпиндельного блока. Стальное закаленное фиксирующее гнездо закрепляется в пазу блока. При фиксации возникают усилия, прижимающие блок к нижней опоре.

Рис. 30. Конструктивна/! схема фиксации (а)

дятся в гнезда блока. При этом доводящий рычаг 2 немного повернет блок в обратном направлении, пока фиксирующий рычаг 13 ке ограни­ чит это перемещение, остановив блок в нужном положении. Когда ку­ лачок 2 распредвала 1 своим пазом а воздействует на ролик рычага 8 и вызывает с помощью тяги 6 поворот коромысла 5, рычаги 2 и 13 по­

вернутся на своих осях и освободят блок.

С целью устранения интенсивного износа фиксирующих поверхно­ стей рычагов 2 и 13 о соответствующие поверхности гнезд блока во время отвода фиксаторов, предусмотрена конструкция предварительно­ го перед индексированием подъема рычагов (сначала доводящий, а затем фиксирующий) иа высоту Зч-5 мм, блок освобождается, и рыча­ ги получают возможность поочередного свободного выхода.

Поочерео'ность вывода рычагов следующая. Головка доводящего рычага 2 сначала перемещается только вверх, а затем, когда гайки

шарнирного блока 4 упрутся в более короткое плечо рычага 5, головка

82

доводящего (запирающего) рычага отойдет в сторону от гнезда 14 ба­ рабана. Когда блок освобождается от доводящего рычага, фиксирую­ щий рычаг 13 свободно выходит из сопряжения с гнездом. После это­ го происходит подъем и поворот блока. Правильное положение фикса­

пружину 1 2 .

Для уменьшения износа опорных поверхностей шпиндельной стои­ ки и шпиндельного блока 7 при индексировании (что сказывается на точности обработки) при каждом периодическом повороте предусмат­ ривается подъем блока временной опорой 1 (рис. 30, б) на зысоту 0,3-1-0,5 мм. Для этого кулачок 5 распредвала 4 нажимает своим усту­ пом «б» па ролик 6 рычага 3 и приподнимает его; через тягу 2 рычаг 3 заставляет повернуться рычаг 1 по часовой стрелке и своим башма­ ком 8 приподнять вверх шпиндельный блок (в пределах существующе­

го зазора в опорах). При этом блок 7 прижимается в верхнем положе­ нии к роликам 8 , что предотвращает раскачивание приподнятого блока.

Именно башмак н ролики являются тремя опорами, которые временно подводятся для четкого поворота блока в следующую рабочую пози­ цию (I, II, III или IV ).

После окончания периодического поворота действие кулачка 5 на рычаг 3 постепенно прекращается, и механизм плавно опускает бара­ бан в первоначальное положение на постоянные опоры. Ролики 8 поса­

жены на эксцентриковых осях, и их положение можно регулировать по мере износа.

При подъеме блока пустотелый вал (центральная труба), па кото­ ром он сидит, несколько перекашивается между своими подшипника­ ми. смонтированными в корпусе передней и задней бабках. Но так как

нии зазора поворачивают эксцентриковую ось ролика и приподнимают башмак меха­ низма подъема блока.

менением величины натяжения тарельчатых пружин 7 с помощью гай­ ки 6 на тяге 8 .

(опоре) в передней стойке фиксируется механизмом двойной беззазор­ ной фиксации, а по заднему поясу прижимается к опорам задней стой­ ки специальным тормозным устройством.

Если в шпиндельном блоке пли столе не предусмотрены временные подводящие опоры для приподнимания блока, т о механизм поворота н

фиксации необходимо располагать так, чтобы усилие поворота разгру­ жало опорные поверхности.

В виду того, что по мере износа поверхностей фиксатора точность фиксации поворачиваемого блока снижается, необходимо тщательно конструировать механизм ввода, и вывода фиксатора для разгружен­ ных и неразгруженных направляющих фиксатора (рис. 31).

IV. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ДВОЙНОЙ ФИКСАЦИИ ШПИНДЕЛЬНЫХ БЛОКОВ

1. Соотношение сил в момент фиксации блока

При периодическом повороте шпиндельных блоков на работе меха­ низма фиксации существенно сказывается расположение запирающих и фиксирующих рычагов. Результирующая радиальных сил резания Ррез может иметь различное направление, причем наименее благопри­ ятным для фиксации блока будет направление силы Рре;і вверх или горизонтально.

В случае вертикального расположения рычагов (рис. 32, а) гори­ зонтальная сила Ррез, вызывает усилие в рычагах: Q| = PJlc3-ctg6, где б — угол наклона (к вертикали) реакции опоры блока.

84

В случае наклонного расположения рычага (рис. 32, б) и действия гой же горизонтальной силы Ярсз усилие, воспринимаемое рычагами,

sin (б + ß)

где ß — угол наклона рычага к вертикали.

Рис. 32. Расчетные схемы усилий механизмов двойной фиксации

При наклонно расположенных рычагах на них действует усилие в

sin (б + ß) раз меньшеі чем при горизонтальном расположении. Наприsin б

85

мер, при 6 = 30° II [3 = 30° уменьшение усилия будет в 1,73 раза. При на­ клонном расположении рычагов, если результирующая сил резания Ррся направлена вверх, возрастают усилия, воспринимаемые рычагами, в

1

------ - раз по сравнению с усилиями, соответствующими вертикальному cos ß

расположению рычагов. Например, при ß= 30° возрастание будет в 1,15 раза, по такое увеличение несущественно, поскольку в этом случае вес блока направлен в сторону, противоположную действию Ррсз.

Для лучшего восприятия горизонтальных нагрузок, перпендикуляр­ ных к осп блока, целесообразно располагать фиксирующие рычаги на­ клонно, а дугу опоры в блоке выполнять возможно большей (напри­ мер 170е). Наклонное расположение рычагов, показанное па рис. 32,6 жирными линиями, выгоднее чем показанное тонкими линиями, так как в первом случае плечо фиксирующего рычага относительно осп бараба­ на будет больше, и поэтому большей будет и точность фиксации угло­ вого положения барабана.

Определим соотношение между силами в момент окончания фикса­ ции шпиндельного блока с помощью запирающего и фиксирующего ры­ чагов (рис. 32, в, г).

На блок действуют: Q3— сила от запирающего рычага; фф— сила от фиксирующего рычага; Ge — сила веса шпиндельного блока вместе с заготовками; іѴ, и /Ѵ2 — реакции опоры; ц/Ѵ] и цЛС— силы трения ме­

ка в результате действия осевой силы упругости пружины, трение в уп­ лотнении блока и в сопряжениях оси блока с продольным суппортом, опорой и др.).

Силы инерции к моменту окончания фиксации блока малы, их мож­ но не учитывать. С достаточным приближением можно считать, что ли­ нии действия сил Q3 и фф касаются наружной цилиндрической поверх­

соответствующих участков. Уравнение равновесия блока:

86

из условия 2’ у = 0

\і _ AMMsinfi—Mcosßs —cosß) + G 6 + Q3(Cosßi + cosß2)

С учетом сил, действующих в рычагах, при окончании фиксации и при полной фиксации блока, положение фиксирующего рычага изменя­ ется; он несколько поворачивается вследствие зазора в гнезде и фик­ саторе.

Сила Q3 в запирающем рычаге возрастает более плавно, чем сила

в фиксирующем, вследствие трения блока об опору и неравномерности его поворота при фиксации.

Для обеспечения постоянства угловых положений зафиксирован­ ного шпиндельного блока должна быть строго регламентирована сила Рпр натяжения упругого звена механизма фиксации шпиндельного бло­ ка. Выполнение этого требования может быть облегченно, если упругое звено будет иметь пониженную жесткость.

Изменение натяжения Р„ѵ упругого звена вызывает некоторое сме­ щение осей шпинделей и осп зафиксированного блока. При увеличении Д ф из-за деформации элементов системы блок поворачивается в напра­ вление фиксирующего рычага, преодолевая силы трения; ось блока О смещается в направлении действия силы Q3(Oi, 0 2).

При некотором натяжении РЩі упругого звена разность сил Q3 и <Д>,

становится столь значительной, что момент, создаваемый этой разно­ стью сил, уравновешиваемый моментом от сил трения, при малейшем изменении коэффициента трения может вызвать мгновенный поворот — скачок блока, и поэтому положение блока неустойчиво. При незначи­ тельном внешнем воздействии силы трения уменьшаются и происходит скачок блока.

Силы трения поверхности блока об опору вызывают резко отличаю­ щуюся друг от друга крутильную жесткость зафиксированного блока в различных направлениях. Для трогания с места блока необходимо преодолеть момент сил трения покоя Мтрп, создаваемый предваритель­ ным натягом системы; после трогания с места блока момент сил трения падает.

При действии на блок момента /Ирез от сил резания в направлении на фиксирующий рычаг блок тронется с места при условии:

87

При действии на блок момента Л4рса. противоположного знака усло­ вие трогаиия блока с места будет:

Так как Кѵ всегда больше единицы, то выражение

Таким образом, если в первом случае Mpe:, вместе с моментом, со­ здаваемым разностью натяжения рычагов, преодолевает /Мтр.,„ то во вто­ ром случае Мрез должен преодолеть как Мтр . „ , так и момент, создавае­

мый разностью натяжения рычагов, Поэтому крутильная жесткость бло­ ка при действии момента Мѵ<}3 в направлении на фиксирующий рычаг гораздо меньше, чем в направлении на запирающий рычаг.

Можно, таким образом, резко повысить крутильную жесткость за­ фиксированного блока изменением направления Мрса. Однако это не по­ вышает точности фиксации блока п устойчивости его положения.

Важнейшим средством повышения жесткости и точности фиксации положения шпиндельного блока является уравнивание сил, действую­ щих в запирающем и фиксирующем рычагах. Этого можно достигнуть уменьшением сил трения блока об опору, например, применением раз­ грузочного временного устройства в виде упруго подвешенных роликов, на которые блок опирается в период поворота и фиксации или измене­ нием профиля кулачка привода управления (Q3 при окончании фикса­ ции >фф, затем равно).

Уравнять силы натяжения запирающего и фиксирующего рычагов можно также изменением профиля кулачка привода упругого звена сверх нормального в момент окончания фиксации, а затем уменьшения его до нормального. Тем самым после достижения определенной вели­ чины Q,|) натяжения фиксирующего рычага натяжение Q3 запирающего

рычага должно быть уменьшено до величины, близкой к <3ф. Изменение Q3 в требуемых пределах возможно только в том случае, если привод запирающего рычага несамотормозящнй.

Для уменьшения разности в силах натяжения Рпр упругого звена нужно, чтобы коэффициенты К' и К" были приближенно равны, что обеспечивается снижением силы трения в шарнирах рычагов (установка подшипников качения, увеличение угла наклона рычага и т. д.)

158

2. Д е л и т е л ь н ы е м е х а н и з м ы

Делительные механизмы используются для автоматического пово­ рота на заданный угол и фиксации достигнутого положения следующих поворотных устройств: делительных головок; позиционных столов, ав­ томатов для механической обработки, сборки и контроля и многопози­ ционных резцедержателей и револьверных головок металлорежущих автоматов. Конструкции делительных механизмов весьма разнообразны; они отличаются величиной угла поворота, точностью и надежностью фиксации, быстродействием, способностью уменьшать инерционные силы.

На рис. 33, а показана схема наиболее простого делительного ме­ ханизма, применяемого для периодического поворота на угол 30° легких механизмов, не требующих высокой точности фиксации, например, элек­ трических переключателей. На валике 1 закреплены делительный диск 2 и храповое колесо 3. На ползуне 8 смонтирована собака 7, которая под действием пружины 9 прижимается к храповому колесу. Фиксация д е ­ лительного диска в требуемом по углу положении осуществляется шариком 4, направляющимся в отверстие втулки 5 и перемещающимся пружиной 6. При поступательном перемещении ползуна собачка повора­ чивает через храповое колесо поворотный вал и связанный с ним дели­ тельный диск на требуемый угол. При этом, благодаря пологой впадине на делительном диске, шарик отжимается и в конце поворота входит в следующую впадину, фиксируя делительный диск 3.

89