Структура автоматического агрегата

В последнее время для передачи движения от кулачков распредели- тельного вала к целевым механизмам автомата находят применение шариковые передаточные механизмы.

На рис. 2.5 показана принципиальная схема шарикового передаточного механизма, предложенного проф. Г.А. Шаумяном. Шариковый передаточный механизм ШПМ предназначен для передачи прямолинейного движения целевым механизмам автомата. Он состоит их двух толкателей 2 и 6, замыкающих цепочку шариков 4 и цилиндрических втулок 3, расположенных в ка- либрованной трубке (трубопроводе) 5. Движение, сообщаемое одному толкателю 2 кулачком 1, передается через цепочку шариков и втулок другом тол кателю 6, а им – исполнительному механизму 7. Пружина 8 служит для возврата исполнительного механизма в исходное положение.

Применение ШПМ позволяет значительно упростить конструкцию ав- томата за счет устранения плоских и пространственных многозвенных пере- даточных механизмов, которые заменяются трубопроводами. Распредели- тельный вал при использовании ШПМ заменяется быстросменными оправками-валами длиной 150–200 мм, а это значительно сокращает время переналадки автомата и позволяет применять широкую унификацию обрабатываемых изделий, создавая магазины наладок.

Рисунок 2.5. Схема шарикового передаточного механизма (ШПМ)

Для ШПМ применяют шарики степени точности I и II, группы П (по ГОСТ 3722-60), диаметром 6, 8 и 10 мм. В зависимости от диаметра применяемого шарика в трубопроводе к толкателю ШПМ можно приложить наибольшее допускаемое усилие соответственно 800, 1800 и 2500 Н.

Трубопровод выполняют из труб размерами 8×1, 10×1 и 12×1 мм из латуни Л62. Сферические втулки обычно изготовляют из латуни ЛС59-1. На рис. 6 приведена конструкция ШПМ.

Рабочий ход предварительно устанавливают подбором количества шариков 2 и втулок 3 и окончательно подгоняют регулировочными шайбами 5. Длину трубопровода 1 устанавливают в зависимости от расположения кулачка и исполнительного механизма; наибольшая длина трубопровода не превышает 2 м. Пространство между шариками и втулками заполняется консистентно смазкой ЦИАТИМ-201 или ЦИАТИМ-203. Ход толкателя должен быть плавным, без заеданий и рывков.

Рисунок. 2.6. Конструкция шарикового передаточного механизма:

1 – трубопровод; 2 – шарики; 3 – втулки; 4 – головка толкателя;

5 – регулировочная  шайба, 6 – толкателя, 7 – установочный винт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Силовые головки

Силовые головки предназначены для сообщения режущим инструментам главного вращательного движения и движения продольной подачи. Они являются основными исполнительными механизмами агрегатных станков и автоматических линий.

По конструкции и назначению создано большое количество различных силовых головок, с помощью силовых головок можно выполнять токарные,

фрезерные, сверлильные, расточные, резьбонарезные, шлифовальные и другие операции.

Для привода главного движения (вращательного) в силовых головках обычно применяют электродвигатели, а для привода – кулачки, винтовые передачи, цилиндры (пневматические, гидравлические и пневмогидравлические).

Спецификация силовых головок по виду привода подач приведена на рис. 7.

По конструкции механизма подач головки выполняются с подвижной пинолью и подвижным корпусом. Подачу инструмента перемещением пиноли

обычно используют в головках малых и средних мощностей (не свыше 1,5 кВт), что обеспечивает удобный подход инструмента к обрабатываемой детали. Силовые головки средних и больших мощностей выполняют с подвижным корпусом, что обеспечивает более жесткое направление инструмента.

В зависимости от расположения привода подач силовые головки могут быть самодействующими и несамодействующими.

В самодействующих силовых головках как привод вращения шпинделя, так и привод подач встроены в головку. В несамодействующих головках привод подач расположен вне головки, и силовая головка обычно устанавливается на силовом столе, который включается к насосной станции станка или имеет самостоятельный привод.

Рисунок. 3.1. Классификация силовых головок

Силовые головки могут работать с различными циклами, например:

а) быстрый привод – рабочая подача (одна или две) – быстрый отвод;

б) быстрый подвод – рабочая подача – быстрый подвод – рабочая пода- ча – быстрый отвод и др.

Силовые головки в значительной степени определяют производитель-

ность, надежность и точность работы агрегатных станков и автоматических линий. Поэтому силовые головки, применяемые в агрегатных станках и ав- томатических линиях, должны: автоматически и точно выполнять заданный цикл работы; иметь достаточную жесткость конструкции головки при различных режимах обработки; обладать высокой надежностью, возможностьюбыстрого устранения возникающих отказов и простотой обслуживания.

При компоновке агрегатных станков и автоматических линий наи- большее применение получили гидравлические, пневмогидравлические и ме- ханические силовые головки.

Гидравлические силовые головки. Гидравлические силовые головки по- лучили наиболее широкое применение в агрегатных станках и автоматиче- ских линиях. Это объясняется значительными их преимуществами по срав- нению с головками других типов. Гидравлические силовые головки рассчи- таны для выполнения как легких, так и тяжелых работ.

В табл. 1 приведены технические характеристики гидравлических си- ловых головок конструкции СКБ-1.

Таблица 1

Габарит силовой головки	Мощность электродвигателя, кВт	Наибольшее усилие подачи, Н	Диапазон подач, мм/мин	Длина хода, мм
2	2,2	5600	40¸800	250; 400
3	2,2; 3; 4*	10000	30¸600 30¸1700*	320; 500
4	4; 5,5; 7,5*	18000	20¸600 20¸1000*	400; 630; 800
5	4; 5,5; 7,5; 10	31500	14¸700	400; 630; 800
6	7,5; 10; 13; 17	56000	10¸400	500; 800; 1250***
7	13; 17; 22; 30	100000	7¸250	500; 800; 1250***

* Дополнительно для самодействующих силовых головок.

** Дополнительно для несамодействующих силовых головок.

*** Для несамодействующих силовых головок.

Гидравлические силовые головки габарита 2 выполняют только само- действующими, а головки остальных габаритов также и несамодействующими, при этом их устанавливают для получения продольного перемещения шпинделя на силовых столах, получающих питание от централизованной на- сосной станции станка. Как показано в табл. 1, мощность электродвигателя гидравлических силовых головок находится в пределах 2-30 кВт, а осевая сила, которую может развивать силовая головка, – до 100 000Н.

Гидравлические механизмы подач позволяют легко автоматизировать работу головок – сложные циклы движений осуществляются сравнительно просто, без помощи каких-либо специальных устройств. Это обеспечивает простоту конструкции головки.

В гидравлическом приводе подач отсутствуют сильно нагруженные пары, подверженные быстрому износу (винты, гайки, муфты и т. д.). Этот привод имеет широкий диапазон выбора подач, возможность получать значительные усилия подач, величина которых поддается точной регулировке. За- щита механизма от перегрузок решается относительно легко путем использования предохранительного клапана, просто осуществляются обратный ход, точный останов, работа по жесткому упору.

По способу регулирования подачи гидроприводы головок делят на приводы с дроссельным и объемным регулированием.

На рис. 3.2 приведена самодействующая силовая головка габарита 3. Следует отметить, что головки габаритов 2 и 4 имеют такую же конструкцию. Нa переднем конце приводного вала устанавливается шестерня (рис. 8), которая зацепляется с приводной шестерней шпиндельной коробки. Приводной вал 1 получает вращение от электродвигателя через пару зубчатых колес 6. Корпус 2 головки перемещается по направляющей плите 10 от гидроцилиндра подачи 9. Гидроцилиндр соединен с корпусом головки, а шток – с направляющей плитой. Малогабаритный пластинчатый насос 4 расположен в полости 3, являющейся резервуаром для масла. Гидронасос приводится во вращение через упругую муфту с резиновой звездочкой 5 от вала электродвигателя; масло заливается через отверстие в крышке 7 с сетчатым фильтром 8.

Рисунок 3.2. Самодействующая гидравлическая силовая головка габарита 3

Управление циклом работы головки производится кулачками, закреп- ленными в Т-образных пазах направляющей плиты и непосредственно воз- действующими на рычаг переключения гидропанели (гидравлические упоры управления), либо посредством переключения электромагнитов, включаемых конечными выключателями, на которые воздействуют соответствующие ку- лачки (электрические упоры управления). Количество и расположение упо- ров управления зависят от требуемого цикла работы головки.

Пневмогидравлические силовые головки. Пневмогидравлические головки получили применение при выполнении сравнительно нетяжелых работ. Мощность двигателя обычно не превышает 3 кВт, а усилие подачи – не более

9000 Н.

Пневмогидравлический привод несложен по конструкции – в нем отсутствуют насосная станция и часть гидроаппаратуры, применяемой в гид- равлических приводах. Перемещение поршня привода подач осуществляется

воздухом, а скорость перемещения регулируется маслом, вытесняемым поршнем из цилиндра. Питание привода сжатым воздухом производится от цеховой сети. Регулирование величины подачи производится с помощью

дроссельного устройства. Следует отметить, что температура масла в гидро- системе головки остается всегда постоянной, поэтому подача в процессе работы остается стабильной. Пневмогидравлические головки обычно выполняют с выдвижной пинолью, но в некоторых случаях корпус головки может перемещаться по спе- циальным направляющим.

На рис. 9 показана пневмогидравлическая схема головки ГС-2М. Головка применяется для одно- и многошпиндельной обработки отверстий сверлами, зенкерами, развертками. С использованием насадок и устройств на головке могут выполняться операции глубокого сверления, растачивания и легкого фрезерования.

 

Рисунок 3.3. Пневмогидравлическая силовая головка ГС-2М

Вращение шпинделя 1 головки осуществляется через редуктор 9 от электродвигателя 10 мощностью 1,7 кВт. Подача в головке осуществляется сжатым воздухом от заводской компрессорной станции.

Шпиндель 1 установлен в пиноли 2, которая составляет одно целое с поршнем 4 привода подачи. При перемещении пиноли вперед в полость 5 подается сжатый воздух из сети через воздухораспределительный клапан 15. Масло, находящееся в полости 3 переходит в полость 8, отделенную от полости 6 эластичной тонкостенной резиновой диафрагмой 7. Включением рабочего хода управляют упоры, расположенные на скалке 12, которая пере- мещается вместе с пинолью 2. При ускоренном подводе клапан 16 открыт, так как его стержень находится на шпонке 19, закрепленной на скалке 12, и масло имеет возможность через большое проходное отверстие клапана 16 поступать из полости 3 в полость 8. По окончании быстрого подвода стержень клапана 16 сходит со шпонки, и клапан закрывается под действием пружины, масло из полости 3 в полость 8 перетекает через редукционный клапан 20 и дроссель 17, сообщая рабочую подачу пиноли 2 и шпинделю 1. Величина рабочей подачи регулируется дросселем 17.

При быстром ходе назад сжатый воздух подается в полость 6 и масло, находящееся в полости 8, выдавливается в полость 3 рабочего цилиндра, при этом под давлением масла клапан 16 открывается. Это происходит в конце прямого хода, когда регулируемый упор 11 винтом 13 нажимает на конечный выключатель 14, который подает импульс на переключение клапана 15.

Зубчатое колесо 18 предназначено для перемещения пиноли вручную.

Механические силовые головки. В механических силовых головках ис- пользуют кулачковые и винтовые приводы подач. Величина подачи устанав- ливается сменой зубчатых колес гитары; она не зависит от температурных

условий и является постоянной. Механический привод обладает большими преимуществами при нарезании резьб, когда требуется соответствие величи- ны подачи и числа оборотов шпинделя. Кулачковый привод используют для силовых головок, имеющих малый ход и мощность до 2 кВт. Все головки средней и большой мощности при электромеханической подаче выполняют винтовыми.

П л о с к о к у л а ч к о в ы е г о л о в к и применяют для выполнения сверлильных и резьбонарезных операций, а также для легкого фрезерования; мощность их электродвигателей в пределах 0,4–2,8 кВт; общий ход инструмента 35–75 мм при длительности цикла 5–30 с. Эти головки имеют небольшие габариты.

На рис. 10 приведена кинематическая схема плоскокулачковой головки.

Головка выполнена с под- вижной пинолью. Величина рабочей подачи, а также скорости подвода и отвода инструментов определяются профилем кулачка.

Главное вращательное движение шпиндель 1, который установлен в пиноли 2, получает от электродвигателя через ременную передачу со сменными шкивами D1:D2 и полый вал 7, имеющий внутренние шлицы для соединения со шпинделем.

Уравнение баланса цепи главного движения имеет вид

                                                   (3.1)

 

формула настройки:

        (3.2)

где nш – необходимое число оборотов шпинделя головки, об/мин;

nэд – число оборотов электродвигателя, об/мин.

Рисeнок 3.4. Кинематическая схема плоскокулачковой силовой головки

Движение подачи шпиндель 1 с пинолью 2 получают от кулачка 4. В паз кулачка входит ролик 3, ось которого запрессована в шпонку, закреп- ленную в пиноли 2. Ролик 3 прижимается к пазу кулачка 4 пружиной 6 через рычаг 5.

Настройка величины подачи на оборот шпинделя при данном кулачке производится сменными колесами А и Б.

Уравнение баланса цепи подачи имеет вид:

(1об.ш × K / z1 )( А / Б)(z2 / z3 )T = s мм/об.,                         (3.3)

где K – число заходов червяка на валу 7; z1, z2, z3 – числа зубьев зубчатых колес;

T – шаг архимедовой спирали кулачка на участке рабочего хода, мм;

s – рабочая подача на один оборот шпинделя, мм.