Фиксирующие устройства

Фиксирующие устройства применяются в узлах захватов автооператоров, делительных столах, револьверных головках, шпиндельных блоках агрегатных станков, накопительных устройств, столах-спутниках и т.д. В отдельных случаях время фиксации узла достигает 30...40 % времени деления (лимитируется динамическими нагрузками), поэтому их назначают с учетом характера работы [16].

К основным требованиям, предъявляемым к фиксирующим устройствам, можно отнести точность, жесткость и надежность. Во многих случаях требуемая точность фиксации, например, револьверных головок лежит в пределах +/- 2 с. Угловая точность, обеспечиваемая единичными фиксаторами (цилиндрическими, коническими, и др.), как правило, не выше 10'. Поэтому для получения меньшей погрешности используют устройства с усреднением погрешностей (с избыточными связями). Наиболее часто их выполняют на базе муфт с плоским зубчатым колесом.

Для повышения точности фиксирующих устройств обычно отверстия направляющих втулок притирают по фиксатору с зазором 8...10 мкм. В отдельных случаях для направления фиксирующих элементов используют опоры качения, а также аэро- и гидростатические опоры фиксирующего узла, что уменьшает влияние сил трения на точность фиксации Одним из распространенных способов повышения точности является использование двойной фиксации, при которой один из фиксаторов служит упором, а другой доводит фиксируемый узел до точного положения, определяемого первым упором. Повышение точности положения фиксирующей втулки достигается, в частности, за счет использования жидких самотвердеющих композитом, вводимых в зазор между втулкой и корпусной деталью.

В процессе фиксирования рабочего органа возникают динамические нагрузки в фиксирующем устройстве. Основной причиной их возникновения является соударение фиксируемого органа с фиксатором. Методы по снижению динамических нагрузок сводятся к следующему:

  1. снижению скорости движения или полному останову фиксируемого органа к моменту его фиксации (в том числе за счет модификации механизмов периодического перемещения);
  2. рациональному выбору жесткости соударяющихся элементов;
  3. применению демпфирующих устройств.

Для улучшения динамических характеристик механизмов периодического перемещения (привода) фиксируемого органа повышают их жесткость и точность, устанавливают самотормозящие передачи ближе к конечному звену. Полностью исключить ударную нагрузку в фиксирующем устройстве можно, используя схемы с предварительной фиксацией.

Разновидности фиксирующих устройств, отличающиеся по виду фиксаторов и другим признакам (табл. 3.10)

Фиксирующие устройства

По виду фиксаторов (схемы I) можно выделить устройства с цилиндрическими (схема а) или коническими (схема 6) фиксаторами, перемещение которых происходит в закаленных втулках 1 и 2 с минимальным (8... 10 мкм) зазором в посадке. Плоские фиксаторы (схемы в и г) менее технологичны и применяются реже. Фиксаторы на базе зубчатой рейки (схема д) обеспечивают усреднение погрешностей элементов фиксации и наиболее точны. Рычажные фиксаторы (схема е) применяют в специфических механизмах точного деления зубообрабатывающих и им подобных станков и в других устройствах.

Наиболее простыми являются цилиндрические фиксаторы, которые широко применяются, в том числе в столах-спутниках, поворотных столах агрегатных станков и др. Чаще всего это фиксаторы с зазорами в соединениях (схемы II). Зазор (8... 12 мкм) может быть как в направляющей втулке 1 (схемы I, а, б), так и в фиксирующей втулке 2 (схема а). В качестве привода фиксаторов используют пружины, гидропривод и в отдельных случаях электропривод с соответствующими промежуточными звеньями. Например, для фиксации спутника 4 на столе станка использованы фиксаторы 1, которые вводятся из фиксирующих втулок посредством гидроцилиндра 3 через рычаг 2.

Фиксирующие устройства с беззазорным соединением (схемы III) основаны на выборке зазоров как в направляющей втулке 1, например с помощью шариковых опор (схема а), так и в фиксирующей 2 благодаря коническому соединению. В схеме б выборка зазора осуществляется при деформации ослабленной втулки 1 (при деформации упругой прокладки 2).

Механизмы регулирования позволяют устранять погрешности изготовления, сборки и компенсации фиксирующих устройств (схемы IV). Смещение оси фиксирующего отверстия (схема а) производится за счет поворота эксцентриковой втулки (с эксцентриситетом е), которая после регулирования закрепляется резьбовой пробкой 2. Возможности такой регулировки ограничены малой величиной, так как для большого смещения требуется изменять положение и оси фиксатора. Известны клиновые (схема б) механизмы настройки, в которых перемещение фиксирующей колодки 2 осуществляется клиньями 1 и 3.

Фиксирующие устройства с силовой фиксацией по упору используют в автоматических станочных системах, на которых производят точную обработку (схемы V и VI). В устройствах, не содержащих механизмы компенсации износа, силовая фиксация обеспечивается за счет предварительного натяга в соединениях, например с набором шариков (схема V). В исходном положении сепаратор 3 с шариками 2 расположен между фиксатором 5 и втулкой 4 основания 6. Расстояние между фиксатором и втулками 1 и 4 меньше диаметра шариков на величину, лежащую в пределах упругой деформации в их сопряжении со втулкой и фиксатором. Поэтому фиксатор, перемещаясь вверх, перекатывает шарики, которые вместе с сепаратором заходят в фиксированное отверстие. Затем в фиксирующее отверстие входит фиксатор, запирая фиксирующий орган. Из-за износа возникает зазор и появляется погрешность.

Фиксирующие устройства с автоматической компенсацией износа, которая обеспечивается механизмом запирания, например, от поворотного устройства в виде червячной передачи (схема VI, а), достаточно распространены. При подходе к заданной позиции фиксатор 1 входит в фиксирующее гнездо. После этого подается команда на реверс фиксируемого органа (планшайбы 2) для создания натяга в фиксирующем устройстве. При достижении определенного натяга, обеспечиваемого подпружиненным червяком 3, привод отключается (при фиксации планшайбы червяк вывертывается, как из гайки, сжимает пружину и отключает привод конечным выключателем).

Фиксирующие устройства со встроенными датчиками (например, индуктивными) контроля фиксации имеют более высокие точность и надежность (схема VI, б). На поверхности фиксатора 4, прилегающей при фиксации к упорам 2 фиксируемого органа 3, находится гнездо, в котором размещен индуктивный датчик I. Датчик фиксирует заданную величину деформации в зоне контакта, после чего отключается привод.

Многоконтактные фиксирующие устройства (с избыточными связями) отличаются повышенными точностью и жесткостью, так как в них происходит усреднение единичных погрешностей (схемы VII). Чаще всего в качестве фиксирующих пар применяют зубчатые пары, шарики, ролики и до. На схеме а приведено базирование стола 1 с помощью муфты с плоскими зубчатыми колесами 2 и 3. Одно зубчатое колесо крепится к столу, а другое - к основанию. При фиксации стол опускается и зубья муфты входят в зацепление. Это наиболее распространенный способ фиксации точных силовых узлов (столов, револьверных головок и др.). К недостаткам следует отнести необходимость перемещения (подъема) фиксируемого органа (например, гидроцилиндром 4) для расцепления зубьев перед поворотом (для чего нужен механизм перемещения), а также ограниченную грузоподъемность.

Устройство по схеме б содержит два замкнутых ряда точных шариков 2 и 3, один из которых закреплен в фиксирующем органе (столе), а другой - в неподвижном основании 4. При фиксации шарики одного ряда входят в выемки, образованные шариками другого ряда. К недостаткам этой конструкции относится необходимость высокой концентричности рядов шариков, кроме того, стол обладает ограниченной грузоподъемностью, так как базирование его происходит при точечном контакте между шариками.

Фиксирующие устройства с запиранием клиновым механизмом применяются в поворотных столах, шпиндельных бабках, револьверных и делительных головках. Наиболее простыми являются конструкции, у которых базовый фиксатор 1 и клиновой механизм 2 запирания разделены (расчлененные фиксаторы - схема VIII). Сочлененные устройства уступают по надежности расчлененным, однако они более компактны, поскольку у них базирование и запирание производятся по одним и тем же фиксаторам. В фиксирующем устройстве по схеме IX одна клиновая пара образована верхним скосом фиксатора 1 и косой стороной паза фиксируемого узла 2, а другая — нижним скосом фиксатора и скосом толкателя 3. Фиксатор 1 вводится в отверстие, а затем толкатель, сжимая пружину 4, воздействует своим скосом на фиксатор, выбирает зазор между фиксатором и основанием.

В последнее время более широко стали применяться устройства, силовая фиксация в которых обеспечивается за счет радиальной упругой деформации тонких стенок фиксирующих втулок (схема X). Деформация втулки I происходит под действием гидроцилиндра 2 после ввода фиксатора в отверстие фиксирующего органа с помощью гидроцилиндра 3.

Улучшение динамических характеристик достигается за счет использования фиксаторов, обладающих повышенным демпфированием, и тормозных устройств, приближающих характер движения фиксируемого органа к идеальному и устраняющих вредные влияния упругих колебаний и соударений в системе привода механизма периодического перемещения (схемы XI). На схеме а повышение демпфирования достигнуто установкой упругой втулки 3 (резиновой или пластмассовой) между хвостовиком 1 и фиксатором 2. На схеме б тормозное устройство содержит фрикционную колодку 1, закрепленную на ползуне 2, пружину 3, кулачок 4 для отвода тормоза при разгоне планшайбы 5.

Полностью исключить ударную нагрузку устройством можно, используя схемы с предварительной фиксацией (схема XII). При предварительной фиксации поворотного стола использован мальтийский механизм (ММ) внешнего зацепления. Стенки А и Б пазов креста ММ периодического поворота планшайбы 9 сопрягаются с радиусными участками срезанного диска 1. Ось диска совпадает с центром вращения кривошипа б ММ. На кривошипе закреплены ролики 2 и 5, которые работают поочередно при повороте планшайбы. В момент входа ролика 2 в паз 3 креста ролик 5 выходит из зацепления с радиусным участком срезанного диска 1. После окончания поворота ролики 2 и 5 охватывают диск I с двух сторон, останавливают планшайбу и фиксатор 7 входит во втулку 8 планшайбы. Между роликами и диском должен быть гарантируемый зазор, чтобы окончательная фиксация проводилась устройством.

В механизмах деления стола на 1/z зубообрабатывающих станков часто применяют рычажные фиксирующие механизмы (схема XIII). Вращение от привода передается через электромагнитную муфту 1, зубчатые колеса 2 и 5 на диски 6 и 7, имеющие пазы. За один оборот диска 6 и несколько целых оборотов диска 7 происходит совмещение пазов, в которые западают рычаги 3 и 4. При этом электромагнитная муфта 1 отключается и выходной вал останавливается

Смотрите также