Металлорежущие станки

вращения колеса 2 изменяются в зависимости от того, с каким сектором связано ведущее колесо.

Гидравлические реверсы применяют в станках с возврат- но-поступательным движением исполнительных органов. Реверсирование осуществляется изменением направления потока масла в рабочий цилиндр с помощью гидрораспределителей (реверсивных кранов), например, у шлифовальных станков в приводах продольной подачи стола.

При электрическом реверсе изменяется направление вращения электродвигателя.

Предохранительные устройства станков

В процессе эксплуатации металлорежущих станков возможны кратковременные нарушения нормального режима работы. Защита механизмов станков от перегрузки сводится к ограничению величины действующих нагрузок (сил, крутящих моментов, давления) и осуществляется предохранительными устройствами. Общий принцип работы механических устройств основан на уравновешивании действующих нагрузок и определяется точностью или упругостью звеньев чувствительного элемента.

Механизм типа «трещотка» показан на рис. 35.

Рис. 35. Механизм типа «трещотка»:

1 – конусные штифты; 2 – пружина; 3 – вал; 4 – втулка

61

Вал 3 имеет отверстие, в которое вставлены штифты 1. При помощи штифтов вал сцепляется с зубьями втулки 4, передавая крутящий момент. Усилие сцепления регулируется пружиной 2.

Большое распространение получили устройства со срезным штифтом, разрывающие кинематическую цепь при перегрузке, кулачковые, шариковые и фрикционные предохранительные муфты, в которых происходит проскальзывание рабочих элементов при нарушении нормального режима работы.

Рис. 36. Муфта со срезным штифтом

Срезные штифты (рис. 36) применяют в случаях, когда перегрузки редки, а запас прочности механизмов велик. Работа кулачковых и шариковых муфт основана на передаче движения при помощи скошенных торцовых кулачков или шариков. Возникающие осевые силы уравновешиваются одной центральной или группой цилиндрических пружин. На рис. 37 показаны кулачковая и шариковая муфты в основном исполнении.

62

Рис. 37. Предохранительные муфты

Устройства смонтированы на втулке 1. Полумуфта 5 установлена на шлицах, колесо 6 – свободно. Осевые силы уравновешивает группа пружин 4, натяжение которых регулируют при помощи гайки 2 и диска 3. В кулачковом варианте полумуфта 5 и колесо 6 имеют торцовые кулачки. При перегрузке полумуфта 5 перемещается влево, сжимая пружины. Выступы кулачков выходят из впадин. В шариковом варианте роль кулачков играют шарики 7, находящиеся в контакте с конусными отверстиями на торце колеса. При перегрузке шарики проскальзывают, перемещаясь вдоль осей отверстий в полумуфте 5.

Условие равновесия подвижного элемента в момент выключения муфты выражается равенством

63

где PПР – суммарная сила отдачи всех пружин, Н; P – окружная

сила на кулачках, Н; α – угол наклона рабочей поверхности кулачков или касательной в точке контакта шариков к оси, α = 45°; φ – угол трения, φ = 5…6°; D – наружный диаметр кулачков или диаметр окружности точек контакта шариков, мм; d – средний диаметр контакта подвижной полумуфты в шлицевом соединении, мм; f – приведенный коэффициент трения в шлицевом соединении, f = 0,15…0,17. Для шариковых муфт d = D.

При контактешарика сконусными отверстиями или пазами

α = arcsin dш − h , dш

где dш – диаметр шариков, мм; h – высота, на которую шарики выступают из гнезда, мм, h = (0,2…0,4) dш .

На рис. 38 показаны конструкции фрикционных предохранительных муфт. Основными элементами у них являются фрикционные поверхности в виде конусов или дисков. Конусная муфта соединяет валы 4 и 6. Постоянное прижатие конусов осуществляется пружиной 3, регулируемой гайками 5. При перегрузке конусы 1 и 2 пробуксовывают.

Многодисковая предохранительная муфта монтируется на втулке 2, установленной на шлицевом валу 1.

Корпусом для наружных дисков 4 служит колесо 5. Внутренние диски 3 посажены на шлицах втулки 2. Пакет дисков с помощью пружины 10 зажимается между колесом 5 и нажимным диском 6. Усилие сжатия пружин регулируется с помощью гайки 7, диска 8 и группы шариков 9. Предельный крутящий момент, передаваемый конусной муфтой, Н · м:

M К = Pпр B a , 2sin α

64

Рис. 38. Предохранительные фрикционные муфты: а – конусная; б – дисковая

передаваемый дисковой муфтой, Н·м:

M К =0,5Pпр D f z ,

где Pпр – осевая сила, создаваемая пружинами, Н; D – средний

диаметр окружности контакта фрикционных поверхностей, мм; f – коэффициент трения на фрикционных поверхностях; α – половина угла при вершине конуса, град; z – количество дисков.

В качестве предохранительного иногда применяют механизм падающего червяка (рис. 39).

65

Рис. 39. Механизм падающего червяка

При перегрузках червячное колесо останавливается, а червяк ввинчивается в него как в гайку, сжимая пружину. При этом рычажный механизм поворачивается, лишая вал правой опоры. Благодаря шарниру червяк расцепляется с колесом.

Блокировочные устройства

Блокировочные устройства предотвращают ошибочное включение в работу каких-либо механизмов, если оно представляет угрозу для работоспособности станка, например одновременное включение движения суппорта токарно-винторезного станка по двум цепям: от ходового винта и от ходового вала. Чтобы исключить неправильные включения, в механизмы станков вводят блокировочные устройства, которые не допускают включения одного из механизмов, если другой уже включен.

66

Рис. 40. Схемы блокировки параллельных валов

Рассмотрим некоторые механические устройства. На рис. 40 показана блокировка двух параллельных валов, расположенных на близком расстоянии. На валах 1 и 4 закреплены диски с вырезами, очерченными по дуге окружности. Положение рукояток 2 и 5 с дисками 3 и 4, показанное на рис. 40, а, – нейтральное. Из этого положения можно повернуть любую рукоятку. Если повернуть вниз рукоятку 2, включая какое-либо движение в станке, то диск 3, войдя в вырез диска 4 (рис. 40, б), заблокирует рукоятку 5. Ее нельзя повернуть до возвращения рукоятки 2 в нейтральное положение.

Аналогично этому осуществлена блокировка рукояток, показанная на рис. 40, в. При повороте одного из дисков стержень 7 входит в углубление другого, блокируя его рукоятку.

Блокировка, примененная на выходном валу коробки подач токарно-винторезного станка, не позволяет одновременно включить ходовой винт и ходовой вал (рис. 41).

67

Рис. 41. Блокировка двух валов

При выключенной кулачковой муфте работает ходовой вал, при включенной – ходовой винт. Фактически здесь даже нет специального механизма.

Механизмы обгона

Механизмы обгона применяют в случаях, когда требуется сообщить валу, имеющему рабочее вращение, быстрое вращение (холостой ход). Для этих целей применяют муфты обгона или храповые механизмы.

Рис. 42. Муфта обгона:

1 – втулка; 2 – диск; 3 – ролик; 4 – вал

68

Схема роликовой муфты обгона показана на рис. 42. На валу 4 закреплен диск 2, имеющий вырезы, в которых размещены ролики 3, поджимаемые пружинами. Если сообщить колесу 1 вращение по стрелке, то ролики 3, заклиниваясь между поверхностями диска 2 и колеса 1, будут вращать диск 2 и вал 1. Если сообщить валу более быстрое вращение в том же направлении от другой кинематической цепи, то диск 2 будет обгонять колесо 1, не произойдет заклинивание роликов и будет осуществляться холостой ход. После отключения быстрого вращения вала восстанавливается рабочий ход.

Механизмы управления

Позволяют выбирать нужные скорости и подачи, включать, реверсировать и выключать движения. Они должны удовлетворять следующим требованиям:

–кратковременностьдействия, малыеусилияпереключения;

–необходимость совпадения направления включения с направлением движения исполнительного органа;

–удобство управления;

–механизмы должны быть безопасными как для работника, так и для станка.

Для выполнения этих требований необходимы удобная конструкция органов управления, их рациональное расположение на станке. Коробки скоростей и подач управляются механизмами, элементы которых показаны на рис. 43. Эти механизмы являются частями систем управления: однорукояточной, селективной и преселективной. Отдельные механизмы для переключения передвижных элементов коробок скоростей и подач также показаны на рис. 43.

69

Рис. 43. Механизмы переключения передвижных элементов: а – рычаг с сухарем; б – подвижная вилка; в – вилка с захватом за колесо; г – рычаг с приводом от плоского кулачка

В однорукояточной системе используются кулачки барабанного (рис. 44) или торцового типа, имеющие ручьи для каждого рычага или вилки. Недостаток системы в том, что при выборе нужной ступени необходимо выполнять все промежуточные переключения.

Рис. 44. Однорукояточная система управления коробкой скоростей (подач): 1 – кулачок барабанного (или торцового) типа;

2 – вилки переключения блоков; 3 – рукоятка

70