Передачи механизмами периодических движений

Для прерывистого перемещения рабочих органов станков используют механизмы периодического действия, которые за часть полного периода (цикла) своей работы сообщают исполнительному механизму прерывистое движение, повторяющееся в каждом цикле. Такие устройства необходимы для подачи стола на строгальных и долбежных станках, поворота многоинструментальных головок, поперечной подачи шлифовальной бабки, поворота нарезаемого зубчатого колеса на следующий зуб и т. д. Во всех указанных случаях рабочий орган станка совершает в определенный момент прерывистое перемещение. Обычно для периодических прерывистых движений узлов и деталей станков применяются следующие механизмы: храповые, кулачковые, мальтийские, с муфтами обгона, электрического действия, гидравлического и пневматического действий.

Храповые зубчатые механизмы подразделяются на механизмы с наружным зацеплением (односторонние и двусторонние) и механизмы с торцовым зацеплением. Храповые механизмы применяются для получения периодических (прерывистых) движений подач в строгальных и долбежных станках, поворотов револьверных головок, цикличных движений в автоматах. Они удобны в тех случаях, когда периодические перемещения строго ограничены временем перебега или обратного хода резца.

Основные схемы храповых механизмов показаны на рис. 39. Ведущим звеном является собачка 1, совершающая возвратно-качательное движение, а ведомым — храповое колесо 2, которое может быть с наружным (рис. 39, а), внутренним (рис. 39, б) и торцовым (рис. 39, в) зацеплениям и. При каждом цикле качания собачка поворачивает храповое колесо на заданное число зубьев и отходит в исходное положение, проскальзывая по зубьям храповика.

В механизме с наружным храповым колесом (см. рис. 39, а) при равномерном вращении кривошипа К, связанного с ним шатуна Ш_Н рычаг Р_Г получает непрерывное качательное движение относительно точки 0₂. С рычагом Р_Г связана собачка 1, упирающаяся в зубья колеса z₂. При качании коромысла по стрелке, а—б (в сторону б) собачка приподнимается, скользит по спинкам зубьев и колесо не поворачивается. Принцип действия других конструкций аналогичен.

На рис. 39, г показан храповой механизм с поршневым приводом, содержащим цилиндр Ц, поршень П и шатун Ш_Н. Храповые колеса и собачки изготовляются из сталей 15Х, 20Х, которые цементируются и закаливаются.

Основные размеры храповых колес (мм):

где D — наружный диаметр храпового колеса, мм; m — модуль, мм; z — число зубьев храпового колеса; Р — шаг, мм; α — угол поворота храпового колеса, градус; α₁ — число зубьев, захватываемых собачкой.

Кулачковые механизмы по виду движения разделяются на механизмы радиального и аксиального движения.

Наибольшее распространение получили плоские кулачковые механизмы, которыми легко осуществлять разнообразные функции управления при сравнительной компактности и несложной конструкции. Через плоские кулачковые механизмы преобразуется вращательное движение кулачка в поступательное движение толкателя. В механизмах с цилиндрическими кулачками барабанного типа (рис. 40, а) или торцового типа (рис. 40, б) ведущим звеном является кулачок 1 с пазом, по которому перемещается ролик толкателя 2. Такие механизмы применяются в станках-автоматах и полуавтоматах для осуществления автоматического цикла работы. Максимальная длина хода (по кривой кулачка) для барабанных кулачков составляет до 300 мм, для дисковых плоских кулачков 100—120 мм.

Принцип работы дискового кулачка (рис. 40, в) торцового типа состоит в следующем. Дисковый кулачок 1 равномерно вращается от привода вокруг оси О₁. На поверхность профильного кулачка опирается ролик 2 с рычажным механизмом, заканчивающимся ползуном С, связанным с рабочим органом Р₀. При равномерном вращении ролик 2 будет качаться соответственно профилю кулачка и через рычажный механизм, и ползун С передает прямолинейное возвратно-поступательное движение рабочему органу Р₀. Материалами для кулачков обычно служат стали 50 и 40Х с поверхностной закалкой, при нагреве токами высокой частоты (ТВЧ) и закалке до твердости НRС 52—58.

Мальтийские механизмы. На рис. 41, а изображена схема мальтийского механизма, где ведущим звеном является вал I с кривошипом 1, а ведомым шестипазовый диск 2 — мальтийский крест, жестко закрепленный на валу II. При каждом обороте кривошипного вала I палец кривошипа 1 входит в один из пазов мальтийского креста и сообщает ему прерывистый поворот на угол 2α = 360°/z, где z — число пазов креста. Для плавного поворота креста, без жестких ударов в начале и конце поворота, должно удовлетворяться условие α + β = 90°, где β — половина центрального угла пальца креста.

На рис. 41, б изображен мальтийский механизм, состоящий из кривошипа и креста, его передаточное отношение зависит от числа пазов креста, которых может быть от 3 до 8:

i=1/z

В четырехпозиционном мальтийском механизме при равномерном вращении кривошипа 2, закрепленный на нем ролик 1 в определенный момент входит в один из четырех пазов мальтийского креста 4 и поворачивает его на 90°. За каждый последующий полный оборот кривошипа 2 вал с мальтийским крестом сделает только 1/4 оборота. Диск 3, жестко связанный с кривошипом, служит для фиксации положения креста в каждой из его четырех позиций.

Фиксирующие устройства. Многие перемещаемые узлы и детали станков при их установке в рабочее положение должны точно координироваться относительно других узлов и деталей станка. Для этого применяют фиксаторы. Круглый конический фиксатор (рис. 42, а) дает точную фиксацию, так как зазор между коническими поверхностями штифта 1 и втулки 2 отсутствует. Плоский конический фиксатор (рис. 42,6) обеспечивает большую жесткость и точность фиксации. Клин 1 подтягивается винтом 2 для устранения зазора между корпусом 3 и фиксатором 4. Фиксаторы применяют, например, для фиксации в рабочее положение поворотной револьверной головки на токарно-револьверном станке или автомате, для обеспечения соосности осей шпинделя и соответствующего гнезда револьверной головки, для установки режущего инструмента. Поворотный шпиндельный блок многорезцового токарного автомата должен точно координироваться относительно режущих инструментов так, чтобы прутковые и инструментальные шпиндели располагались соосно. Фиксаторы также необходимы для поворотных столов, делительных и других устройств.

Механизмы обгона являются разновидностью дифференциальных механизмов. Их применяют в тех случаях, когда необходимо передавать два вращательных движения от двух независимых источников на один вал, а также используют для обеспечения медленных рабочих и быстрых холостых движений. Механизмы обгона конструируют в виде храповых, роликовых или шариковых муфт.

Колесо 2 храповой муфты обгона (рис. 43, а) получает медленное вращение РХ (рабочий ход) против часовой стрелки. Оно свободно сидит на валу 4 и имеет на пальце собачку 3. Храповое колесо 1 при помощи шпонки жестко посажено на вал, который может быстро вращаться в том же направлении со скоростью XX (холостой ход). При рабочем ходе колесо 2 через собачку 3 вращает храповое колесо 1, ас ним и вал 4. При включении холостого хода от отдельного электродвигателя или другого устройства вал 4 получает быстрое вращение. В этом случае храповик будет обгонять собачку, и тогда медленное движение от колеса 2 на вал передаваться не будет.

Колесо 2 роликовой муфты обгона (рис. 43, б) свободно сидит на диске 3 с угловыми вырезами, в которые помещены ролики 1.

Контакт роликов с кольцом осуществляется подпружиненными пальцами 4. Диск получает быстрое, а кольцо медленное движение в одном направлении. Кольцо 2 непрерывно медленно вращается и увлекает за собой ролики 1, которые, перекатываясь, заклиниваются в угловом пазу между кольцом и диском 3, который получает таким образом медленное вращение. При этом можно сообщить быстрое вращение валу, несущему диск 3, который, обгоняя кольцо 2, расклинивает ролики 1.

Муфты обгона используют в токарных, многорезцовых, сверлильных и других станках для передачи рабочих и ускоренных движений, а также для ручной подачи и других целей.