2.7.1. Делительные и поворотные устройства

Делительные устройства приспособлений придают заготовке требуемые положения относительно инструмента. Перемещаются эти устройства по направляющим. Точность позиционирования поворотных частей приспособлений обеспечивают фиксаторы.

По использованию на станках делительные и поворотные устройства разделяются на накладные (съемные), устанавливаемые на стол станка, и стационарные, встроенные в станок и являющиеся одновременно его узлом. Особую группу образуют делительные и поворотные устройства станков с ЧПУ.

Делительные и поворотные устройства стационарных приспособлений, устанавливаемые на столе станка, обеспечивают поворот заготовки относительно инструмента вокруг горизонтальной или вертикальной оси. Они обычно состоят из неподвижного корпуса (или стоек) и поворотной части, несущей рабочую часть приспособления с укрепляемой на ней заготовкой. Такие приспособления, например, в виде поворотного кондуктора, широко применяются на сверлильных станках.

Поворотные устройства позволяют обрабатывать заготовки в полярной системе координат, что во многих случаях значительно удобнее, чем пересчитывать положения осей обрабатываемых отверстий в прямоугольных системах координат. Поворотные устройства иногда оформляются в виде столов, допускающих поворот планшайбы в пределах 360° и её наклон к плоскости основания на угол 0...90°, что обеспечивает пространственную обработку заготовок.

Современные поворотные столы, например для координатно – расточных станков, имеют предельную погрешность угловых перемещений 1...2 с при диаметре планшайбы 600...800 мм и 4 с при диаметре планшайбы 200...300 мм и обеспечивают примерно одинаковую точность межосевых расстояний обрабатываемых отверстий не зависимо от способа координатных перемещений (с помощью основного стола станка в прямоугольной системе координат или с помощью накладного стола в полярной системе).

Рассмотрим конструкции поворотных устройств на пример двух основных компоновок столов координатно-расточных станков.

1. Стол с основанием в виде плиты имеет вертикальную ось вращения планшайбы. При компоновке на станке он может иметь как вертикальное, так и горизонтальное расположение оси планшайбы.

2. Универсальный, т.е. поворотно-наклонный, стол, позволяющий изменять наклон оси планшайбы к горизонтальной плоскости в диапазоне 0...90°. Универсальные столы имеют две основные разновидности: без поддерживающих планок и с поддерживающими планками, существенно повышающими жесткость закрепления наклоняемой части стола.

Накладные поворотные устройства могут вращаться вокруг вертикальной (рис. 2.70, а), горизонтальной (рис. 2.70, б) или наклонной (рис. 2.70, в) оси, причем кроме вращения относительно вертикальной оси стол может поворачиваться на определенный угол относительно горизонтальной оси. На рис. 2.70 показаны приспособления с ручным управлением. Для станков с ЧПУ используют автоматические столы, функционирование которых задается системой управления станка.

Рис. 2.70. Накладные поворотные устройства с вертикальной (а), горизонтальной (б) и наклонной (в) осями вращения

Встроенные в агрегатные станки делительно-поворотные столы предназначены для периодического перемещения установленных на них (в приспособлениях) заготовок с одной позиции на другуюс точной фиксацией на каждой позиции, что позволяет производить обработку за несколько технологических переходов. Число позиций планшайбы делительно-поворотных столов составляет 2...12, причем, как правило на одной из позиций производят разгрузку обработанных деталей и загрузку заготовок, не прерывая работы станка. На рис. 2.71 показана конструкция делительно-поворотного стола с гидроприводом.

Во время поворота планшайбы опорные направляющие стола гидростатически разгружаются от части массы планшайбы благод­аря подаче масла от станции смазки, расположенной рядом с поворотным столом. Масло, стекающее с направляющих во внутреннюю полость станины станка и используемое для смазывания зубчатой и червячной передачи, попадает в карман, откуда самотеком возвращается в станцию смазки.

Планшайба 9 на подшипниках 11 поворачивается гидродвигателем3 через червячную передачу 6 и цилиндрическую зубчатую передачу 8. В конце поворота упор 12 наезжает на подвижный фиксатор 14, который при ходе вниз включает выключатель 18 и нажимает на плунжер золотника 19, затормаживающий вращение гидродвигателя 3. При дальнейшем вращении планшайбы фиксатор под действием пружины 15 освобождается, поднимается вверх и размыкает выключатель 18, который дает команду на реверс гидродвигателя 3. Масло начинает поступать через нижнее отверстие золотника 19, и плунжер золотника, поднимаясь вверх, освобождает проход масла к гидродвигателю.

Скорость реверса определяется стабилизатором, установленным на выходе гидродвигателя. В конце реверса упор 12 поворачивает валик 13, расположенный по оси фиксатора 14, преодолевая усилие пружины 20. На нижнем конце валика находится планка с винтом 16.который при повороте валика включает датчик 77 исходного положения. При срабатывании датчик включает реле времени, выдержка которого достаточна для создания необходимого усилия контакта фиксирующих плоскостей упора 12 и фиксатора 14. При срабатывании реле времени отключается гидроразгрузка и включается зажим планшайбы. Цикл деления при этом заканчивается.

На столе имеются ручной привод поворота планшайбы, который используется при наладке стола. Привод состоит из подпружиненного вала-шестерни 4, на конце которого выполнено шестигранное отверстие под ключ, и зубчатого колеса2, соединенного обгонной муфтой с червячной передачей6. При сжатии пружины 5 вал-шестерня вводится в зацепление с зубчатым колесом. Далее движение на поворот планшайбы передается тем же путем, что и от гидродвигателя 3. При вращении вала-шестерни по часовой стрелке планшайба также вращается по часовой стрелке, и наоборот.

Корыто 7 стола предназначено для сбора стружки и СОЖ. Вдоль оси 10 стола предусмотрено центральное отверстие для подвода труб гидравлики и СОЖ к приспособлениям.

В автоматических поворотно-делительных устройствах вращение и фиксация поворотной части происходит без участия рабочего. Устройства оснащают механическими, пневматическими, гидравлическими и пневмогидравлическими приводами.

Для поворота и деления на большой угол используют мальтийские механизмы. На рис. 2.72 показана схема автоматического круглого стола. Вращение от электродвигателя 4 через червячный редуктор 5 передается на водило 1 мальтийского креста 10, установленного на опоре 8. Торцовый кулачок 3 на валу червячного зубчатого колеса служит для вывода фиксатора 2, а кулачок 6 — для зажима стола через колодку 7 и винтовую пару 9. Отверстие 11 в столе центрирующее. Упор, действуя на конечный выключатель, вызывает остановку стола.

Рис. 2.71. Делительно-поворотный стол с гидроприводом:

1 — муфта; 2 — зубчатое колесо; 3 — гидродвигатель; 4 — вал-шестерня; 5, 15. 20— пружины; 6— червячная передача; 7— корыто; 8 — зубчатая передача; 9 — планшайба;

10 — ось стола; 11-подшипник; 12— упор; 13 — валик; 14 — фиксатор; 16 — шип;

17 — датчик исходного положения;18 — выключатель;19— золотник

Рис. 2.72. Автоматический круглый стол с мальтийским механизмом для поворота на большой угол и фиксации приспособления:

1 – водило; 2 – фиксатор; 3 – торцовый кулачок; 4 – электродвигатель; 5 – червячный редуктор; 6 – кулачок; 7 – колодка; 8 – опора; 9 – винтовая пара; 10 – мальтийский крест;

11 – центрирующее устройство

В поворотных устройствах с вертикальной осью вращения корпус и поворотная часть обычно нормализованы. Эти устройства называются поворотными столами. Применение таких столов сокращает время на конструирование и изготовление приспособлений, так как столы можно изготовить заранее и хранить на складе. В этом случае заново конструируется и изготовляется лишь рабочая часть приспособления, предназначенная для установки и зажима заготовки.

Поворотные столы приводятся в действие вручную либо с помощью механизированного или автоматизированного привода.

Универсальность столов достигается применением сменных дисков с требуемым числом втулок. На рис. 2.73 показано соединение сменного диска 5 с цапфой 4 поворотной планшайбы 6 и конструкция фиксатора 2. На рис 2.73, а дан разрез по ролику тормоза 3 и валику 1 выключения фиксатора и показана фиксация ролика на столе (рис. 2.73, б), а также способ выключения фиксатора (рис. 2.73. в).

Поворотные устройства с вертикальной осью вращения пригодны для приспособлений, применяемых при сверлении и фрезеровании. В последнем случае они снабжаются двумя шпонками на основании. В приспособлениях к сверлильным станкам эти шпонки не нужны – основание корпуса имеет форму квадрата.

Наиболее распространенная конструкция поворотных устройств включает в себя стандартизованную поворотную стойку, на планшайбе которой закрепляют рабочую часть приспособления (опоры, зажимы и направляющие втулки). В отдельных случаях, например при обработке радиальных отверстий, используется лишь одна направляющая втулка, неподвижно связанная с корпусом стойки посредством кондукторной плиты. Управлять таким приспособлением можно с помощью механизированных и автоматизированных приводов или вручную.

На рис. 2.74 показано поворотно-делительное устройство с горизонтальной осью вращения. Заготовку 2 необходимо сверлить с одной установки е двух сторон по кондукторным втулкам 1. Поворот заготовки осуществляется с помощью рукоятки 3.

Рис. 2.73. Универсальный поворотный стол со сменными дисками:

1 – валик включения фиксатора; 2 – фиксатор; 3 – тормоз; 4 – цапфа; 5 – диск;

6 – планшайба; 7 – винт

Рис.2.74. Поворотно-делительное устройство с горизонтальной осью вращения:

1 - кондукторные втулки; 2 – заготовка; 3 – рукоятка

Фиксаторы поворотных устройств применяют в устройствах линейного и особенно углового позиционирования. Они предназначены для точной установки выходного звена механизма позиционирования и предотвращения его смещения под действием сил, возникающих в процессе обработки. В ряде случаев для этого приходится дополнительно применять специальные зажимные механизмы (прижим к направляющим).

Механизмы предварительной фиксации применяют в быстроходных конструкциях в целях предотвращения несрабатывания основного механизма фиксации из-за неточного позиционирования при повороте или линейном перемещении устройства.

На рис. 2.75 приведена конструкция вытяжного фиксатора делительного устройства приспособления. При фиксировании заготовки нужно повернуть головку 3 и ввести штифт2 в пазы направляющей втулки 1. При этом фиксатор 6 под действием пружины 4 переместится влево в направляющей втулке 1, установленной в неподвижной части механизма, и войдет в одну из втулок 5, установленных в его поворотной части. Выходя из втулки 5, фиксатор 6 головкой 3 поворачивается на угол 90^о и удерживается штифтом 2 в этом положении.

На рис. 2.76 показаны фиксаторы различных конструкций. Наиболее простой шариковый фиксатор (рис. 2.76, а) не обеспечивает точного деления и не воспринимает момент сил обработки. На следующее деление фиксатор переводят вручную до характерного щелчка при западании шарика в углубление. Фиксатор с вытяжным цилиндрическим пальцем (рис. 2.76, б) может воспринимать момент сил обработки, но не обеспечивает высокую точность деления из-за зазоров в подвижных соединениях. Несколько большую точность обеспечивает фиксатор с вытяжным коническим пальцем (рис. 2.76, в).

Рис.2.75. Вытяжной фиксатор делительного устройства приспособления:

1 – направляющая втулка;2 – штифт; 3 – головка; 4 – пружина; 5 – втулка, установленная в поворотной части приспособления; 6 – фиксатор

Рис.2.76.Фиксаторы:

а – шариковый; б – с вытяжным цилиндрическим пальцем;

в – с вытяжным коническим пальцем

В фиксаторах нормальной точности сопряжение пальцев с втулкой осуществляется по посадке , а в фиксаторах повышенной точности — по посадке . В особо точныхконструкциях зазор принимается не более 0,01 мм.

В точных делительных устройствах фиксаторы разгружают (что повышает срок их службы) и подвижную (поворотную) часть прижимают к неподвижной, повышая жесткость системы. Для уменьшения износа вытяжной палец и обе втулки фиксатора выполняют из закаленной стали (HRC 55...60).

Управление фиксатором в простейших приспособлениях осуществляется вытяжной кнопкой, рукояткой либо педалью.

Наряду с механическими фиксаторами в приспособлениях для точных станков, например координатно-расточных и координатно-шлифовальных, используют оптико-механические, оптические и индуктивные отсчетно-измерительные системы.

Оптико-механические измерительные системы устанавливают на плоских и универсальных поворотных столах. Существует две основные конструктивные модификации этих систем: с окулярным и экранным отсчетом. Эталонами углов служат угловые штриховые меры в форме дисков с нанесенными на их периферии штрихами. Диски изготовляют из металла или стекла, в последнем случае штрихи обычно оцифровывают. Штрихи наносят либо на особо точных круговых делительных машинах, либо фотохимическим способом (обычно с интервалом 1 в отдельных случаях – с интервалом 10'). Для интерполирования углов в пределах 1^o используют, как правило, те же средства, что и для интерполирования долей миллиметра у плоских линейных штриховых мер. Отсчет долей интервалов штриховой меры производится окуляр-микрометром с ценой деления 1; 2 и 5".

Рис.2.77. Шкалы окуляров универсальных столов моделей 12"и 16"

На рис. 2.77 показаны шкалы окуляров универсальных столов моделей 12" и 16". С помощью этого прибора измеряют углы поворота и наклона планшайбы стола.