Кулачковые механизмы

Кулачковые механизмы находят применение в качестве тяговых устройств привода станков-автоматов главным образом в тех случаях, когда их одновременно используют в качестве программоносителей. Область применения кулачковых механизмов ограничивается величиной хода по допустимым габаритам кулачка. Наибольшее распространение получили плоские кулачковые механизмы, которыми легко осуществлять разнообразные функции управления при сравнительной компактности и простой конструкции.

z

Рис. 2.6. Кулачковые механизмы

В механизмах с цилиндрическими кулачками барабанного типа (рис. 2.6, а) или торцевого типа (рис. 2.6, б) ведущим звеном является кулачок 1 с пазом, по которому перемещается ролик толкателя 2. Максимальная длина хода (по кривой кулачка) для барабанных кулачков составляет до 300 мм, для дисковых плоских кулачков – 100¸120 мм.

В станках применяют кулачки с силовым или кинематическим замыканием. При силовом замыкании контакт между толкателем и профилем кулачка осуществляется под действием силы пружины (см. рис. 2.6, в), величину которой рассчитывают по формуле

, (2.20)

где Q – тяговая сила;

m – масса подвижного узла;

a – максимальная величина ускорения.

Коэффициент 1,5 в формуле (2.20) необходим в качестве запаса для гарантированного отсутствия отскока толкателя от профиля кулачка. Для кинематического замыкания у кулачка выполняют паз, который ведет ролик толкателя как в одном, так и в другом направлении (см. рис. 2.6, а, б).

Материал кулачков должен обеспечивать достаточно высокую контактную прочность и износостойкость. При небольших нагрузках изготовляют кулачки из высокопрочного чугуна или из стали марок 45 и 40Х с последующей закалкой рабочих поверхностей с нагревом т. в. ч. до твердости HRC 52¸58.

В более ответственных случаях целесообразно для изготовления кулачков применять малоуглеродистую сталь 15, 20Х, 20ХГ с последующей цементацией на глубину не менее 0,8¸1,0 мм и закалкой до твердости HRC56¸62. При особо высоких требованиях к износостойкости кулачков их изготовляют из азотируемых сталей с твердостью после термической обработки HRC 60¸67. Ролики толкателей выполняют из стали 20Х или ШХ15 с цементацией и закалкой до твердости HRC 56¸62.

Расчет кулачковых механизмов предусматривает определение контактных напряжений в зоне соприкасания толкателя и кулачка. Для дисковых кулачков наибольшее контактное напряжение определяют по формуле

, МПа, (2.21)

где N – нормальная сила на поверхности кулачка, Н;

b – длина линии контакта, см;

E – модуль упругости, МПа;

r – радиус ролика или радиус закругления сухаря, см;

r – наименьшее значение радиуса выпуклого участка профиля кулачка, см.

Допустимые значения контактных напряжений зависят от поверхностной твердости материала.

Для серого чугуна эти напряжения равны (НВ) × 1,5 МПа, для высокопрочного чугуна – (НВ) × 1,8 МПа, для среднеуглеродистой стали с закалкой – (HRC) × 26 МПа.

2.2. Механизмы для осуществления
периодических (прерывистых) движений

2.2.1. Периодические движения в станках
и устройства для их осуществления

Процесс обработки на некоторых станках построен так, что получение готовой детали невозможно без периодического изменения относительного положения заготовки и инструментов. Периодическое перемещение соответствующего узла или детали станка происходит перед началом нового хода или цикла и может быть прямолинейным (перемещение на определенную длину) или круговым (на определенный угол).

К числу периодических движений относятся, например, движения подачи в строгальных и долбежных станках, движения врезания на глубину резания в шлифовальных станках, повороты револьверных головок, многие движения в автоматах и полуавтоматах, работающих по циклу.

Наиболее высокие требования к точности предъявляются к механизмам для поворота шпиндельных блоков, многопозиционных столов, револьверных головок и к делительным устройствам зубообрабатывающих станков, работающих по методу копирования. Не требуется высокой точности перемещений от механизмов подачи строгальных и долбежных станков.

Однако, независимо от выбранной конструкции, устройство, выполняющее перемещение соответствующей части станков, само по себе не гарантирует ни высокой точности периодических перемещений, ни постоянства их величины. Это обусловлено погрешностями изготовления и сборки механизма, зазорами в сопряжениях его деталей, действием сил инерции и др. Поэтому если к точности перемещений предъявляются высокие требования, то необходимо предусмотреть автоматически действующие фиксирующие механизмы, которые обеспечивали бы точность положения периодически перемещаемой части станка в конце каждого движения.

В современных станках периодические движения осуществляются: 1) шаговыми электрическими двигателями, позволяющими регулировать величину периодической подачи в широком диапазоне, они нашли применение в станках с числовым программным управлением; 2) кулачковыми механизмами различных типов; 3) храповыми механизмами; 4) мальтийскими механизмами; 5) электро-, гидро- и пневмомеханизмами.

Дата добавления: 2014-12-29