Поворотные устройства.

Используют в станках для перемещения обрабатываемой детали или инструмента на позицию. Это многопозиционные столы и барабаны, блоки многошпиндельных автома­тов, револьверные головки, дисковые магазины и делительные устройства (рис. 4.8.).

К поворотным устройствам предъявляются требования точности поворота на заданную угловую величину, точности и жесткости фикса­ции в рабочей позиций, осуществление поворота за минимальное время, при ограничениях на возникающие при этом динамические нагрузки.

Точность поворотных устройств, следует оценивать с вероятностных позиций. Под точностью здесь принять понимать точность углового позиционирования; характеризующуюся текущей погрешностью угла поворота. В лучших системах управления автоматиче­ских поворотных устройств, для минимизации погрешностей команды подают с соответст­вующим упреждением. Точность современных поворотных станков с ЧПУ составляет 3..6 угловых секунд.

Быстродействие характеризуется средней скоростью поворота w_ср – до 1,0 с^-1. Универсальность оп­ределяется возможным диапазоном числа делений, который в современных автоматиче­ских поворотных столах равен 2...20000 и выше.

В качестве привода поворотных устройств используют шаговые двигатели (рис.4.8.,а), позво­ляющие получать широкую универсальность по диапазону делений, состыковываться с системами управления с ЧПУ или ЭВМ. Поворотные устройства с гидроприводом (рис.4.8.,б) и с маль­тийским механизмом (рис.4.8.,в) широко применяются в станках и револьверных головках с постоян­ным фиксированным углом поворота.

 

 

Рис. 4.8. Схемы поворотных устройств.

Применяют такие схемы с периодическим включе­нием кинематической цепи различными муфтами (рис.4.8.,в,г), и храповые механизмы (рис.4.8.,е)

. Мальтийcкие механизмы нашли весьма широкое применение в при

водах поворотных устройств вследствие своих хороших динамических качеств, простоты, надежности. Применяют плоские мальтийские механизмы с внешним и внутренним зацеплением, и многие сферические при использовании которых отпадает необходимость применять дополнительные конические передачи. Схема для кинематического расчёта плоского мальтийского механизма представлена на рис. 4.9.,а. Угловые скорости могут быть найдены из соотношения:

где: b - текущее значение угла поворота креста; r – радиус кривошипа; e – межосевое расстояние.

Рис. 4.9..Схема кинематического расчета плоского механизма.

Зная, что постоянная угловая скорость вращения кривошипа определяется как , и , обозначая отношение можно получить выражение угловой скорости поворота креста

,

и углового ускорения креста

Характер изменения скорости и ускорения во время поворота мальтийского механизма поясняют кривые (рис.4.9.,б) на котором 1 - угловая скорость креста, 2 - угловое ускорение креста, 3 - угловое ускорение креста при наличии погрешностей. Существенные изменения в характер движения вносят погрешности изготовления и оборки механизма, которые изменяют угловое ускорение (пунктирная кривая) соответственно величину суммарного момента сопротивления.

При проектировании обычно стремятся обеспечить ход кривошипа

в паз креста без ударов, что выполнимо при соблюдении условия

, где z - число пазов.

Точность конечного положения поворотного устройства зависит от ускорения креста в конце поворота, которое определяет также и динами-

ческие нагрузки на фиксирующее устройство. Увеличение числа пазов снижает угловое ускорение в начало и в конце поворота.

Силовой расчет мальтийских механизмов основан на том, что суммарный момент на кресте складывается из момента M₀ на преодоление трения и момента М_и, обусловленного силами инерции:

где: Y – приведённый к кресту момент инерции вращения масс.

Для рабочего либо строится график изменения во времени суммарного момента, либо аналитически определяются его предельные значения.

Крест изготавливается цельным или с накладными закалёнными планками. Твёрдость роликов должна составлять HRC 56…62. В качестве роликов можно применять комплексные шарикоподшипники, устанавливаемые с предварительным натягом.