Выбор схемы и конструкции устройства для автоматического ограничения хода станка зависит от функции этого устройства (предельный или размерный ограничитель) и от требуемой точности ограничения пути перемещающегося узла станка.
Предельные ограничители хода устанавливаются с таким расчетом, чтобы движущаяся часть станка не доходила до опасного конечного положения на 3-4 мм. Поэтому для предельных ограничителей достаточна точность ±0,5-1 мм, а иногда и несколько миллиметров.
Если перемещение узла производится от отдельного электродвигателя, то остановку этого узла в его предельных положениях проще всего обеспечить посредством электрических кнопочных выключателей простого или моментного действия. Точность останова при применении обычных конечных выключателей без дополнительных устройств лежит в пределах 0,5-1 мм.
Если часть станка, движение которой должно автоматически прекращаться в предельных точках пути, не обслуживается отдельным двигателем, ее остановка в этих точках производится разрывом ее кинематической цепи, для чего может быть использовано любое из устройств, применяемых для размерного ограничения хода.
Размерные (технологические) ограничители должны, как правило, ограничивать ход значительно точнее, чем предельные ограничители, так как от этого зависит точность и отклонения от геометрической формы деталей.
Точность ограничения хода зависит также от того, должна ли реверсироваться соответствующая часть станка тотчас же после остановки или нет. В первом случае точность ограничения, производимого при помощи конечного переключателя, выше, так как электродвигатель в процессе реверсирования тормозится противовключением.
При помощи конечных переключателей можно добиться точности ограничения хода до ±0,02÷0,03 мм. Для многих случаев такая точность достаточна. При необходимости в более высокой точности ограничения хода, до ±0,001 мм, приходится обращаться к механическим либо комбинированным электромеханическим или электрогидромеханическим устройствам.
В основе работы механических систем точного ограничения хода лежит следующий принцип: часть станка, движение которой требуется ограничить, в определенной точке пути встречает жесткий (мертвый) упор, закрепленный на неподвижной части станка. Сопротивление дальнейшему движению возрастает вследствие этого настолько, что кинематическая цепь привода движущейся части разрывается. Это может быть осуществлено различными способами; наиболее распространенные показаны схематически на рис. 1 и 2. На схеме по рис. 1, а салазки 2 при встрече с жестким упором 1 останавливаются, и фрикционная муфта 3 начинает буксовать; так продолжается до тех пор, пока салазки не будут отведены от упора, например, реверсированием электродвигателя. На схеме по рис. 1, б фрикционная муфта заменена храповой 3.
Рис. 1. Схемы устройств с муфтами для ограничения хода станка
На рис. 2, а показана схема устройства для ограничения хода посредством падающего червяка. Движение подачи сообщается салазкам от ходового вала 2 через зубчатую передачу z1/z2, валик 3, универсальную муфту (кардан) и валик 4, на котором свободно посажен червяк 5, связанный с этим валиком предохранительной перегрузочной муфтой 6. При встрече салазок с неподвижным упором 1 прекращается вращение червячного колеса 9 и червяка 5, крутящий момент на валике 4 возрастает, и предохранительная муфта выключается. Ее подвижная часть, перемещаясь вправо, поворачивает рычажную систему 8 в направлении, показанном стрелками, люлька 7 вместе с червяком падает под действием собственной тяжести, и таким образом происходит расцепление элементов червячной передачи.
В устройстве по схеме рис. 2, б при остановке червячного колеса 2 вследствие встречи салазок с неподвижным упором червяк 1, продолжая вращаться, «ввинчивается» в зубья червячного колеса, перемещается вправо и поворачивает угловой рычаг 5. Под действием пружины 3 происходит мгновенное выключение муфты 4.
Точность ограничения хода посредством механизмов, построенных по схемам рис. 1 или 2 или сходным с ними, зависит от жесткости элементов устройства и устройства в целом.
Рис. 2. Схемы устройств станка с падающим или перемещающимся червяком для ограничения хода
Из описанных вариантов наилучший в отношении точности ограничения хода - вариант с падающим червяком: при применении его выключаются тихоходные детали, инерция их мала, следовательно, мал также выбег по инерции.
Падающий червяк и падающий рычаг с кулачковой муфтой дают точность ограничения хода при холостом ходе около 0,02-0,03 мм, под нагрузкой лишь 0,2-0,15 мм.
При ограничении хода жесткими упорами можно достигнуть ограничения хода с точностью не выше ±0,01 мм, а часто только 0,05 мм (точность ограничения хода зависит от массы ограничиваемого в движении узла, скорости перемещения и величины коэффициента трения узла на направляющих). Только при особенно благоприятных условиях достижима более высокая точность.
Для устранения недостатков чисто механических ограничителей хода при сохранении точности работы по жестким упорам применяют комбинированные электромеханические устройства. Схемы и конструкции их весьма разнообразны. В одних используются электромагнитные или тепловые реле, выключающие двигатель при внезапном возрастании силы тока в момент встречи движущейся части станка с жестким упором. В других одновременно с муфтой, падающим или передвижным червяком срабатывает конечный выключатель, который через контактор выключает двигатель.
Конструкция упора должна допускать прочное и надежное крепление его. Сами упоры должны быть износостойкими и жесткими, так как деформация их может свести на нет все остальные конструктивные мероприятия, которые имеют целью обеспечить высокую точность ограничения хода. Способ крепления упоров зависит от конструкции тех частей станка, на которых они располагаются. Для этой цели часто служат Т-образные пазы в станине, салазках и т. д.
Для точной установки длины хода или дуги поворота один из пары сопряженных упоров должен быть снабжен микрометрическим винтом или кольцом либо аналогичной деталью.
На рис. 3 упор 5 закрепляется на станине планкой - прихваткой 6 с зубьями, которые входят во впадины рейки 8; два винта 7 притягивают планки к упору и таким образом намертво крепят его к станине. Микрометрический винт 1 имеет опоры во втулках 2 и 4; для точной установки его служит гайка 3 с делениями на поверхности α. От вращения винт 1 удерживается шпонкой во втулке 2.
Рис. 3. Крепление упора на станине станка
При работе на станках с суппортами или головками, несущими несколько инструментов, длины хода этих инструментов, вообще говоря, различны, поэтому для каждого из них требуется отдельный упор. При больших различиях в длинах ходов общий упор приходится иногда конструировать таким, чтобы его можно было быстро перестанавливать в различные положения.
В револьверных и токарно-карусельных станках длина хода каждого из инструментов револьверной головки и поперечного или бокового суппорта ограничивается отдельным упором. Каждая группа упоров, соответствующих одному суппорту, размещается на валике, барабане либо на специальной плите. Барабан или валик упоров револьверной головки связывается с ней зубчатой передачей так, что при повороте головки на следующее инструментальное гнездо поворачивается на одно деление также барабан или валик упоров.
Деталь, несущая переставные упоры, может иметь различные формы, например, форму валика с продольными пазами для крепления упоров, барабана большого диаметра, соосного с револьверной головкой также - или с продольными канавками, и т. д.
Устройство для размерного ограничения хода суппорта, головки и т. п. может быть связано с встроенным прибором, который периодически или непрерывно автоматически контролирует соответствующий размер обрабатываемой заготовки. По достижении требуемого размера прибор автоматически выключает подачу или останавливает станок.
Такие устройства, автоматизирующие работу станка, применяются особенно часто в станках для окончательной обработки, причем для измерения используются приборы самой разнообразной конструкции.
