Структура Кулачковых Станков Автоматов

Всякая рабочая машина состоит из механизмов двигательного - Э, передаточного - П, исполнительного - И и рабочего - Р органа.

Общая блок-схема металлорежущего станка приведена на рис. 1.

Передаточные механизмы совершают вращательное движение. Основные рабочие органы, а также большинство вспомогательных органов автоматов совершают замкнутые циклы возвратно-поступательных движений. Поэтому у большинства органов исполнительными механизмами служат механизмы для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, осложненные рычажными или иными устройствами для передачи движений рабочим органам.

Некоторые вспомогательные рабочие органы совершают, кроме этого, поворотные, в большинстве случаев - делительные циклы движений для смены позиций. В этих случаях исполнительными механизмами служат поворотные механизмы для периодических движений, работающие по замкнутым поворотным циклам.

Блок-схема, показанная на рис. 1, охватывает как основные, так и вспомогательные рабочие органы.

Рис. 1. Блок-схема металлорежущего станка

В автоматах с механическим приводом для возможности осуществления различных частных циклов движений рабочих органов при сохранении неразрывной кинематической связи их между собой и с передаточным механизмом П необходимо цикловое изменение кинематической связи (Кц) между передаточным механизмом П и рабочим органом Р в частном приводе каждого рабочего органа. За счет этого Кц и происходит изменение движения рабочего органа во время его замкнутого и повторяющегося рабочего цикла.

Исполнительные механизмы рабочих органов автоматов можно разделить на две группы:

• исполнительные механизмы, включающие в себя Кц - цикловое изменение кинематической связи между передаточным механизмом П и рабочим органом Р. Это - цикловые исполнительные механизмы Иц, из которых наиболее широко применяемым является кулачковый механизм.
• исполнительные механизмы, не включающие в себя Кц - циклового изменения кинематической связи между передаточным механизмом и рабочим органом. Это - нецикловые механизмы Ин, из которых наиболее распространен механизм ходовой винт-гайка (см. Устройство передачи ходовой винт-гайка). Далее рассмотрим общие структурные свойства цикловых исполнительных механизмов станка.

Чтобы обеспечить замкнутость и повторность цикла движений рабочего органа, входной - ведущий вал циклового исполнительного механизма делает один оборот за цикл движений рабочего органа. Однооборотность циклового исполнительного механизма является его характерной особенностью.

При непрерывном вращении входного вала циклового исполнительного механизма начало цикла движений рабочего органа происходило автоматически на определенной стадии поворота этого вала.

Устройство для включения цикла движений рабочего органа (Вк) заложено в самом исполнительном механизме. В этом отношении наиболее гибким является кулачковый механизм, у которого закон движения рабочего органа зависит от профиля кулачка и в некоторых границах произволен. У других исполнительных цикловых: мальтийский механизм, кулисный и кривошипно-шатунный механизм этой гибкости нет, так как движение рабочего органа подчиняется определенной закономерности.

Для цикловых исполнительных механизмов характерна неразрывность кинематической (цикловой) связи ведущего вала исполнительного механизма с рабочим органом не только при непрерывном движении последнего, но и при прерывистом его перемещении. Выдержка, или выстой при кулачковом механизме, выстой рабочего органа между движениями при мальтийском и кулисном механизмах являются частью рабочего цикла рабочего органа. Начало и конец цикла определяются начальным (оно же и конечное) положением ведущего вала циклового исполнительного механизма.

В блок-схеме циклового исполнительного механизма можно выделить следующие элементы, имеющие определенные структурные свойства: Вв - ведущий или входной вал, совершающий один оборот за цикл данного рабочего органа - цикловое изменение Кц кинематической связи ведущего вала исполнительного механизма с его рабочим органом - включение и выключение цикла движений рабочего органа Вк. Такая блок-схема показана на рис. 2.

Рис. 2. Блок-схема циклового исполнительного механизма

Все эти элементы присущи цикловому исполнительному механизму, поэтому для упрощения вводим его блок-схему в общую блок-схему автомата в упрощенном виде (рис. 3).

Рис. 3. Упрощенная блок-схема циклового исполнительного механизма

Если каждый рабочий орган автомата совершает один частный цикл за общий автоматический цикл станка, то все ведущие валы исполнительных механизмов рабочих органов сделают один оборот за цикл. При равномерном их вращении можно объединить ведущие валы исполнительных механизмов всех рабочих органов в один общий вал (рис. 4), делающий один оборот за общий автоматический цикл станка. Этот вал - распределительный.

При таком совмещении ведущих валов исполнительных механизмов и координации частных циклов рабочих органов большие преимущества имеет кулачковый механизм, у которого закон движения рабочего органа можно устанавливать произвольно (в некоторых пределах) за счет профиля кулачка. Это позволяет получать для каждого рабочего органа закон движения, отвечающий характеру его рабочего цикла, и вместе с тем с большой гибкостью устанавливать начало и конец цикла движений рабочего органа при координации общего автоматического цикла.

Другие цикловые исполнительные механизмы (мальтийский, кулисный, кривошипный), имеющие вполне определенные законы движения рабочего органа, лишены такой гибкости. Поэтому кулачковый механизм является основным цикловым исполнительным механизмом для основных и вспомогательных рабочих органов станков-автоматов, и автоматы с цикловыми исполнительными механизмами являются кулачковыми автоматами.

Распределительный вал, жестко связывая ведущие валы исполнительных механизмов, устанавливает связь между циклами различных рабочих органов через их исполнительные цикловые механизмы Иц с их цикловыми изменениями кинематических связей Кц между распределительным валом и рабочими органами.

Эти связи при цикловых исполнительных механизмах кинематически жестки и непрерывны.

Рис. 4. Общая блок-схема автомата с цикловыми исполнительными механизмами

Таким образом, цикловые связи между различными рабочими органами в автоматах с цикловыми исполнительными механизмами (в кулачковых автоматах) являются кинематическими жесткими и непрерывными связями.

Координация цикла производится по равномерно вращающемуся распределительному валу.

Благодаря жесткой и непрерывной кинематической связи между распределительным валом и рабочим органом каждый элемент частного цикла рабочего органа можно четко и стабильно ограничить минимально необходимой величиной перемещений рабочего органа при минимальной необходимой затрате времени, что ведет к увеличению производительности станка.

Это свойство автоматов с цикловыми исполнительными механизмами (кулачковых) особенно эффективно проявляется при малых размерах изготовляемых деталей и малой длительности частных циклов, так как при малых длинах ходов и малой длительности их выигрыш времени от четкого его ограничения имеет большую относительную величину, чем при длительных ходах.

Жесткая непрерывная кинематическая цикловая связь между рабочими органами автомата позволяет координировать циклы отдельных рабочих органов и согласовать движения последних с четкостью и точностью, трудно достижимой при исполнительных механизмах нециклового типа.

Так как все частные циклы основных и вспомогательных рабочих органов совершаются за счет цикловых изменений кинематических связей между распределительным валом и рабочими органами Кц, а цикловые связи между рабочими органами носят жесткий кинематический характер, то функции управления исполнительными механизмами рабочих органов для осуществления автоматического цикла при данной блок-схеме сводятся к нулю. Функции управления могут распространяться на область П передаточных механизмов привода распределительного вала и шпинделя.

Так как общий автоматический цикл координируется в сотых долях или в градусах поворота распределительного вала, то система управления работает с контролем по времени, выраженному в долях поворота распределительного вала. При наличии жесткой непрерывной кинематической связи между ним и рабочими органами это равносильно управлению с контролем по пути рабочих органов.

Блок-схема (рис. 4) и общие свойства автоматов с цикловыми исполнительными механизмами рассмотрены на основе структурных свойств, общих для всех видов цикловых исполнительных механизмов. Для более конкретного рассмотрения структуры которые имеют кулачковые автоматы необходимо учесть особенности цикловых исполнительных механизмов различных видов, прежде всего - кулачковых.