Механизмы главного движения

Механизмами главного движенияназываются рабочие органы машины, осуществляющие главное движение обрабатывающего органа или заготовки для достижения требуемого технологическо­го результата. В большинство механизмов главного движения вхо­дит инструмент, реже главное движение придается заготовке (на­пример, в лущильных, токарных и строгальных станках).

Механизмы главного движения разделяются на три группы: вра­щательного, поступательного и возвратно-поступательного движения.

Механизмы вращательного движения.Различают следующие ос­новные механизмы: рабочие валы, шпиндели, шпиндельные бло­ки, центры и патроны (рис. 66).

Рабочими называются валы, между опорами которых монтиру­ют режущий инструмент. Они могут быть цельными и составными. На рис. 67, а приведена конструкция цельного горизонтального ножевого вала рейсмусового станка. Вал 3 установлен на двух ра­диально-упорных подшипниках. Подшипник 4 зафиксирован от осе­вого смещения, а подшипник 2 выполнен плавающим. Смазка под­шипников индивидуальная. Средняя часть вала имеет четыре паза для крепления ножей 7. Обычно валы изготовляют цельными (из поковок), но делаются попытки создания и сварной конструкции. Частота вращения вала 4000...5000 мин^-1.

В качестве примера составного вала может служить рабочий вал обрезного станка (рис. 67, б). Он приводится во вращение от шкива 77 клиноременной передачи. На валу установлены две пилы: левая 3 по ходу материала — неподвижная (коренная) и правая 5— подвижная. Они закреплены на пильных втулках 2 и 6, смонтированных в шари­коподшипниках соответственно в неподвижном 7 и подвижном 7 суп­портах. Крутящий момент с коренного вала 10, вращающегося в кор­пусе 9, передается на пильные втулки посредством шлицевого вала 8, который входит в шлицевые отверстия пильных втулок. Подвижный суппорт 7 вместе с пилой может перемещаться по двум цилиндричес­ким направляющим, одной из которых служит шток гидроцилиндра 4. Частота вращения вала 2200...2500 мин^-1.

Для ужесточения и повышения виброустойчивости валов боль­шой протяженности, вращающихся с высокой частотой, их, как правило, устанавливают на станину неподвижно, реже с одноко­ординатной настройкой по вертикали.

Распространено крепление режущего инструмента на консольной части вала. Такие устройства называютсяшпинделями (см: рис. 66, б).

Они меньших размеров, чем рабочие валы и, имеют настроечные перемещения по двум (трем) координатным осям. Часто они быва­ют наклонными. Частота вращения шпинделей 3000 ... 10000 мин^-1 и выше.

Вместе с опорами они образуют шпиндельный узел. Шпиндели могут приводиться в движение непосредственно от двигателей, через ременную передачу и через сложную кинематическую цепь. В первом случае двигатель с режущим инструментом устанавлива­ется на суппорте 15 (рис. 68), который имеет двух- или трехкоор­динатную настройку. Шпиндель (электродвигатель) 2с режущим инструментом 1 установлен на поворотной плите 3, которая мо­жет перемещаться с помощью винта 13 в горизонтальном направ­лении относительно плиты 5и фиксируется стопором 6. Верти­кальное перемещение шпинделя осуществляется с помощью вин­та 7, а фиксируется стопором 10. Отсчет величины перемещений производят по шкалам линеек 9 и лимбам 8 и 12. Перемещение шпинделя по трем координатам производится с помощью пово­ротной плиты 3, на которой установлен шпиндель (электродвига­тель) 2. Поворот плиты 3 происходит при вращении винта 11 и фик­сируется стопором 14. Отсчет угла наклона ведут по шкале 4.

Большую группу составляют шпиндели, приводимые во вра­щение через ременную передачу. Они могут быть составными, цель­ными, полыми и телескопическими.

Н а рис. 69 изображен составной шпиндельный узел фрезерного станка с нижним расположением шпинделя. В корпусе в радиаль­но-упорных подшипниках 2 и 7смонтирован шпиндель 14,который приводится во вращение от электродвигателя через шкив 16плос­коременной передачи с частотой вращения 6000...12000 мин^-1. Смазка подшипников осуществляется масляным туманом. Масло налива­ется в резервуары 1 и 6,откуда фитилями 3, 8 подается на раз­брызгиватели 11, 15, проходит через подшипник и возвращается в резервуары.

Смазку подшипников опор качения в новых конструкциях стан­ков (долговечную консистентную ВНИИ НП-228 или аналогич­ную ей) закладывают один раз при сборе шпиндельного суппорта и меняют одновременно со сменой подшипников.

Верхний конец шпинделя заканчивается внутренней расточкой под конус Морзе, служащей для соединения шпинделя с инстру­ментальной оправкой, которая, в свою очередь, заканчивается посадочным хвостовиком — конусом Морзе № 4. Инструменталь­ная оправка 9 фиксируется на шпинделе дифференциальной гай­кой 10,имеющей две резьбы: одну с мелким шагом, соответству­ющим резьбе на оправке, и вторую с большим шагом на шпинде­ле. Обе резьбы имеют одно направление. При затягивании оправки гайка перемещается одновременно относительно шпинделя и оп­равки. Так как шаг резьбы на шпинделе больше, чем на оправке, то перемещение гайки относительно шпинделя при одном и том же угле поворота несколько опережает ее перемещение относи­тельно оправки, и конус оправки с большой силой входит в кони­ческое гнездо шпинделя, обеспечивая надежное крепление оправ­ки с инструментом на шпинделе.

В комплект инструментальной оправки входит набор проставочных колец, что позволяет закреплять на оправке фрезы различной высоты. При установке оправки или режущего инструмента на шпин­дель последний стопорится от проворачивания относительно кор­пуса фиксатором 4, вставляемым в радиальное отверстие шпинделя. Положение фиксатора контролируется стопорным винтом 5, сбло­кированным с микровыключателем. Для обеспечения возможности перемещения фиксатора вывертывают блокирующий винт из кор­пуса, при этом его головка нажимает на упор микровыключателя, делая невозможным включение электродвигателя механизма реза­ния при застопоренном шпинделе. Перемещение шпинделя по вы­соте осуществляется за счет винтовой пары 12, 13.

Для получения изделий цилиндрической формы применяют полые шпиндели (рис. 70,а), устанавливаемые на круглопалочных станках. Шпиндель 3 устанавливается на подшипниковой опоре 2 и приводится во вращение от электродвигателя через ременную передачу и шкив 1. На шпинделе монтируется ножевая головка 4, через которую пропускается заготовка 5. Частота вращения шпин­деля 3500 мин^-1.

Для перемещения режущего инструмента в процессе работы вдоль оси вращения применяют составные шпиндели (рис. 70, б)с телескопическим соединением. Нижняя часть шпинделя 2, на которой в патроне закрепляется инструмент 1, устанавливается в подшипниках 7 в стакане 3, который перемещается в направляю­щих поворотом рукоятки8. Верхняя часть 6шпинделя, установ­ленная в подшипниковой опоре5, получает вращение от электро­двигателя через ременную передачу 4 и передает крутящий момент нижней части через скользящую шпонку или шлицы. Для измене­ния частоты вращения в передаточном механизме имеются сту­пенчатые шкивы.

Шпиндели с приводом через сложную кинематическую цепь в деревообрабатывающем оборудовании встречаются редко. Это объясняется высокой частотой вращения и небольшими усилия­ми резания.

Некоторые механизмы вращательного движения приводят во вращение не инструмент, а заготовку. Примерами таких механиз­мов являются центры и патроны токарного станка (см. рис. 66, в). Частота вращения — 2500...4500 мин^-1.

Механизмы поступательного движения.Отличительным призна­ком этих механизмов является наличие гибкого удлиненного ин­струмента, надетого на два (или более) шкива. Он представлен в ленточнопильных, ленточно-шлифовальных, цепно-фрезерных и некоторых других станках.

В машинах с двумя шкивами один шкив приводной, второй — натяжной. Кроме того, натяжной шкив имеет ряд регулировочных и вспомогательных движений, позволяющих регулировать поло­жение ленты.

На рис. 71, а изображен вертикальный ленточнопильный ста­нок. Шкив 1 (рис. 71, б) на двух роликоподшипниках 2 смонтиро­ван на консоли оси 6, закрепленной в ползуне 3.Ползун имеет настроечное перемещение по вертикальным направляющим крон­штейна 4.Натяжение пильного полотна происходит под действи­ем пружины 8, отжимающей вверх ползун 3. Натяжение регули­руется винтом 7 с помощью маховика 10. Кронштейн со шкивом может быть наклонен в любую сторону вокруг оси 5 посредством маховика 9.

Механизмы резания ленточных шлифовальных станков могут быть выполнены с двумя или тремя шкивами. Механизм с тремя шкивами характерен для широколенточных шлифовальных станков (рис. 72, а).Прорезиненные вальцы 1 и 7 приводятся во вращение от одного электродвигателя через ременную передачу 5. Валец 3 создает натяже­ние шлифовальной ленты 2 с помощью пружинного или пневмати­ческого устройства 4. Для осуществления процесса шлифования ра­бочая поверхность шлифовальной ленты под действием утюжка 6 прижимается к верхней поверхности перемещаемой заготовки 8.

На узколенточных шлифовальных станках (рис. 72, б)механизм резания состоит из двух шкивов: ведущего 1и ведомого 2,которые объединены шлифовальной лентой 5. Ведущий шкив получает вращение от электродвигателя 6,а ведомый шкив, установленный на суппорте 3, может перемещаться при вращении маховика4 для натяжения ленты.

Во всех механизмах резания с поступательным перемеще-
нием режущего инструмента скорость главного движения
зависит от частоты вращения ведущего шкива (вальца) и его
диаметра. Определяется эта скорость по формуле

где D — диаметр шкива (вальца), м; я — частота вращения, мин^-1; v — скорость главного движения, м/с.

Механизмы возвратно-поступательного движения.Характерное отличие этих механизмов — переменная скорость движения, при­чем в зависимости от вида привода изменение скорости может быть неравномерным на протяжении всего хода (кривошипно-шатунная схема) или только в периоды реверсирования (например, реечный привод). Второй отличительный признак этих механиз­мов — наличие значительных инерционных сил и их неуравнове­шенность, для снижения которой требуются специальные расчеты и конструктивные решения.

Механизмы с кривошипно-шатунным приводом делятся на ме­ханизмы с пильной рамкой и суппортом (рис. 73).

Пильные рамки представляют собой рамную конструкцию, внутри которой натянут инструмент (чаще всего п олосовые пилы), приводимую в движение кривошипно-шатунным механизмом. На рис. 74 показан механизм резания одношатунной лесопильной рамы. В нижней части располагается составной коленчатый вал, состоя­щий из двух полуосей 7 и 10,запрессованных в маховики 8, и паль­ца9 кривошипа. Концы пальца зажимают в клеммах ступиц махови­ков. Вал монтируют в трех сферических самоустанавливающихся ро­ликоподшипниках 6 фундаментной плиты 5, из которых два рас­положены со стороны приводного шкива 11. Цельный стальной ша­тун 4двутаврового сечения соединяет кривошипный палец с пильной рамкой. Нижняя головка шатуна соединяется с кривошипом посредством сферического роликоподшипника, а верхняя — с паль­цем проушины нижней поперечины 3 пильной рамки посредством игольчатого подшипника. Пильная рамка состоит из верхней 1 и нижней 3 стальных литых поперечин, соединенных стойками 2 из бесшовных труб. В цапфах поперечин закреплены пальцы, на кото­рые свободно насажены текстолитовые ползуны 14, перемещаю­щиеся по направляющим станины. Шарнирное крепление ползунов позволяет им самоустанавливаться в процессе работы при измене­нии уклона пильной рамки. Между поперечинами пильной рамки посредством специальных захватов 13 натягиваются пилы 12.

Суппорты механизмов с возвратно-поступательным движе­нием служат для перемещения инструмента (горизонтальный стро­гальный станок, см. рис. 73, б) или заготовки (вертикальный стро­гальный станок). Суппорт 2, приводимый от кривошипно-шатунного механизма 3, перемещается по направляющим 1 станины. На суппорте закреплены нож и прижимная линейка. Для улучшения условий строгания нож суппорта или заготовка расположены под углом по отношению к направлению движения резания.

Работа кривошипно-шатунного механизма (см. рис. 74, а) ха­рактеризуется тем, что в крайних точках траектории движения при а = 0 и а = 180° скорость главного движения v= 0, а ускорение дости­гает максимального значения. Скорость v перемещения пильной рам­ки на пути S = 2г — величина переменная:

где v₀ — окружная скорость пальца кривошипа (v₀ = 2пгп/60), м/с; п — частота вращения пальца кривошипа, мин^-1; r — радиус кри­вошипа, м.

В практических расчетах ограничиваются средней скоростью:

Механизмы подачи

Механизмами подачи называются устройства машин, осуще­ствляющие движение подачи, т.е. движение, необходимое для по­вторения главного движения. В современных машинах используют­ся механизмы, придающие движение подачи инструменту или за­готовке.

Все механизмы подачи делятся на две группы: с жесткой и фрик­ционной связью.

Механизмы подачи с жесткой связью.Связь между подающими органами и объектом перемещения обеспечивает строго опреде­ленное (без проскальзывания) перемещение этого объекта. Заго­товка проталкивается по базирующим поверхностям (подвижное базирование) либо подача осуществляется специальными устрой­ствами с закрепленными в них заготовкой или инструментом (не­подвижное базирование).

Перемещение осуществляется с помощью цепной, зубчато-реечной, винтовой и других передач, а также гидравлических и пнев­матических устройств.

По характеру движения различают три вида механизмов пода­чи: с непрерывным или возвратно-поступательным движением и шаговые (рис. 75). При этом заготовка может перемещаться по пря­молинейной или криволинейной (в большинстве случаев по дуге окружности) траектории.

Механизмы непрерывного движения. Среди уст­ройств для прямолинейного перемещения заготовок наибольшее распространение получили конвейеры с упорами или зажимами.

На рис. 75, а изображен конвейер концеравнительного станка с упорами. Заготовки располагаются поперек двух направляющих балок 4.

Под балками проходят две тяговые цепи 1 с прикрепленными к ним с определенным шагом жесткими упорами 2, которые, упи­раясь в кромку заготовок 3, подают их к пилам.

Реже применяется вальцовый механизм с шипами (рис. 75, б).Его используют, например, на участках четырехсторонней обра­ботки брусковых деталей, где обрабатывают заготовки малых раз­меров и вальцовый механизм не может развить достаточное уси­лие подачи.

Шипы, расположенные на образующей вальца, внедряются в древесину, за счет чего исключается вероятность проскальзыва­ния.

Механизмы непрерывного движения заготовок по окружности бывают карусельные и барабанные. И те и другие перемещают за­готовки по окружности.

На карусельном столе фрезерного станка (рис. 75, в) имеется несколько мест для заготовок 3, оборудованных зажимными устройствами. На загрузочном участке зажимы подняты и заготовка сво­бодно укладывается на непрерывно поворачивающийся стол. При подходе к зоне обработки ножевой головкой 5 зажимы срабатывают, а после окончания обработки вновь поднимаются, давая возможность снять обработанную заготовку и положить на ее место новую. По­скольку стол непрерывно вращается, на таких станках осуществляет­ся проходная обработка: фрезерование, шлифование и т.д.

В барабанных механизмах (рис. 75, г) крепление заготовок 3 про­исходит в центрах 6,как показано на схеме шлифовального станка. После обработки их абразивным эластичным цилиндром 7 центры автоматически разжимаются и обработанная деталь падает в при­емный бункер.

Механизмы возвратно-поступательного движе­ния могут перемещать инструмент (суппорты, шарнирно-рычажные системы) или заготовку (столы, каретки).

Суппорты имеют, как правило, многокоординатную настройку и прямолинейное перемещение от пневмо- или гидроцилиндра. Они широко применяются в сверлильно-присадочных станках, линиях агрегатной обработки и другом оборудовании. На рис. 75,д показан суппорт 8 со сверлом, который с помощью цилиндра 9 перемеща­ется по направляющим 10. После высверливания отверстия в заго­товке 3 происходит ускоренный отвод суппорта.

Шарнирно-рычажные механизмы подачи обеспечивают прямо­линейное и криволинейное движение подачи. В первом случае они выполнены в виде многозвенных шарнирных устройств с прямила- ми, обеспечивающими прямолинейную траекторию режущего инстру­мента (торцовочные, сверлильно-фрезерные станки). В механизмах криволинейного движения подачи режущий инструмент закрепляет­ся на конце рычага, качающегося на оси. В зависимости от положе­ния оси качения различают маятниковые механизмы (закреплен один конец рычага) и балансирные (рычаг закреплен посередине). На рис. 75, е приведена схема балансирного торцовочного круглопиль­ного станка с гидравлическими и пневматическими цилиндрами 11. Пила 12 перемещается по дуге окружности и распиливает заготовку 3.

Для перемещений заготовки на значительные расстояния в ка­честве механизма подачи используют каретку. Например, в шипо­резном станке (рис. 75, ж) каретка 13 с закрепленными на столе заготовками 3 перемещается по направляющим качения 14длиной до 1,5 м и последовательно обрабатывается пилой 15, шипорезны­ми и проушечными головками (на схеме не показаны).

Шаговые механизмы предназначены для периодическо­го перемещения заготовок во время их обработки. В простейшем случае, когда не предъявляется высоких требований к базирова­нию заготовок в направлении их перемещений (например, при проходных операциях), применяют штанговые механизмы с шар­нирными упорами (рис. 75, з). Упоры 17 закреплены на штангах 19 шарнирно. Пружина 16 отжимает упор к ограничителю 18 таким образом, что при рабочем ходе штанги по стрелке v_s заготовка 3прижимается к рабочей поверхности упора. При обратном (холос­том) ходе упоры поворачиваются заготовками по стрелке А и не препятствуют возврату штанги в исходное положение. Для ориенти­рования штанги имеются ролики 20. Привод осуществляется от гид­роцилиндра, присоединяемого через систему зубчатых передач.

Расчет механизмов подачи с жесткой связью сводится к опре­делению мощности привода и прочностных показателей элемен­тов различных передаточных и исполнительных механизмов.

Потребная мощность двигателя привода подачи, кВт:

где ?_п — КПД механизма подачи, определяемый как произведе­ние КПД всех элементов кинематической цепи.

Тяговое усилие F_r, Н:

где а — коэффициент запаса, а = 1,3... 1,5; F_c — суммарная сила сопротивления подаче, Н:

где F_s — составляющая сил резания по направлению подачи, Н; ?F — суммарная сила трения, Н.

М еханизмы подачи с фрикционной связью. Вмеханизмах подачи с фрикционной связью органы подачи (вращающиеся вальцы или движущиеся конвейеры) перемещают заготовки за счет сил сцеп­ления поверхностей древесины и органов подачи. Этот вид подачи является специфическим для деревообрабатывающего оборудова­ния и характеризуется тем, что заготовка может проскальзывать относительно тягового органа в зависимости от сил сопротивления подачи, конструкции тягового органа и т. д. Различают механизмы с непрерывным движением (рис. 76, а—в) и шаговые (рис. 76, г).

Механизмы с непрерывным движением наиболее рас­пространены в деревообрабатывающем оборудовании. Это объяс­няется тем, что в технологии изделий из древесины широко ис­пользуется проходной способ обработки, а наиболее простую и эффективную подачу при таком способе обеспечивают вальцовые, гусеничные и вальцово-гусеничные механизмы фрикционного типа.

Сила тяги подающего вальца определяется по схеме на рис. 77, а:

где q_т — сила давления подающего вальца в зоне трения; ? — ко­эффициент сцепления вальца с древесиной; f — коэффициент тре­ния заготовки по столу, f = 0,3...0,4.

Из уравнения (262) видно, что подача будет тем надежнее, чем больше разница между ? и f. Однако при увеличении q_T про­исходит смятие древесины и пробуксовка. Для увеличения ? по­верхность вальца делают рифленой (см. рис. 76, б, в) или надева­ют бандаж из фрикционного материала (например, резины). Кроме того, ? зависит от радиуса вальца и механических свойств древесины. Для гладких стальных вальцов радиусом 50... 125 мм ? = 0,25... 0,4, для рифленых и покрытых резиной вальцов ? ~ 0,4...0,8.

Если подающий валец расположен снизу, необходимое q_T соз­дается прижимным роликом (рис. 77, б):

где G — вес заготовки; ? — приведенный коэффициент трения качения ролика по древесине; ? = (С + f_xr_x)/r = 0,1, где f_x — коэф­фициент трения; С — коэффициент трения осей в цапфах; r — ра­диус ролика; r_х — радиус цапф.

Если масса заготовки невелика, ею можно пренебречь, и фор­мула (263) примет вид

Сравнивая формулу (264) с (262), можно сделать вывод, что тяговое усилие такого механизма будет больше, поскольку ? < f. Если подача осуществляется двумя роликами (рис. 77, в),

Фрикционные конвейерные тяговые органы представляют со­бой металлические плоские рифленые звенья, связанные в беско­нечную цепь, или гибкие плоские бесконечные конвейерные лен­ты с поверхностью из фрикционного материала. Заготовки базируются на движущемся конвейере и прижаты к нему подпружинен­ным роликом (рис. 77, г). В этом случае

При двусторонней тяге (рис. 77, д, ё)

Сравнивая формулы (264) и (266), (265) и (267), видим, что тя­говое усилие в обоих случаях одинаковое. Однако при гусеничной подаче давление приходится на всю базовую поверхность заготовки, что предохраняет древесину от смятия и предотвращает пробуксовку.

При расчетах механизмов подачи (мощности, общего тягового усилия и т.д.) необходимо для каждой конкретной конструкции со­ставить схему действия сил (резания, трения, тяги и инерции).

Вальцовый механизм подачи состоит из нескольких (1... 12) ниж­них и верхних вальцов, которые могут быть гладкими, рифлеными или обрезиненными, цельными или секционными. На рис. 78, апоказана конструкция секционного рифленого переднего вальца рейсмусового станка. На валу 2, вращающемся в двух сферических шарикоподшипниках 7, смонтирован ряд секций внутренних 3 и наружных 4 колец, соединенных упругими элементами 5. Вращение на вал передается через звездочку 6цепной передачи. При исполь­зовании секционных вальцов можно пропускать одновременно не­сколько разнотолщинных заготовок по ширине.

На рис. 78, б—г показаны два типа соединения наружных и внутренних колец: пружинами и резиновыми кольцами. По первому варианту (см. рис. 78, б, в)относительное положение колец и средней части вальца фиксируется пружинами 1, по второму (см. рис. 78, г) — передача крутящего момента от средней части вальца к кольцам и их относительное смещение обеспечиваются резиновыми втулками 1.Предпочтительно использование вальцов, резиновые амортизато­ры которых разгружены от передачи крутящего момента.

П рижим вальцов может быть пружинный или пневматический. На рейсмусовом станке прижим вальцов осуществляется пружина­ми, на четырехсторонних продольно-фрезерных станках возможны оба варианта. При использовании пружин (рис. 78,д) корпус 3 вала вальцов 7 жестко связан со штоком5 корпуса 4. При подъеме вальцов пружина 6сжимается и создает усилие прижима. При пневма­тическом прижиме (рис. 78,ё) прижимное усилие создается пневмо­цилиндром3. Вальцы шарнирно закреплены на кронштейне. В обоих вариантах вращение на вальцы поступает с общего привода через цеп­ную или зубчатые передачи 1, телескопические шарнирные валы 2.

Гусеничные и вальцово-гусеничные механизмы (см. рис. 76, б, в)имеют перед вальцовыми следующие преимущества: более равно­мерный прижим обрабатываемой детали на большой площади, что снижает давление, благодаря чему даже рифленые звенья гусеницы не оставляют заметного отпечатка на материале; снижение возмож­ности поперечных смещений материала, в результате чего достига­ется прямолинейность обработки. Основной недостаток гусеничной подачи — сравнительно быстрый износ направляющих.

В простейшем механизме подачи гусеница расположена над сто­лом, по которому она перемещает заготовки. Для создания необ­ходимого тягового усилия и компенсации разницы толщины дета­лей гусеница или ее звенья должны быть подпружинены. Иногда для облегчения движения заготовки применяют гладкие нижние ролики. На рис. 76, вгусеница расположена снизу, тяговое усилие обеспечивается верхними прижимными вальцами.

В некоторых вальцово-гусеничных механизмах подачи для увеличения тягового усилия верхние прижимные вальцы выпол­нены приводными. На рис. 76, б представлена схема с двумя гусе­ницами для станков, обрабатывающих очень короткие или тонкие детали, листовой материал, либо для станков с особыми условия­ми базирования заготовок.

Ш аговые вальцовые механизмы применяются в ле­сопильных рамах с толчковой подачей. На рис. 76, г дана схема про­стейшего шагового механизма для толчковой подачи бревна 8 с помощью вальцов 7, периодически приводимых во вращение кри­вошипом 3коленчатого вала 4.Этот кривошип с помощью шатуна 2 и кулисы 5 с фрикционной собачкой 10периодически поворачива­ет по стрелке фрикцион 9,а следовательно, и систему зубчатых ко­лес 6 привода вальцов. В зависимости от расположения кривошипа на коленчатом валу различают лесопильные рамы с подачей бревна за холостой или рабочий ход пильной рамки. Величина хода регулирует­ся винтовым механизмом 1,изменяющим рабочую длину кулисы.

Базирующие устройства

Общие сведения о базировании заготовок на машинах. Базирова­нием называется процесс ориентирования обрабатываемой заго­товки относительно определенных, называемых установочными, поверхностей машины для обеспечения необходимого ее располо­жения при обработке.

Заготовки базируются относительно главного обрабатывающе­го органа с помощью технологических баз заготовки по устано­вочным поверхностям базирующих элементов машины.

Технологической базой называют совокупность поверхностей, линий или точек заготовки, по отношению к которым ориентиру­ются поверхности детали при обработке.

Базирующими элементами машины называют ее устройства, пред­назначенные для базирования заготовок. Ими могут быть не только столы, каретки, суппорты, направляющие линейки, угольники, упоры, но и другие устройства.

Установочными поверхностями базирующих элементов машины являются поверхности для базирования заготовки, соприкасающиеся с ее технологической базой (рис. 79, а).Для ориентировки тела в пространстве необходимо лишить его шести степеней свободы: трех поступательных перемещений вдоль осей координат х, у, z и трех вращений вокруг этих же осей (рис. 79, б). Заготовку ориентируют с помощью трех установочных поверхностей — главной, направляющей и упорной (рис. 79, в). Нижняя поверхность Азаготовки, несущая три базирующие точки 1, 2, 3, соприкасается с главной установочной поверхностью и называется главной базирующей поверхностью. Обычно это поверхность с наибольшими габаритными размерами, т.е. пласть призматической заготовки. Боковая поверхность В заготовки, несущая две базирующие точки 4 и 5, соприкасается с направляющей установочной поверхностью и называется направля­ющей базирующей поверхностью.

В качестве нее выбирается поверхность, отличающаяся наиболь­шей протяженностью, обычно одна из кромок призматического тела. Торцовую поверхность С заготовки, несущую на себе одну опорную точку 6 и соприкасающуюся с упорной установочной поверхно­стью, называют упорной базирующей поверхностью.

Виды базирования.В зависимости от характера взаимодействия установочных поверхностей с базирующими поверхностями заго­товки различают три способа базирования — неподвижное, под­вижное и комбинированное (рис. 80).

Неподвижным называется базирование, при котором базирую­щие поверхности заготовки в процессе обработки не перемещают­ся относительно установочных поверхностей базирующих устройств машины. Однако заготовка, оставаясь неподвижной относительно базирующих устройств, движется вместе с ними относительно инструмента (или инструмент относительно заготовки), причем движение может быть поступательным или вращательным.

При позиционной обработке заготовка неподвижна и на нее надвигается инструмент. На рис. 80, а сверлильный суппорт 2 выс­верливает отверстие в заготовке 1. При проходной обработке де­таль вместе с базирующими устройствами перемещается мимо инструмента. На рис. 80, б торцы заготовки 3, закрепленной в суп­порте 7, опиливаются пилой 2.

Неподвижное базирование при вращении заготовки возможно в центрах или патроне. В лущильном станке (рис. 80, в) с чурака 3, зажатого центрами 1, надвигающимся ножом2 срезается шпон.

Подвижным (скользящим) называется базирование, при кото­ром базирующие поверхности заготовки в процессе обработки пе­ремещаются (скользят) относительно установочных поверхностей базирующих устройств машины.

На рис. 80, д показан случай подвижного базирования при по­ступательном движении. Заготовка 2 главной базирующей поверх­ностью скользит по установочным поверхностям переднего 1 и заднего 4 столов фуговального станка, базируясь на них в процессе обработки ножами, установленными на валу 3. Случай подвижно­го базирования при вращательном движении иллюстрирует схема станка для шлифования круглых деталей (рис. 80, ё) и круглопа­лочного станка (рис. 80, ж).

Комбинированным называется базирование, при котором часть базирующих поверхностей заготовки в процессе обработки остается неподвижной, а часть перемещается относительно установочных поверхностей базирующих устройств машины (рис. 80, и, з).

Конструкции базирующих устройств.К системе базирующих ус­тройств относятся: собственно базирующие элементы — устано­вочные базы машины; зажимные и прижимные элементы и сред­ства механизации базирования.

Элементы базирующих устройств могут быть специальными и универсальными. Часто элементы механизмов подачи (конвейеры, суппорты), а иногда и механизмы главного движения (центры, патроны) одновременно являются элементами базирования.

Собственно базирующие элементы машин отличаются большим разнообразием: столы, направляющие линейки, упоры, ролико­вые конвейеры, каретки, конвейеры, кулачки, патроны и т.д.

Во избежание отхода базирующих поверхностей заготовок от установочных поверхностей машины необходимо обеспечить их плотное и непрерывное соприкосновение силовым замыканием, которое достигается либо собственной массой, либо под действи­ем рук рабочего, либо с помощью специальных приспособлений, прижимных или зажимных устройств.

Прижимными устройствами(прижимами) называют устрой­ства силового замыкания со скользящим контактом с заготов­кой, а зажимными(зажимами) — с неподвижным контактом. За­жимные и прижимные устройства по принципу действия можно разделить на четыре вида: винтовые, пневматические, эксцентри­ковые и пружинные. В современных станках применяют поршне­вые (пневматические), эксцентриковые и пружинные устройства.

Зажимы пневматические (рис. 81, а) могут быть поршневые и диафрагменные, одно- и двустороннего действия. Эти устройства являются быстродействующими, с легким ручным или автомати­зированным управлением. Без учета потерь на трение усилие зажи­ма на штоке для цилиндра двустороннего действия:

где F₃ — усилие на штоке, Н; Р—давление в воздушной сети, 0,5 МПа; D — диаметр поршня, см.

Усилие на штоке в одностороннем цилиндре меньше из-за дей­ствия силы сопротивления пружины q, Н:

Диафрагменные цилиндры отличаются компактностью, малой массой, отсутствием трущихся поверхностей, но имеют ограни­ченный ход штока (30...35 мм).

Усилие на штоке диафрагменного одностороннего цилиндра:

где F₃ — усилие на штоке, Н; D — внутренний диаметр по контуру зажима диафрагмы, см; d — диаметр диска на диафрагме, см; Р — давление в сети, МПа.

Гидравлические зажимы аналогичны пневматическим, но ра­ботают при давлении в гидросети 5...6,5 МПа.

Эксцентриковые (рис. 81, б) и кулачковые зажимные устройства работают за счет радиального усилия, развивающегося при измене­нии расстояния от центра вращения эксцентрика или кулачка до рабочей поверхности. К эксцентриковым относят механизмы с про­филем звена, очерченным по дуге окружности, к кулачковым — по математической кривой, когда не требуются большие силы зажима.

Величина зажимного усилия эксцентрикового устройства опре­деляется по формуле

где Q — сила, приложенная к рукоятке, Н; l — плечо, мм; е — эксцентриситет, мм; D— диаметр эксцентрика, мм;/— коэффи­циент трения на поверхности эксцентрика.

Величина усилия на рычаге обычно принимается Q = 40... 80 Н.

Применяются торцевые кулачки (рис. 81, в), рабочий профиль которых сформирован по винтовой линии. Кулачок снабжается рукояткой. При повороте кулачка двуплечий рычаг зажимает заго­товку. Сила зажима определяется, как в винтовых устройствах, с учетом передаточного отношения рычага:

где Q — сила, приложенная к рукоятке, Н; l — плечо, мм; r_ср — средний радиус скольжения опорной точки плеча рычага, мм; ? — угол подъема линии профиля кулачка; ? — угол трения; а, b — длины плеч рычага.

На станках с проходной обработкой заготовки прижимают к бази­рующим поверхностям роликовыми элементами (рис. 82,а). Ролик 1 в прижимном устройстве устанавливается на оси штока 4, который перемещается в осевом направлении цилиндра2. Цилиндр закрепля­ется на подвижной балке 3, которая при наладке станка может пере­мещаться по колонне 7в вертикальном направлении. Усилие прижи­ма создается за счет упругости пружины 5 колпачком6.

В некоторых станках в качестве прижимных элементов исполь­зуются плоские пружины (рис. 82, б).На форматных и шипорезных станках с проходной обработкой применяют прижимные устройства с гибкой лентой (клиновой ремень, рис. 82, в).Несущим эле­ментом устройства является рама 2, на которой смонтированы опо­ры шкивов 1 и 6. Опора шкива 6 подвижная, что позволяет произво­дить натяжение ленты 4 натяжным механизмом 5. Жесткость ленте придают ролики 7, закрепленные на осях подпружиненных кронш­тейнов. Рама 2 установлена на суппорте 3, что позволяет произво­дить наладку прижимного устройства.