33 гидравлические приводы в металлорежущих станках обеспечивают

ГИДРООБОРУДОВАНИЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

Все более широкое распространение получают станки с гидроприводом, кото­рый применяют в качестве привода главного движения и движения подачи станка, для переключения скоростей, торможения, зажима обрабатываемых деталей, авто­матизации управления циклом работы станка и т.д. В таких станках, как, например, шлифовальные, протяжные, копировально-фрезерные, поперечно-строгальные и другие, гидропривод становится основным видом привода.

Широкое применение гидропривода объясняется тем, что он дает возможность бесступенчато регулировать скорости в широких пределах, плавно реверсировать

движущие органы станка, автоматически предохранять его от перегрузки, легко обеспечивать смазку и т.п. Гидрофицированные станки занимают меньшую пло­щадь, их детали и агрегаты можно легко стандартизировать и нормализовать. Не­достатками гидроприводов являются утечка рабочей жидкости через уплотнения и зазоры, проникновение воздуха в рабочую жидкость, изменение свойств рабочей жидкости в зависимости от температуры и времени и др.

В гидросистемах имеют место объемные, гиравлические и механические поте­ри. Объемные потери обусловлены результатом утечки рабочей жидкости в гидро­системе, гидравлические — снижением давления (внутренним трением масла), ме­ханические — трением сопряженных поверхностей. Полный КПД гидропривода

где — соответственно объемный,гидравлический и механический КПД

Нормальная работа гидросистемы во многом зависит от вида рабочей жидко­сти. Жидкость должна обладать достаточной вязкостью, быть однородной, иметь хорошую смазочную способность, предохранять механизмы от коррозии, не окис­ляться, не образовывать отложений, не выделять паров, сохранять свои свойства при изменении температуры, давления скорости и направления движения и должна удовлетворять требованиям пожарной безопасности. Таким требованиям наиболее полно отвечают минеральные масла и их смеси.

Основной характеристикой при выборе и сравнении масел является индекс вязкости, который показывает изменение вязкости масла в зависимости от его тем­пературы. Чем больше индекс вязкости, тем качественнее сорт масла, тем оно чи-. ще. Наилучшим для гидроприводов станков является индекс вязкости масла 90. В станках применяются масла: индустриальное 20, 30, турбинное 22 и др.

Обычно гидропривод металлорежущего станка состоит из следующих состав­ных частей: бака с рабочей жидкостью; насоса, подающего рабочую жидкость в систему; гидроаппаратуры, предназначенной для изменений или поддержания за­данного постоянного значения давления или расхода рабочей среды, либо для из­менения направления потока рабочей среды; гидроцилиндров для прямолинейного движения или гидромоторов для вращательного движения; трубопроводов, соеди­няющих элементы гидропривода в единую систему.

Применяемые в станках гидроприводы работают с давлением масла до 20 МНУм 2 (200 кгс/см 2 ).

Для вычерчивания гидравлических схем пользуются условными обозначения­ми, основные из которых приведены в таблице 4.

Источник

1.3.2. Гидроприводы станочных приспособлений и технологической оснастки

Станочными приспособлениями называют дополнительные устройства к металлорежущим станкам, позволяющие наиболее экономично в заданных производственных условиях обеспечить заложенные в конструкции детали требования к точности размеров, формы и взаимного положения обрабатываемых поверхностей.

К станочным приспособлениям относятся: устройства для установки и закрепления обрабатываемых деталей на станках (приспособления), устройства для установки и крепления режущего инструмента на станках (вспомогательный инструмент) и др.

В настоящее время механизируют, а во многих случаях и автоматизируют, установку и закрепление обрабатываемых деталей, поворот приспособлений в процессе обработки, снятие обработанных деталей со станков, транспортировку их для последующей обработки и др. Для этих целей в отечественном крупносерийном и массовом производствах широко используется сжатый воздух, жидкости под давлением, электроэнергия и др. Наиболее широко используется сжатый воздух (пневматика), так как пневматические устройства, например пневматические приводы приспособлений, отличаются быстротой действия, относительной простотой конструкции, легкостью и простотой управления, надежностью и стабильностью в работе.

По быстроте действия пневмоприводы значительно превосходят не только ручные, но и многие механизированные приводы. Если, например, скорость течения масла, находящегося под давлением в трубопроводе гидравлического устройства, составляет 2,5 — 4,5 м/сек, а максимально возможная — 9 м/сек, то воздух, находясь под давлением 4 — 5 кг/см 2 , распространяется по трубопроводам со скоростью до 180 м/сек и более. Поэтому в течение 1 ч возможно осуществить до 2500 срабатываний пневмопривода.

К преимуществам пневмопривода следует отнести то, что его работоспособность не зависит от колебаний температуры окружающей среды. Большое преимущество состоит также в том, что пневмоприводы обеспечивают непрерывное действие зажимной силы, вследствие чего эта сила может быть значительно меньше, чем при ручном приводе. Это обстоятельство весьма существенно при обработке тонкостенных деталей, склонных к деформациям при зажиме. Кроме того, сжатый воздух используют для удаления стружки и мелких деталей, для охлаждения инструмента во время обработки. Сжатый воздух применяют в непрерывно действующих притирочных устройствах. Турбинный пневмопривод используется в быстроходных сверлильных головках с числом оборотов до 100000 в минуту, которыми пользуются для сверления отверстий диаметром менее 0,25 мм. Чтобы использовать сжатый воздух в приспособлениях, требуется соответствующая силовая, воздухопроводящая, регулирующая и контролирующая аппаратура. Для предохранения рабочих органов этой аппаратуры от окисления, загрязнения и в связи с этим от преждевременного выхода из строя воздух должен быть освобожден от влаги, масла, кислот и всяких механических включений. Очистка воздуха обычно производится дважды. Предварительно в отдельных холодильных установках воздух под действием циркулирующей по трубам воды охлаждается до комнатной температуры и выделяет излишнюю влагу. Вторичная очистка воздуха происходит в расположенных на рабочих местах специальных фильтрующих устройствах, в которые он поступает от общезаводской или общецеховой компрессорной установки под давлением 4 — 5 кГс/см 2 . Первоначальное давление воздуха, создаваемое компрессором, находится в пределах 7 — 8 кГс/см 2 .

По конструкции силовой части пневмоприводы можно разделить на группу поршневых приводов и группу диафрагменных приводов. В этих приводах давление сжатого воздуха преобразуется в силу, действующую вдоль оси штока, связывающего привод с зажимным механизмом приспособления для обрабатываемой детали. Необходимая сила зажима детали в приводах первой группы создается с помощью одно- или двусторонне действующих поршневых цилиндров (пневмоцилиндров), в приводах второй группы также с помощью одно- или двусторонне действующих диафрагменных камер (пневмокамер), которые могут быть стационарными и вращающимися.

Односторонне действующие пневмоцилиндры применяются при относительно малой величине требующегося рабочего хода штока, двусторонне действующие — при большом ходе или при необходимости закреплять обрабатываемые детали при прямом и при обратном ходе поршня, например, при поочередном закреплении деталей в двух приспособлениях, расположенных с двух сторон от пневмоцилиндра. В практике встречаются пневмоцилиндры с движением двух поршней в разные стороны или с противоположным движением цилиндра и находящегося в нем поршня. Пневмокамеры применимы только при малых ходах штоков.

Гидравлические приводы по принципу работы аналогичны пневматическим поршневым приводам. В них также необходимая сила, с помощью которой осуществляется тот или другой элемент операции (зажим обрабатываемой детали, поворот приспособления и т.п.), создается с помощью цилиндров одно- или двустороннего действия. Однако оборудование и аппаратура гидроприводов существенно отличаются от оборудования и аппаратуры пневмо-приводов. Применять различные приспособления с гидроприводами можно либо на гидрофицированных станках, оснащённых собственной насосной станцией для питания рабочих цилиндров, либо при наличии отдельных гидроустановок, действующих от самостоятельного электро- или пневмодвигателя, либо при наличии мощных гидростанций, обслуживающих группу станков.

Основное достоинство гидроприводов состоит в возможности создания больших давлений в гидроцилиндрах (до 100 кГс/см 2 и более) при относительно небольших габаритных размерах цилиндров. Гидроприводы по сравнению с пневмоприводами более устойчивы при изменениях нагрузки на деталь в процессе обработки. Поэтому они широко применяются, например, в автоматических устройствах для копировальной обработки деталей. Высокое давление в гидроцилиндрах позволяет обойтись без специальных усилителей зажимов, часто необходимых при использовании пневмоприводов для закрепления деталей, при обработке которых возникают большие силы резания.

Гидроприводы имеют сложную конструкцию и затраты на их изготовление больше по сравнению с пневмоприводами. Кроме того, у гидроприводов происходит утечка масла через уплотнения в местах сопряжения подвижных деталей. Для сбора этого масла необходимо применять специальные устройства, а также расходовать при этом дополнительную энергию на циркуляцию в системе масла, перекачиваемого для восполнения утечки. На работоспособность гидропривода оказывает влияние качество масла, например, его вязкость. Обычно используется веретенное масло 2 или 3 и турбинное Л.

Вакуумными называют приводы, с помощью которых под обрабатываемой деталью или над ней создаётся разреженная полость, в результате чего деталь надёжно прижимается к буртику этой полости всей своей опорной поверхностью силой атмосферного давления. Деформация детали, возможная при использовании зажимов, создающих сосредоточенные силы, в этом случае исключается, хотя при больших размерах опорной поверхности сила зажима выражается сотнями и тысячами Ньютонов. Конструкция вакуумных приспособлений проста, так как в них не требуется создавать специальных механических устройств для закрепления обрабатываемых деталей. Применение вакуумных приспособлений особенно удобно для обработки плоских тонкостенных деталей из диамагнитных материалов, так как такие детали невозможно укреплять в магнитных и электромагнитных приспособлениях, очень удобных для крепления тонкостенных деталей из магнитопроводных материалов.

Вакуумные приводы иногда представляют цилиндрические емкости с двумя полостями, перегороженные жесткой перегородкой. Поршни этих полостей помещены на одном штоке, поэтому когда одна полость между перегородкой и поршнем заполняется сжатым воздухом, во второй полости создается разрежение. При подключении к этой полости приспособления, установленного на том или другом станке, в нее попадает воздух, находящийся под обрабатываемой деталью, установленной в зажимном приспособлении, и деталь оказывается закрепленной.

Источник

Гидравлические приводы станков токарного типа

Гидравлические приводы станков широко применяется в токарных автоматах и полуавтоматах для осуществления рабочих и вспомогательных операций, а также в загрузочно-разгрузочных устройствах. Из рабочих переходов следует выделить осуществление подачи гидрокопировальных и многорезцово-копировальных токарных полуавтоматов, из вспомогательных — зажим, подачу материала, поворотные движения, быстрый подвод и отвод суппортов, кареток и столов. Реже гидравлический привод применяется в приводе главного вращательного движения. Гидропривод станка позволяет бесступенчато регулировать скорость движения исполнительных органов, изменять плавно, без ударов, направление: движения или производить остановку в требуемый момент.

При использовании гидравлического привода конструкция устройств часто проще механических, и устройства имеют меньшие габариты. Гидравлический привод станка обеспечивает его быструю переналадку на обработку разных деталей. В отличие от механических передаточных элементов гидравлические приводы не имеют жесткого передаточного отношения между ведущими и ведомыми элементами. Утечки в большей или меньшей степени влияют на равномерность движения отдельных узлов станка, поэтому необходимы регулирующие устройства, обеспечивающие постоянство гидравлического режима в системе, т. е. постоянство величин давления и количества подаваемого и отводимого масла.

Преимущества и недостатки гидропривода станков

Преимущество применения гидравлических устройств для осуществления привода и управления в токарных автоматах и полуавтоматах заключается также в том, что гидравлические агрегаты и устройства в значительной степени нормализованы, и изготовление их централизованно. Главный недостаток гидравлической аппаратуры — трудность обеспечения постоянства режима при небольших скоростях перемещения исполнительных органов.

В гидроприводах станков, как и токарных автоматов и полуавтоматов, для создания необходимого давления применяют шестеренные, шиберные и поршневые насосы непрерывного действия с постоянной или регулируемой подачей жидкости. Насосы могут быть с регулируемой и нерегулируемой подачей масла. Шестеренные насосы изготавливают нерегулируемыми, их применяют в основном при осуществлении вспомогательных движений.

Состав гидравлического привода станка

К гидравлической аппаратуре относятся устройства, обеспечивающие поддержание необходимого давления, расхода рабочей жидкости и изменения направления потока ее. Гидравлическая аппаратура включает в себя:

• гидроклапаны прямого действия;
• напорные, редукционные и обратные клапаны;
• гидродроссели;
• гидрораспределители.

Гидроклапаны в гидроприводах станков

Гидроклапаны прямого действия в гидравлических приводах станков служат для предотвращения повышения давления масла в гидросистемах сверх установленного. Напорные клапаны предназначены также для предохранения системы от перегрузки, а редукционные гидроклапаны — для поддержания давления в отводимом от него потоке рабочей жидкости более низкого, чем давление в подводимом потоке. Обратные клапаны устанавливают в гидравлических системах, где поток рабочей жидкости пропускается только в одном направлении.

Гидродроссели в гидравлических приводах станков

Гидродроссели относятся к регулирующей гидроаппаратуре, предназначенной для поддержания заданного размера отверстия для прохода рабочей жидкости в единицу времени. Таким образом, можно регулировать значение скорости перемещения исполнительного органа.

Гидрораспределители в гидроприводах станков

Гидрораспределители предназначены для изменения направления потока жидкости. Гидроцилиндры — это гидродвигатели, служащие для осуществления поступательного движения рабочих органов станка.

Гидромоторы в гидравлической системе станка

Гидромоторы для преобразования энергии жидкости во вращательное движение конструктивно похожи на гидронасосы, только у них рабочая жидкость заставляет вращаться вал, который у гидронасосов приводится во вращение от электродвигателя или другого привода.

В зависимости от способа регулирования скорости гидродвигателя различают гидравлические приводы с объемным и дроссельным регулированием.

Схема гидропривода станка с объемным регулированием для осуществления прямолинейного движения показана на рис. 1, α. Привод состоит из бака 1, регулируемого гидронасоса 2, гидрораспределителя 3, гидроцилиндра 4, подпорного 5 и предохранительного 6 клапанов. Гидрораспределитель 3 трехпозиционный. В средней позиции все поступающее от насоса 2 масло сбрасывается на слив в бак 1. В правом положении гидрораспределителя масло поступает в левую полость цилиндра 4, в левом — в правую. Скорость перемещения поршня достигается за счет регулирования гидронасоса. Объемное регулирование скорости движения применяется при небольших мощностях и небольших диапазонах скоростей движений.

Рис. 1. Схема гидропривода станка с объемным и дроссельным регулированием

Дроссельное регулирование применяют для больших мощностей и диапазонов скоростей движений. В гидравлических приводах станков с дроссельным регулированием давление и подача гидронасоса постоянны, а скорость перемещения поршня изменяют регулировкой дросселя. Схема гидропривода с дросселированием на выходе показана на рис. 1, б. Нерегулируемый шиберный насос 1 подает масло через гидрораспределитель 2 в правую или левую полость клапана, Масло может выйти из гидрораспределителя только через дроссель 4, величина открытия которого определяет скорость перемещения поршня цилиндра. Излишнее масло от гидронасоса 1 сливается через клапан 3 в бак. Скорость перемещения поршня с дросселированием на входе определяется количеством масла, пропускаемого дросселем 1 (рис. 1, в) в соответствующую полость цилиндра. Излишнее масло от насоса также сливается в бак через клапан. На выходе масла от гидрораспределителя установлен клапан 2. В схему привода (рис. 1, г) перед дросселем 1 может быть включен редукционный клапан 2 на выходе масла от цилиндра. Редукционный клапан 2 обеспечивает постоянную величину давления масла перед дросселем, что необходимо для более равномерного перемещения поршня.

Немного о пневмоприводах токарных станков

Пневмоприводы применяют в токарных автоматах и полуавтоматах главным образом для осуществления вспомогательных движений. Основными преимуществами пневмопривода являются централизованный источник энергии в виде сжатого воздуха, быстродействие и высокая надежность. К недостаткам следует отнести невысокое давление, большие размеры пневмодвигателей и невозможность получения постоянной скорости исполнительных органов. В соответствии с этими особенностями пневмоприводы применяют для автоматизации подающих, зажимных, транспортных, магазинных, контрольных и других устройств.

Пневматические устройства часто применяют в сочетании с гидроприводом станков. К пневматическим устройствам относятся:

• пневмоцилиндры;
• диафрагменные приводы различных конструкций;
• клапаны;
• воздухораспределители;
• дроссели;
• золотники;
• аккумуляторы.

Конструкция некоторых из них аналогична конструкции гидравлических устройств, но уступает по прочности и уплотнению движущихся частей.

Источник