Автоматизированные приводы для крепления заготовок работают на основе использования электромеханических, пневмо- и гидравлических систем, магнитных и электромагнитных патронов. В соответствии со способами приведения в движение зажимных механизмов на токарных станках, различают приводы:
- пневматические;
- гидравлические;
- магнитные и электромагнитные;
- электромеханические.
Каждый из указанных приводов имеет свои особенности.
Пневматический привод
Он отличается быстротой действия и надежностью крепления заготовки в патроне. Возможность регулирования зажимного усилия, необходимого для обработки деталей при различных режимах резания, способствует экономному расходованию электроэнергии. В то же время пневмопривод обладает низким КПД, поэтому более предпочтительными является использование в станочном оборудовании гидравлического и электромеханического привода.
На рис. 1 представлен патрон с пневматическим приводом. Основой пневмопривода является вращающийся вместе со шпинделем станка пневмоцилиндр 2, к которому присоединены муфта 3 и тяга 4. Ко входу в пневмоцилиндр подведены шланги высокого давления, передающие воздух из пневмосистемы поочередно к задней и передней полостям пневмоцилиндра. Подача воздуха регулируется краном 7. Сушка подаваемой воздушной смеси происходит во влагоотделителе 6. Подаваемый в полости пневмоцилиндра воздух обеспечивает движение поршня, передаваемое к муфте и тяге, которая обеспечивает сжатие кулачков в патроне.
Рис. 1. Токарный патрон с вращающимся пневмоприводом: 1 – неподвижная муфта, 2 – пневмоцилиндр, 3 – муфта, 4 – тяга, 5 – патрон, 6 – влагоотделитель, 7 - кран
Чтобы прижать деталь задним центром, также используется пневмопривод. На рис. 2 видно, как при подаче рабочей среды в пневмоцииндре происходит движение поршня и затем – пиноли 1. Тяга 6, передвигаясь вместе с цилиндром 4, прокручивает колесо 7, отжимая фиксатор 8 пиноли, которая вслед за поршнем 2 сдвигается вправо, разжимая заготовку.
Рис. 2. Пиноль задней бабки токарного станка с пневмоприводом: 1 – пиноль, 2 – поршень, 3, 5 – полость, 4 – пневмоцилиндр, 6 – тяга, 7 – колесо, 8 - фиксатор
Гидравлический привод
Принцип действия этого привода сходен с работой пневмопривода, однако усилия, создаваемые системой гидропривода, значительно выше, несмотря на небольшие габариты гидроцилиндра. Нагрузка на заготовку при обработке не оказывает значительного влияния на гидропривод.
В процессе работы гидропривода могут появляться утечки в результате нарушения уплотнений в местах соединений, что усложняет работу.
Рис. 3 наглядно демонстрирует работу вращающегося вместе со шпинделем лопастного гидроцилиндра, с помощью которого происходит зажим заготовки. Вращение происходит в кожухе 8. В качестве рабочей жидкости используется масло. При попадании его в корпус 1 через неподвижную муфту 5, происходит давление на лопасть 4, которая приводит во вращение ротор 3, находящийся в соединении с гайкой 9, вращающейся на роликоподшипнике 13. Гайка, вращаясь, передвигает винт 11 и связанную с ним тягу 12, которая сжимает кулачки, зажимая заготовку, разжимает их, освобождая ее.
Рис. 3. Лопастный гидроцилиндр: 1 – корпус, 2 – упор, 3 – ротор, 4 – лопасть, 5 – муфта, 6 – вал, 7, 10 – крышки, 8 – кожух, 9 – гайка, 11 – винт, 12 – тяга, 13 – роликоподшипник
Магнитный и электромагнитный привод
Для магнитных и электромагнитных приводов крепления заготовок также характерны некоторые особенности и преимущества, которые выражаются:
- в удобстве крепления заготовки, исключая механическое воздействие и нагрузку на нее;
- в свободном доступе к заготовке.
Крепление заготовки происходит за счет прижатия ее к магнитному патрону за счет магнитного или электромагнитного потока, который создают постоянный магнит или электромагнит.
К магнитному патрону рис. 4 можно закреплять плоские заготовки – диски, кольца и др., имеющие свойство намагничивания. Крепление магнитного патрона к шпинделю станка выполняется с использованием переходного фланца.
В конструкции патрона используется неподвижный магнитный блок 1 – набор магнитов, расположенных в радиальном порядке, и подвижный блок 2, перемещаемый посредством конического зубчатого редуктора 3. Воздействие магнитного потока на заготовку меняется при изменении расстояния между блоками. Усиление потока используется при закреплении заготовки в патроне, уменьшение потока – при съеме заготовки.
Рис. 4. Магнитный патрон: 1 – неподвижный магнитный блок, 2 - подвижный блок, 3 – конические зубчатые колеса, 4 - рукоятка
Электромеханический привод
Задача надежного крепления заготовок существенно облегчается при использовании электромеханического привода, действие которого основано на передаче вращения электрического двигателя через передаточные механизмы различного устройства к кулачкам зажимного патрона.
Рассмотрим цепочку электрический двигатель 7 – патрон 12, включающую: червячную передачу, вал, муфты, гайку, тягу, передающую движение непосредственно к кулачкам (рис. 5). Процесс происходит в следующей последовательности:
- включением электромагнита 6 передвигается рычаг 5, в результате чего муфта 4 осуществляет зацепление передаточного механизма (червячной передачи) с двигателем 7. Вращательное движение двигателя посредством червячной передачи преобразуется в осевое движение и передается через вал 8, муфты 4 и 9, гайку 10 – на тягу 11.
- с помощью тяги осуществляется управление кулачками 13: движением назад по оси вала и тяги заготовка надежно зажимается в кулачках, зацепление с тягой прекращается;
- происходит сжатие пружины 2 муфтой, рычаг поворачивается, срабатывает конечный выключатель 1. Двигатель и электромагнит отключаются.
Рис. 5. Электромеханический привод: 1 – конечный выключатель, 2 – пружина, 3 – червячная передача, 4, 9 –муфта, 5 – рычаг, 6 – электромагнит, 7 – электродвигатель, 8 – вал, 10 – гайка, 11 – тяга, 12 – патрон, 13 – кулачки, 14 – заготовка