Сборка и контроль направляющих

Сборка и контроль направляющих

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра электронной техники и технологии

РЕФЕРАТ

на тему:

«Сборка и контроль направляющих»

МИНСК, 2008

1. Виды направляющих и общие технические требование к их сборке

Некоторые детали и узлы оптико-механических приборов в процессе работы должны выполнять прямо­линейные или вращательные движения в заданном на­правлении, например узел подвижной (визирной) сетки окуляр-микрометра, стол инструментального микроскопа, которые совершают возвратно-поступательные движения в процессе измерений.

Детали, которые обеспечивают движение по сопрягае­мым поверхностям других деталей в заданном направле­нии, называются направляющими. Различают следующие виды направляющих: а) по виду движения — направляю­щие прямолинейного движения и направляющие враща­тельного движения; б) по виду трения — направляющие с трением скольжения и направляющие с трением качения.

Например, беговые дорожки наружного и внутрен­него колец шарикоподшипника являются направляющими вращательного движения с трением каления. Внутренняя цилиндрическая поверхность зрительной трубы 1 (рис. 1, а) служит направляющий прямолинейного дви­жения тубуса 2 при возвратно-поступательном движении окуляра.

Направляющие прямолинейного движения с трением скольжения (рис. 1, а, б, в) часто применяют для пере­мещения сеток окуляров, тубусов микроскопов при гру­бой и тонкой наводке, различных столиков оптических приборов и т. д.

Направляющие прямолинейного движения с трением качения (рис. 1, г) применяют для перемещения столиков микроскопов и других узлов, требующих легкого пере­мещения.

На рис. 1, а, б, в показаны замкнутые направляющие, которые обеспечивают движение  перемещаемых  деталей в направлении, показанном стрелками, и могут работать при вибрациях, сохраняя требуемую точность. Открытая направляющая, показанная на рис. 2р, г, может работать только при наличии значительной силы тяжести пере­мещаемой детали. Такие направляющие работают в ста­ционарных лабораторных приборах, без вибраций.

Рис.1. Виды направляющих прямолинейного движения.

Направляющие вращательного движения с трением скольжения по цилиндрическим поверхностям (рис. 2, а) применяют для узлов, вращающихся с небольшими ско­ростями. Эти направляющие чувствительны к температуре, изменение которой вызывает линейное расширение, а вместе с ним торможение и заклинивание сопрягаемых деталей. Это явление заставляет систематически подавать смазку в зазоры трущихся поверхностей.

Направляющие вращательного движения с трением скольжения по коническим поверхностям (рис. 2, б) применяют в точных измерительных приборах, например в теодолитах,  окулярных  штриховых  головках  и  т.  д.

Направляющие вращательного движения с трением скольжения по сферической поверхности (рис. 2, в) применяют для закрепления  в  них шаровых пят приборов, например, закрепления артиллерийской буссоли в направляющей зажимной чашки.

Направляющие вращательного движения с трением качения (рис. 2, г) применяют, для узлов, требующих вращения с повышенной скоростью. Эти направляющие имеют малую чувствительность к изменениям температуры и  требуют незначительного  количества  смазки.

Рис.2. Вилы направляющих вращательного движения.

Все виды направляющих должны отвечать следующим основным техническим требованиям: иметь необходимые точность и плавность движения, малое трение, малый износ.

Эти требования удовлетворяются за счет выбора мате­риалов сопрягаемых деталей с одинаковым или близким коэффициентом линейного расширения, качественной об­работки и подготовки поверхностей направляющих, а также за счет применения качественных смазок.

2. Сборка узлов с направляющими прямолинейного движения с трением скольжения и качения

Для качественной сборки узлов с направляю­щими прямолинейного движения с -рением скольжения и качения важно решить основные конструктивные за­дачи: выбор нужного сочетания материалов, создание наиболее технологичной конструкции.

Хорошие результаты обеспечивают следующие соче­тания материалов: сталь незакаленная или закаленная - бронза, латунь ЛС 59-1 - бронза, сталь закаленная - чу­гун, сталь незакаленная или закаленная - пластмассы (тек­столит, полиэтилен, карболит, капрон).

Рис.3. Регулируемая направляющая прямолинейного движения.

Для обеспечения наиболь­шей технологичности конст­рукции узла, с направляющими и уменьшения числа пригоноч­ных работ при его сборке при­меняют направляющие с регу­лируемым зазором. Зазор устра­няется путем поджатия подвижной детали (каретки) 2 при помощи винтов 3 и полозков 1 к поверхности на­правляющей 4 (рис. 3).

Для уменьшения объема пригоночных работ при сборке узлов с направляющими необходимо хорошо подготовить трущиеся поверхности сопрягаемых деталей шли­фованием, тонким точением пли фрезерованием с чистотой обработки поверхности по 7—9-му классам. Это сокращает трудоемкость пригоночных работ.

Плоские направляющие можно обработать с точностью до 0,01—0,02 мм на плоскошлифовальном станке па длине до 1000 мм, а цилиндрические — до 0,003—0,005 мм па круглошлифовальном  станке.

Рис.4. Сборка узла направляющей типа «ласточкин хвост».

Типовой технологический процесс сборки узла с на­правляющей типа «ласточкин хвост» ведется в следующей последовательности.

1.         Собираемые детали 1, 2, 3 (рис. 4, а) зачищают после
механической  обработки.

2.         Устанавливают деталь 2 в деталь 1, при этом деталь 2 прижимают с помощью планки 3 к трущимся пло­скостям Б детали 1 с обеих сторон и щупом проверяют за­зор между деталями 2 и 3 или 1 и 3 (рис. 4, б).

3. При обнаружении зазора подгоняют поверхности А путем шаберения и последующей притирки плоскостей А и Б в деталях 1, 2, 3.

4. После притирки детали 2 и 3, не разбирая, выдви­гают из детали 1, все промывают, смазывают, снова встав­ляют в деталь 1 (рис. 4, б) и проверяют плавность пере­мещения по направляющей.

Сборку узлов с направляющими прямолинейного дви­жения других видов с трением скольжения и качения ведут приблизительно в такой же последовательности с приме­нением пригоночных работ, которые могут быть сокра­щены путем рационального выбора допусков и назначения класса чистоты обработки сопрягаемых поверхностей.

Сборка узлов с направляющими вращательного движения с трением скольжения и качения

Технология сборки узлов с направляющими вращательного движения с трением скольжения (рис. 2, а, б, в) предусматривает качественную механическую об­работку трущихся поверхностей и включает сборку направляющих 2 с сопрягаемыми деталями 1 путем их сов­местной притирки и выдерживания нужных зазоров с по­следующей промывкой и смазкой

Сборку узла с направляющем!, вращательного движе­ния с трением качения (рис. 2, г), осуществляют следую­щим образом.       

1.         Комплектуют шарикоподшипники 1 с валом 2 для посадки их на вал с предусмотренным натягом.

Посадку шарикоподшипников на вал выполняют по системе отверстия (отверстие постоянно) за счет поля до­пуска вала. Допуск па диаметр в 1ла задают по второму классу точности для посадок С, П, Н.

2.         Напрессовывают шарикоподшипники на посадочные места (цапфы) вала 2 и запрессовывают наружные кольца подшипников в посадочные гнезда корпуса 3. При этом используют специальные оправки для создания давления на торцы двух колец шарикоподшипника одновременно.

3. Закрепляют левый шарикоподшипник крышкой 4, привернув се винтами.

4. Регулируют узел, обеспечивая легкость хода и вы­держивая нужный осевой зазор, компенсирующий линейное расширение металла, за счет подрезки опорного торца крышки 4.

5.         Узел чистят и  смазывают.

Контроль направляющих

После сборки узлов с направляющими прове­ряют их качество.

Рис.5. Схема контроля прямолинейности направляющих прямолинейного движения.

В направляющих вращательного движения опре­деляют радиальное и осевое биения. Для этого кор­пус индикатора закрепляют на неподвижной части узла или прибора. Касаясь чувствительным элементом индика­тора проверяемой поверх­ности вращающейся дета­ли, по шкале индикатора находят величину биений. Для повышения точности измерения применяют бо­лее чувствительные изме­рительные  приборы.

Направляющие прямо­линейного движения про­веряют по прямолинейно­сти хода в горизонтальной и вертикальной плоско­стях. В зависимости от конструкции и размеров узла с направляющей про­верку  осуществляют  несколькими способами.

Наибольшее применение нашли два способа контроля: .при помощи лекальной линейки и индикатора; при помощи автоколлимационной зрительной трубы и зеркала.

Контроль направляющих при помощи лекальной ли­нейки и индикатора осуществляют следующим образом (рис. gf).

1. Устанавливают лекальную линейку 2 на плоскость перемещающейся детали 1 параллельно ее ходу. При этом лекальную линейку закрепляют мастикой. Чувствитель­ный элемент 3 индикатора приводят в соприкосновение с линейкой.

2. Перемещая деталь 1, устанавливают лекальную линейку параллельно направляющим по одинаковому от­ счету индикатора в двух крайних точках грани лекальной линейки.

3. Перемещая деталь 1,  проверяют прямолинейность ее движения на всем пути перемещения. При этом пока­зание на шкале индикатора должно быть неизменным, в противном случае имеет место непрямолинейность.

Рис.6. Схема контроля направляющей при помощи автоколлимационной зрительной трубы.

Контроль  прямолинейности направляющих  автоколлимационным методом осуществляют в следующей после­довательности (рис. 6).

1. Устанавливают и закрепляет плоскопараллельное зеркало 6 на угольнике 3, имеющем установочные винты 4 и оправу зеркала 5.

2. Устанавливают угольник 3 на перемещающуюся деталь 2 направляющей  1.

3. Перпендикулярно отражающей  плоскости зеркала устанавливают зрительную трубу  7,  в фокальной  пло­скости объектива которой находится сетка 8 с перекре­стием и делениями.

4.Наблюдая в окуляр автоколлимационной зритель­ной трубы, совмещают отраженное от зеркала изображение сетки 8 с самой сеткой, пользуясь установочными вин­тами  4.

При этом в поле зрения 9 зрительной трубы будут видны совмещенные штрихи перекрестия сетки и автоколлима­ционного изображения.

5. Перемещая деталь 2 с закрепленным на ней зерка­лом, проверяют прямолинейность перемещения этой де­тали в направляющей 1. При этом автоколлимационное изображение 10 не должно смещаться с перекрестия сетки дальше  установленного  допуска на прямолинейность.

В тех случаях, когда величина непрямолинейности выходит за пределы допускаемой, пригоняют трущиеся поверхности сопрягаемых деталей 1 и 2 путем шабрения и притирки.

Сборка узлов с винтовыми механизмами движения

Винтовые механизмы движения, представляю­щие собой взаимно перемещающиеся по резьбе винты и гайки, служат для преобразования вращательного дви­жения в поступательное. Примерами винтовых механиз­мов движения являются винтовые пары подъемных дом­кратов, столов, которые служат для установки изделий при их сборке, контроле и юстировке на нужную высоту; винтовые пары микрометров, микроузла микроскопов, винтовых окулярных микрометров.

В оптико-механических приборах используют винто­вые пары с метрической и трапецеидальной стандартными резьбами. Метрическую резьбу применяют для пар, не­сущих малые нагрузки, а также, если требуется малый шаг резьбы. Трапецеидальный профиль резьбы выбирают для винтовых пар, несущих большие нагрузки, с большим шагом перемещения. Кроме того, трапецеидальный про­филь резьбы обеспечивает большую точность перемещения и создает меньшее трение в резьбе за счет меньшего угла профиля  резьбы  (30°).

К винтовым механизмам движения предъявляют сле­дующие основные требования: 1) высокая точность осе­вого перемещения; 2) точное направление перемещения винта или гайки; 3) долговечность работы винтовой пары.

Первое и второе требования обеспечиваются примене­нием метрических резьб при малом шаге (до 1 мм) и тра­пецеидальных — при шаге больше 1 мм, качественной нарезкой профиля и шага резьбы на всей длине перемеще­ния, а также последующей качественной сборкой винтовой пары с применением притирки.

Третье требование обеспечивается путем применения материалов в благоприятном сочетании: винт из закален­ной или незакаленной стали, гайки - из бронзы, латуни или полиэтилена, а также за счет использования разрез­ных гаек, которые позволяют регулировать величину за­зора и мертвого хода резьбы, а также компенсировать из­нос элементов резьбы при эксплуатации изделия путем стягивания гайки кольцом с конической резьбой. Кроме того, долговечность обеспечивается своевременной смаз­кой трущихся поверхностей винтовой пары.

Технологический процесс сборки винтовых механиз­мов движения рассмотрим на примере сборки микрометри­ческого винтового механизма инструментального микро­скопа  малой  модели. 

Сборку ведут в следующей последовательности (рис. 7).

1. Запрессовывают шарик / в отверстие микровинта 2.

2. Напрессовывают втулку 4 со шкалой на наружную цилиндрическую поверхность микрогайки 3.

3. Навинчивают микрогайку 3 на микровинт 2 и вы­полняют их совместную притирку пастой ГОИ, выдержи­вая нужный зазор в резьбе гайкой 8 путем навинчивания ее на коническую разрезную часть микрогайки 3. При этом

резьбовая часть микрогайки способна сжиматься, так как она имеет несколько прорезей.

4. Промывают винтовую пару в бензине и проводят повторную сборку на смазке, добиваясь плавности хода без перевалов,  люфтов  и  мертвого хода.

5. Барабан 6 укрепляют на гильзе 5 при помощи резь­бового кольца 7.

6. Надевают собранный барабан 6 с гильзой-5 на микро­винт 2.

Рис.7. Микрометрический винтовой механизм.

7. После этого закрепляют гильзу 5 на микровинте 2 резьбовым кольцом 9, совместив нулевой штрих барабана 6 с продольным штрихом шкалы втулки 4. При этом отсчетный торец гильзы 5 должен совпадать с одним из штри­хов шкалы втулки 4 (достигается разворотом по резьбе микровинта 2).

8. Проверяют точность отсчета винтового механизма. Для  этого устанавливают собранный  микрометрический механизм на микроскопе и по образцовой шкале опреде­ляют величину погрешности следующим образом.

Во-первых, устанавливают образцовую шкалу 1 (рис. 8) с ценой деления 0,1 мм на стекле 4 стола кон­трольного микроскопа параллельно ходу салазок стола. При этом горизонтальный штрих 3 сетки окуляра микро­скопа должен быть параллелен продольной риске образ­цовой шкалы, а перекрестие сетки микроскопа не должно смещаться с продольной риски образцовой шкалы 2 на всем пути перемещения стола с образцовой шкалой.

Во-вторых, перемещая стол микроскопа вращением барабана 5 проверяемого винтового механизма, последо­вательно совмещают деления образцовой шкалы 1 с верти­кальным штрихом окуляра микроскопа для каждого деле­ния барабана 5, следующего через 0,1 мм в пределах одного оборота барабана, и далее через 1 мм. Показания шкалы отсчетного барабана 5 должны совпадать с величиной перемещения образцовой шкалы. Например, после наведения на нулевой штрих образцовой шкалы стол; переместили до 25-миллиметрового штриха образцовой шкалы. На шкале отсчетного барабана также должна быть цифра 25. В противном случае разность этих двух отсче­тов будет составлять величину погрешности винтовой пары. Допускаемая погрешность - не более 0,003 мм, т. е. одна треть интервала деления барабана 5.

Рис.8. Схема проверки микрометрического винтового механизма микроскопа.

ЛИТЕРАТУРА

1.   Справочник технолога-оптика под редакцией М.А. Окатова, Политехника Санкт-Петербург, 2004. - 679 с.

2.   Запрягаева Л.А., Свешникова И.С. Расчет и оптических  систем. М. Логос, 2000. - 581 с.

3.   Апенко М.И., Запрягаева Л.А., Свешникова И.С. Задачник по прикладной оптике, Высшая школа, 2003. - 591 с.

4.   Прикладная оптика  под редакцией Дубовика А.С Машиностроение, 1992. - 470 с.