9. Электромеханические приводы подачи с бесступенчатым регулированием
9.1. Свойства приводов
Приводами подачи с бесступенчатым регулированием оснащают станки с числовым программным управлением, гибкие производственные модули, станки с адаптивным управлением. Приводы должны обеспечивать широкий диапазон режимов обработки, максимальную производительность, высокую точность позиционирования исполнительных органов.
Благодаря регулированию электродвигателя и упрощению механической части снижается нагрузка на двигатель, повышается КПД привода, снижается его момент инерции, повышается точность исполнения команд.
Для роста производительности станка предусматривают скорость быстрого хода исполнительных узлов 15 м/мин и более, а в легких токарных и сверлильных станках с малыми ходами — высокое быстродействие привода (время разгона до максимальной скорости не превышает 0,2 с).
В связи с увеличением скорости быстрых перемещений и снижением скорости установочных движений диапазон регулирования привода подач станков с ЧПУ весьма широкий: в токарных, фрезерных и расточных станках от 100 до 10 000.
Поскольку доля силы резания в общей нагрузке на привод подачи значительна и в процессе обработки сила резания изменяется в широком диапазоне, требования к статической и динамической жесткости приводов подач станков с ЧПУ намного выше, чем к приводам подач традиционных станков.
9.2. Структуры приводов
Электромеханические приводы с бесступенчатым регулированием делятся на следящие и шаговые. В состав следящего привода входит регулируемый электродвигатель, который может быть высокомоментным, имеющим возбуждение от высокоэнергетических магнитов, вентильным (синхронным) или асинхронным. Приводы последних типов имеют лучшую механическую характеристику по сравнению с приводом на основе высокомоментного двигателя.
В следящих приводах с полузамкнутым контуром обратной связи (рис. 9.1, а) тахогенератор, выполняющий функцию измерительного преобразователя скорости, устанавливается на вал двигателя подачи (часто встраивается непосредственно в двигатель). Круговой измерительный преобразователь пути устанавливают на ходовой винт или на вал двигателя. В этом случае тяговый механизм привода подачи не охвачен обратной связью, и его погрешности переносятся на обработанную деталь. Такие приводы пригодны для станков нормальной точности.
В следящих приводах с замкнутым контуром обратной связи (рис. 9.1, б) линейный измерительный преобразователь устанавливают на столе станка. Эти приводы характеризуются высокой точностью и пригодны для прецизионных станков. Однако зазоры и упругие деформации в кинематической цепи оказывают влияние на колебания привода.
В следящих приводах с гибридной структурой обратной связи (рис. 9.1 je) круговой измерительный преобразователь обратной связи устанавливают на валу электродвигателя или на ходовом винте. Он обеспечивает позиционирование стола. Линейный измерительный преобразователь помещают на столе и используют для автоматической коррекции погрешностей кинематической цепи привода. Такие приводы применяют в тяжелых станках.
Простой по конструкции шаговый привод подачи находит применение в малых станках. Он хорошо согласуется со средствами вычислительной техники.
