Введение

К современным металлорежущим станкам предъявляются следующие основные требования:

возможно большая производительность при достаточной точности формы и размеров, а также чистоты поверхности обрабатываемых на станке изделий;
простота и легкость обслуживания;
сравнительно низкая первоначальная стоимость и небольшие эксплуатационные расходы;
возможно малый вес и габариты;
простота изготовления и сборки отдельных узлов станка.

Выполнение этих требований возможно при современном использовании средств механики, электротехники и гидравлики, а в некоторых случаях также и пневматики.

Можно без преувеличения утверждать, что все прогрессивные мероприятия по созданию современных металлорежущих станков в той или иной степени связаны с развитием автоматизированного электропривода. Глубокая электрификация металлорежущих станков является одним из путей, ведущих к упрощению конструкций станков, уменьшению их веса; она способствует развитию автоматизации управления, направленной на сокращение времени, затрачиваемого для производства продукции. Автоматизация управления электроприводами весьма эффективно решает задачи комплексной автоматизации в виде автоматических линий станков, отдельных цехов и даже заводов.

Возможность использования электрического управления и стремление значительно упростить кинематику отдельных звеньев станка привели к современному автоматизированному многодвигательному приводу, в котором различные движения на станке выполняются от отдельных электродвигателей.

Многодвигательный привод позволяет полнее увязывать свойства и конструкции электродвигателей с условиями работы и конструкциями отдельных узлов станка. При использовании многодвигательного привода может быть достигнуто:

плавное и точное регулирование скорости рабочего органа станка и, следовательно, установление наиболее рационального режима обработки, что снижает машинное время; особенно значительное сокращение машинного времени имеет место при автоматическом регулировании скорости вращения привода в процессе обработки ;
повышение производительности благодаря сокращению вспомогательного времени за счет применения отдельных приводов для вспомогательных движений, осуществляемых при повышенных скоростях;
упрощение конструкции станка вследствие уменьшения числа передач и повышение в связи с этим точности работы;
ускорение и облегчение процесса управления станком за счет применения автоматических способов управления и осуществления взаимной координации движений отдельных элементов станка при помощи сравнительно простых электрических связей;
автоматическое контролирование за работой отдельных механизмов станка.

В современных станках, отличающихся быстроходностью и значительной мощностью, большое значение приобретает максимальное приближение электродвигателя к рабочему органу станка. Так, на современных шлифовальных станках, скорость вращения шпинделя которых достигает 150 000 об/ мин и выше, применяются специальные двигателя, связанные непосредственно со шлифовальным кругом.

Сокращения числа механических передач и упрощение коробок скоростей особенно существенны в тяжелых станках, требующих широкого диапазона регулирования скорости вращения главных приводов. До последнего времени в таких станках наибольшее применение находил электропривод по системе генератор – двигатель. Однако система генератор – двигатель является сравнительно сложной, дорогой и имеет низкий КПД. Замена в ряде случаев преобразователя системы генератор – двигатель полупроводниковым преобразователем несомненно целесообразна., так как при этом повышается КПД привода, уменьшаются его вес и габарит, повышается быстродействие привода.

Система генератор – двигатель состоит из двигателя постоянного тока , как правило , с независимым возбуждением , обмотка якоря которого питается от отдельного генератора . Генераторы малой и средней мощности обычно приводятся во вращение асинхронным двигателем . В крупных агрегатах применяют синхронные двигатели .

Обмотки возбуждения рабочего двигателя и генератора обычно питаются от специального возбудителя - генератора постоянного тока . В отдельных случаях для этой цели может быть использована существующая на предприятии сеть постоянного тока.

В цепи якоря отсутствуют добавочные пусковые сопротивления . Пуск двигателя производится в такой последовательности . Сначала пускается приводной асинхронный двигатель с возбудителем и генератором , сидящим на его валу . При пуске генератор не должен быть возбуждён , а двигатель должен иметь полный ток в обмотке возбуждения . При этом за счёт остаточного намагничивания генератор будет индуктировать небольшую ЭДС , которая создаст ток в цепи якорей генератора и двигателя . Этот ток в двигателе создаст момент, обычно достаточный для вращения механизма при отсутствии нагрузки . При наличии статического момента на валу исполнительного механизма якорь двигателя может остаться неподвижным . Увеличивая ток возбуждения генератора , повышая его ЭДС и при этом увеличивают ток и момент двигателя и плавно разгоняют его до выхода естественную характеристику .

Применение системы генератор – двигатель обусловлено возможностью изменения скоростей двигателя в широких пределах . Основным видом торможения в системе генератор -двигатель служит торможение с отдачей энергии в сеть .

Преимущества системы генератор – двигатель :

Отсутствие громоздких пусковых реостатов и соответственно потерей при пуске и торможении ;
Обеспечена возможность плавного регулирования скорости в пределах – до 1:30;

Недостатки :

Высокая установленная мощность , превышающая в 3 раза мощность двигателя ;
Высока первоначальна стоимость машинного оборудования ;
Сравнительно низкий коэффициент полезного действия вследствие трёхкратного преобразования энергии ;
Повышенная крутизна механических характеристик .

Особое значение приобретает модернизация находящихся в эксплуатации станков и необходимость приближения технических данных установленных станков к показателям вновь проектируемых более прогрессивных моделей. В связи с этим автоматизация на существующих станках отдельных переходов, операций или наиболее часто встречающихся циклов может дать существенный эффект в отношении повышения производительности и облегчения обслуживания станка.

Средства и методы автоматизации станков при их модернизации должны быть по возможности простыми и эффективными. К ним можно отнести автоматизацию зажима обрабатываемых деталей (например, при помощи электромеханических устройств), быстрый подвод, переключение на рабочую подачу и быстрый отвод механизма станка по окончании обработки и т.п. При модернизации станков могут быть широко использованы электромеханические и электромагнитные устройства в сочетании с упорами, например при точении наружных и внутренних ступенчатых поверхностей. Автоматизация выключения рабочих органов станка сравнительно легко выполняется при помощи электромеханических лимбов, встраиваемых в станки. В последние годы у нас и за границей для автоматизации обработки стали применять на различных станках пристраиваемые следящие копировальные устройства, основанные на электромеханическом и гидромеханическом принципах. Все чаще при модернизации станков применяются устройства для автоматической обработки в сочетании с активным контролем обрабатываемых изделий. Эти устройства основаны на использовании следящих систем с контактными и бесконтактными датчиками.

В связи с развитием систем автоматического управления и усложнения их функций особо важное значение приобретает надежность работы этих систем.

Развитие полупроводниковой техники, создание новых бесконтактных элементов управления должны стимулировать разработку и внедрение совершенных и надежных систем автоматического управления станками.

Исходные данные

Шифр варианта 3621

Исходные данные для разработки подачи стола продольно-строгального станка приведены в табл.1-табл.2

Таблица 1. Характеристики механизма подачи продольно-строгального станка

Техническая характеристика	Значение
Расчетный ход стола, , м	4,00
Скорость стола , м/с
Прямого хода	0,6-1,0
Обратного хода	0,60-2,6
Передаточное число	12
С	24000
Масса детали , кг	10000
Масса стола , кг	5000
	0,30
Диаметр шестерни , м	0,44
Коэффициент трения	0,11
К.П.Д. кинематических звеньев	0,78
Тип привода	Система Г-Д замкнутая
Регулирование скорости	Однозонное