18. Приводы подачи в станках с чпу, особенности конструк­ций. Кинематические схемы компоновки. Особенности конструирования приводов подачи вертикального направления.

Электромеханические приводы подачи с бесступенчатым регулированием. Приводами подач с бесступенчатым регулированием оснащаются станки с ЧПУ и гибкие производственные модули. В этом случае рабочий орган перемещается на определенное расстояние, на­зываемое дискретностью отработки (обычно 0.01 или 0.001 мм), при поступлении от ЧПУ на привод подачи каждого единичного управля­ющего сигнала (импульса). Скорость перемещения рабочего органа задается частотой следования импульсов, а величина перемещения — общим количеством импульсов. Благодаря этому существенно упро­щается механическая часть привода, повышается его КПД, снижается момент инерции.

Электромеханические приводы с бесступенчатым регулирова­нием делятся на следящие и шаговые. Основное достоинство разомк­нутых приводов с шаговым двигателем — их простота, определяемая отсутствием обратной связи. Однако сравнительно малый крутящий момент шагового двигателя обычно требует применения гидравличес­кого усилителя моментов. Принципиальная схема такого привода представлена на рис.75.

В малогабаритных прецизионных станках применяют силовые шаговые двигатели (с крутящим моментом до 2,1 Нм) без гидроуси­лителей, что значительно упрощает привод. Основной недостаток разомкнутого привода с ШД заключается в невозможности проконт­ролировать правильность отработки сигналов программы в процессе Работы. Отсутствие контроля положения рабочего органа не позволяет получать высокую точность перемещений, которая определяется ки­нематической точностью и жесткостью соответствующей цепи.

В состав следящего привода подачи входит регулируемый электродвигатель разных типов, усилитель мощности, датчик обратной связи по положению рабочего органа и сравнивающее устройство, выдающее сигнал зависимости от рассогласования между действительным и заданным программой положением рабочего органа.

При малом крутящем моменте двигателя а механической части привода появляется редуктор. Структуры такого привода, отличающиеся расположением датчика обратной связи, представлены на рис. 76

Рис.76. Схема следящего привода подач: а—с дагчиком обратной связи, соединенным с ротором двигателя; б—с датчиком обратной связи, соединенным с ходовым винтом; в — с датчиком обратной связи, установленным на рабочем органе.

Сигналы от соответствующего блока ЧПУ 1 поступают через сравнивающее устройство 2 на блок управления 3 двигателем подачи 4, скорость вращения которого контролируется тахогенератором 5, соединенным непосредственно с валом двигателя. Между приводным двигателем и ходовым винтом 8 устанавливается редуктор 7. Датчик обратной связи 6, контролирующий перемещение рабочего органа и подающий сигнал на сравнивающее устройство, может быть связан непосредственно с валом двигателя (рис.76,а), с ходовым винтом (рис.76,б) либо непосредственно с рабочим органом (рис.76,в).

Существенное повышение точности возможно при максимальном сокращении количества механических элементов. Для выполнения этого условия в современных станках все шире применяют безредукторные приводы линейных перемещений, что стало возможным после появления высокомоментных двигателей подачи. В этом случае вал двигателя соединяется непосредственно с ходовым винтом передачи винт-гайка качения с помощью специальной муфты высокой крутильной жесткости, позволяющей компенсировать погрешности установки винта и двигателя. Датчик обратной связи встраивается либо непосредственно в двигатель, либо соединяется с ходовым винтом или непосредственно с рабочим органом. Современные двигатели имеют также встроенный электромагнитный тормоз, что упрощает позиционирование рабочего органа.

В безредукторном приводе для его общей компоновки иногда требуется применение ременной передачи. В этом случае (рис. 78) применяется беззазорная зубчатоременная передача, шкивы 2 кото­рой устанавливаются на вал двигателя 1 и винт 11 с помощью де­формируемых за счет сжатия упругих втулок 3, что исключает зазорыв соединениях. Осевая жесткость привода зависит и от осевой жест­кости ходового винта, жесткости опор и способа их установки. В пос­леднее время широко применяются комбинированные роликовые подшипники 4 с возможностью обеспечения в них натяга при сборке за счет подшлифованной до необходимого размера втулки 5. В конст­рукции привода могут присутствовать механические элементы для жесткого ограничения крайних положений рабочего органа. В приве­денной конструкции это достигается за счет блокировки гайки 8 с винтом с помощью зубчатых полумуфт 6, 7 и 9, 10.

На рис.79 приведено несколько схем приводов подач станков с ЧПУ с круговым датчиком обратной связи (Кр. Д. О. С.) Выбор той или другой схемы зависит от следующих факто­ров:

если по условиям конструкции или для более компактной ком­поновки станка необходимо между винтом и двигателем включать зубчатые или зубчато-ремённые передачи (а и в), то при этом в зависимости от того, где будет установлен датчик обратной связи или соосно с винтом, или с двигателем, необ­ходимо выбрать соответствующую конструкцию зубчатой пе­редачи. По возможности необходимо стремиться установить датчик обратной связи непосредственно связанным с винтом (рис.81). Это исключает погрешности в перемещениях испол­нительного органа, связанные с погрешностями зубчатых пе­редач. Но в любых случаях желательно при наличии зубчатой передачи предусматривать её конструкцией возможность регу­лировки зазора в зацеплении. Наличие зазоров в приводах ЧПУ приводит к ударным нагрузкам, отрицательно влияющим на работоспособность станка в целом и на шариковые винто­вые пары в частности.

На рис.79 а, б, в, приведены схемы привода с круговым дат­чиком обратной связи, в качестве которых могут быть исполь­зованы фотоэлектрические датчики или датчик типа резольвер.

Выбор двигателя производится на основе анализа технологического процесса обработки деталей, с проверкой момента сопротивления при разгоне и ускоренном перемещении узла по развиваемым на этих режимах моментах двигателя.

Особенностью проектирования приводов подачи вертикального направления является применение разгрузки привода от силы тяжести перемещаемых масс.

В обычных станках используют противовесы. В станках с ЧПУ гидравлические приводы или реже пневматические.

Рис. 82

Причем гидравлические или пневматические цилиндры располагают снизу подвижной шпиндельной бабки или сверху по одному, чаще по два цилиндра.

При проектировании гидросистемы в целях ее экономичности в цепь питания разгрузочных цилиндров устанавливают пневмо-, гидроаккумуляторы.