2.3 Вопросы электропривода станков.

2.3.1 Требования к электроприводам основных и вспомогательных движений. Одним из важнейших вопросов электрооборудования металлорежущих станков является выбор типа электропривода для основных движений. На этот выбор оказывает влияние ряд факторов: 1) диапазон и плавность регулирования скорости рабочего механизма; 2) характер нагрузки привода; 3) частота включений привода;

4) соотношение периодов машинного и вспомогательного времени работы станка;

5) энергетические показатели работы привода – К.П.Д. и коэффициент мощности;

6) надежность привода, простота его обслуживания и наладки.

Регулирование скорости приводов главного движения станков производится в диапазоне от (3 - 6) до (100 - 120) : 1 и может быть осуществлено одним из следующих способов: 1) механическим - изменением передаточного отношения от двигателя к рабочему органу станка; 2) электрическим - изменением частоты вращения двигателя;

3) электромеханическим - комбинированием двух первых способов. При этом механическое регулирование, как правило, является ступенчатым, а электрическое может быть ступенчатым и бесступенчатым.

Следует отметить, что механические характеристики электродвигателей главных приводов должны быть жесткими. Перепад угловой скорости при изменении нагрузки на валу двигателя от холостого хода до номинальной не должен превышать 5-10%. Нагрузка двигателя главного привода при регулировании скорости меняется по-разному для различных станков. Так, для станков с вращательным главным движением (токарных, карусельных, фрезерных и т.д.) мощность Р, подводимая к шпинделю станка, на значительной части диапазона регулирования частоты вращения D должна быть постоянной.

У станков с возвратно-поступательным главным движением, например продольно-строгальных, наоборот, на большей части диапазона регулирования при рабочем ходе сохраняется постоянство момента нагрузки М. Приводы подачи современных станков характеризуются значительным диапазоном изменения скорости (до 1000: 1 и более) при постоянстве момента нагрузки, определяемого наибольшим усилием подачи. Механическая характеристика привода подачи Q = f(M) должна быть жесткой.

Применяются следующие типы приводов подачи:

1) от главного привода через механическую передачу; 2) от отдельного электродвигателя; 3) от гидропривода.

Осуществление подачи от главного привода позволяет сохранить постоянным установленное соотношение между скоростью подачи и частотой вращения шпинделя (планшайбы) станка, что является обязательным для выполнения таких работ, как нарезание резьбы, фрезерование и шлифование зубчатых колес и т.д. Вместе с тем при таком способе невозможно плавное изменение скорости подачи в процессе резания и значительно усложняется кинематика станка.

2.3.2 Выбор типа электропривода металлорежущих станков.

Для главных приводов токарных, фрезерных, расточных и других станков с редкими включениями, с небольшим диапазоном регулирования скорости при постоянной мощности применяют трехфазные короткозамкнутые асинхронные двигатели, простые в управлении, надежные и удобные в эксплуатации. Изменение скорости рабочих органов в этом случае производится переключением шестерен в коробке скоростей станка. Используют также многоскоростные асинхронные двигатели с изменением числа пар полюсов, что обеспечивает ступенчатое регулирование скорости и позволяет уменьшить размеры коробки передач.

Для современного станкостроения характерно стремление приблизить двигатель к рабочему органу станка, это позволяет упростить кинематические цепи, снизить потери в передачах и сделать привод более компактным, что в свою очередь ведет к органическому слиянию электрической и механической частей станка. Это обстоятельство привело к

применению на станках кроме двигателей нормального исполнения со станиной на лапах, двигателей специального исполнения со станиной без лап, имеющих фланец на подшипниковом щите. Применение фланцевых двигателей, которые могут устанавливаться непосредственно на основании станка как горизонтально, так и вертикально, позволяет в ряде случаев упростить конструкцию станка, например, за счет изъятия конических шестерен, служащих для сочленения взаимно перпендикулярных валов, и осуществить более компактную встройку двигателя в станок.

Приводные двигатели станков должны быть защищены от вредного влияния окружающей среды (попадания в них машинного масла, эмульсии, металлической и абразивной пыли и др.). Если при работе станка не образуется металлической пыли и исключено попадание в двигатель капель масла (эмульсии), то могут быть использованы защищенные двигатели. Во всех других случаях следует применять для привода, станков закрытые двигатели с наружным обдувом или с естественным охлаждением. Двигатели переменного тока выбирают из серии 4А, 5А, 6А, АИР, с короткозамкнутым ротором одно и многоскоростные, встраиваемые и повышенной точности (серий 4АВ и 4АП) преимущественно на синхронную частоту вращения, 3000 и 1500 об/мин. Двигатели постоянного тока выбирают из серии 2П или специальные закрытые двигатели с естественным охлаждением серий ПС (без тахогенератора), ПСТ и ПБСТ (с встроенным тахогенератором). Для следящих электроприводов используют малоинерционные двигатели с гладким якорем серии ПГТ, допускающие кратковременную перегрузку по току до I_кратк.≤ 8 I_ном при номинальном магнитном потоке. Для систем программного управления применяют шаговые двигатели и двигатели с печатными обмотками якоря типа ПЯ, а также специальные малоинерционные высокомоментные (М_кратк.> 7 М_ном.) двигатели постоянного тока типа ПБВ с возбуждением от постоянных магнитов