11.2. Погрешность воспроизведения, нечувствительность

и устойчивость привода

Из принципа действия схемы, показанной на рис. 30, следует, что чем круче подъем профиля шаблона, определяемый углом между касательной к профилю шаблона в данной точке и направлением скорости задания, и больше скорость задания, тем больше вертикальная скорость слежения и, следовательно, тем больший поток масла будет направляться золотником, например, в верхнюю полость гидроцилиндра и отводиться из нижней полости в резервуар, а значит, тем большими должны быть разность проходных сечений щелей h₂, h₃ и h_4, h₁, а также величина смещения золотника от нейтрального положения. Таким образом, силовой гидроцилиндр следящего привода приходит в движение только тогда, когда управляющий золотник выходит из нейтрального положения, в результате чего возникает погрешность воспроизведения (копирования).

Величина погрешности воспроизведения зависит от расстояния, на которое должен сместиться золотник от нейтрального положения, для того чтобы создались необходимая разность давлений в полостях гидроцилиндра и необходимая скорость его перемещения, так как в процессе обработки на такое же расстояние смещаются друг относительно друга щуп и режущий инструмент, что вызывает отличие профиля обработанной поверхности от контура шаблона. Следовательно, чем больше скорость слежения v_c и нагрузка R на двигателе, тем больше величина погрешности следящего привода, а значит и погрешность копирования, кроме того, сила сухого трения в исполнительном органе изменяется в зависимости от величины и знака скорости слежения, что обусловливает образование зоны нечувствительности следящего привода, существенно влияющей на качество (огранку, ступенчатость) копируемой поверхности.

Влияние погрешности воспроизведения следящего привода и его нечувствительности на точность копирования дано на рис. 31. Сплошной линией показан контур шаблона 2, штриховой линией – контур детали 1, наложенный на контур шаблона. Величина R характеризует погрешность копирования, обусловленную погрешностью воспроизведения следящего привода, связанную с величиной скорости слежения v_с и нагрузки R; величина

- погрешность копирования, обусловленная нечувствительностью следящего привода в результате силы сухого трения.

Таким образом, в результате погрешности следящего привода, пропорциональной величине скорости слежения, контур детали получается как бы сдвинутым относительно контура шаблона в направлении, обратном направлению скорости v₃. Правильный выбор следящего привода заключается в том, чтобы при заданных режимах работы станка ограничить погрешность воспроизведения и нечувствительность привода требуемыми пределами.

Рис_. 31. Отличие профиля изделия от профиля шаблона

в результате погрешности воспроизведения следящего привода и его нечувствительности

В описанной выше работе гидравлического следящего привода не учитывалась инерция подвижных элементов привода, например вертикальной каретки, а также упругость передающих движение звеньев, например масла в гидросистеме привода. Однако силы инерции и упругость существенно влияют на движение привода в процессе восстановления равновесия и обусловливают возможность возникновения колебаний относительно положения равновесия. Рассмотрим работу следящего привода, учитывая влияние упругости и сил инерции.

Как уже указывалось, при автоматической вертикальной подаче на шаблон наступает такой момент, когда щуп упирается в шаблон и управляющий золотник занимает нейтральное положение. При этом положении золотника проходные сечения щелей h₂, h_3, и h_1, h₄, а также давление в полостях гидроцилиндра уравниваются и движение вертикальной каретки должно было бы прекратиться (см. рис.30). Однако вследствие инерции масс и упругости масла в гидроцилиндре вертикальная каретка может продолжать опускаться, несмотря на то, что давление в нижней полости будет возрастать, а в верхней полости уменьшаться.

Движение вертикальной каретки прекратится, когда золотник сместится выше нейтрального положения. В результате смещения золотника выше нейтрального положения давление в трубопроводе 6 и нижней полости гидроцилиндра увеличится, а в трубопроводе 5 и верхней полости уменьшится, вследствие чего к поршню гидроцилиндра будет приложена сила, направленная вверх, которая заставит поршень и шток вместе с вертикальными салазками и корпусом копировального прибора перемещаться вверх. При этом управляющий золотник вновь подойдет к нейтральному положению, однако вследствие упругости масла в гидроцилиндре и инерции перемещаемых масс вертикальная каретка будет продолжать движение вверх и золотник расположится ниже нейтрального положения. В этом случае давление в верхней полости гидроцилиндра возрастет, а в нижней полости уменьшится, и к поршню гидроцилиндра будет приложена сила, направленная вниз, которая заставит поршень и соединенные с ним узлы перемещаться вниз. Управляющий золотник опять подойдет к нейтральному положению, а затем расположится выше его, вследствие упругости масла и инерции массы вертикальной каретки. Вновь к поршню гидроцилиндра будет приложена сила, направленная вверх, которая заставит поршень и соединенные с ним узлы перемещаться вверх и т.д.