книги из ГПНТБ / Комаров, А. Ф. Наладка и эксплуатация электрооборудования металлорежущих станков

Рис. 93. Принципиальная электрическая схема пу­ тевого выключателя трансформаторного типа БСП-11

150

вне датчика) потенциал точки 4 положителен, транзи­ стор 77, закрыт, а транзистор 72 открыт, и на выходе схемы напряжение равно нулю. Когда якорь зашун-

жение.

Бесконтактные путевые выключатели обладают вы­ сокой точностью срабатывания. Погрешность срабаты­ вания выключателя БВК-24 составляет 1—1,3 мм в диа­ пазоне изменения температуры от 0 до 45° С, а БСП-11 не более ±0,22 мм.

Проверку БЛЭ выполняют по следующей программе: внешний осмотр; проверка работоспособности отдельных элементов; проверка сопротивления изоляции токоведу­ щих частей элементов по отношению к корпусу.

Проверка работы элементов в реальной схеме. При внешнем осмотре БЛЭ и бесконтактных путевых выклю­ чателей обращают внимание на отсутствие механических повреждений корпуса и выводов. Необходимо помнить, что элементы, имеющие значительные механические повре­ ждения, внутренние обрывы не подлежат ремонту и должны быть заменены на новые. Наличие электрических соеди­ нений в БЛЭ проверяют с помощью авомметра. Приме­ нение для этих целей сухих батарей большой емкости недопустимо, так как рабочие токи логических элементов весьма незначительны, а перегрузочная способность ло­ гических элементов невелика.

Работоспособность отдельных БЛЭ проверяют или на специальных стендах-имитаторах, выполненных таким образом, что обеспечивается регулирование величины входного и контроль выходного сигналов, или непосред­ ственно в схеме с помощью тест-программ. В тест-про­ грамме задаются состояния логических элементов в зави­ симости от положения органов управления станком. В ка­ честве примера на рис. 94 приведена тест-программа рассмотренной выше схемы включения электромагнит­ ной муфты. Из нее видно, что при разомкнутых кнопках «Пуск» и «Стоп» на выходах элементов ИЛИ и И сигнал отсутствует, при разомкнутых кнопках — на выходе ИЛИ сигнал есть, а на выходе И — отсутствует, и, наконец, при нажатой кнопке «Пуск» и опущенной кнопке «Стоп» — на выходах элементов ИЛИ и И имеются сигналы — элек­ тромагнитная муфта должна включиться.

151

П р и м е ч а н и е X — нажата; • — отпущена.

Рис. 94. Тест-программа работы схемы включения электромагнитной муфты

В более сложных схемах тест-программа может охва­ тывать десятки логических элементов и проверка их ра­ ботоспособности становится очень трудоемким делом. Поэтому в таких случаях логические элементы проверяют по блокам на специальном стенде, схема которого должна соответствовать проверяемой схеме. Входные сигналы на стендах-имитаторах подаются при помощи переключа­ телей от источников питания, а состояние выходов кон­ тролируется лампочками. При необходимости лампочки подключают к выходам блоков через дополнительные усилители.

БЛЭ содержат транзисторы, резисторы, конденсаторы и прочие элементы, которые не допускают значитель­ ных перенапряжений, поэтому при контроле состояния изоляции этих элементов необходимо строго придержи­ ваться рекомендованного инструкцией порядка изме­ рений.

Последним этапом проверки является проверка работы всей схемы под нагрузкой. Иногда только на этом этапе удается определить некоторые неисправности, например такие, как нестабильность питающего напряжения или плохой контакт. Контроль напряжений на входах и выхо­ дах БЛЭ производится высокочувствительными приборами магнитоэлектрической системы, собственный ток потре­ бления которых не превышает 100 мА на 1 В напряжения питания, или с помощью осциллографа С1-19Б. Если схема работает четко, без отказов, проверку считают за­ конченной.

152

10. Элементы и устройства программного управления электроприводами металлорежущих станков

За последнее десятилетие значительное развитие полу­ чили системы автоматического управления приводами металлорежущих станков, работающие по заранее задан­ ной программе. Программа может быть задана различным образом. Например, в копировальных станках, применяе­ мых для обработки деталей с пространственно-сложными поверхностями (лопатки турбин, сложные штампы, ку­ лачки для различных автоматов), программа задается в виде шаблона или модели, изготовленных ручным спо­ собом. В процессе копирования по поверхности модели движется копировальный палец, форма которого точно соответствует режущему инструменту. Перемещение ко­ пировального пальца передается режущему инструменту, который точно повторяет эти перемещения.

В станках с цикловым управлением, применяемых для обработки различных ступенчатых поверхностей, канавок, внутренних и наружных рамок, программа за­ дается на штекерных панелях или с помощью блоков путевых выключателей, переставных кулачков, много­ позиционных барабанов. В этих стайках размеры контро­ лируются микровыключателями, по расставленным в необ­ ходимых точках пути упорам, закрепленным на подвиж­ ных органах станка.

Указанные выше способы задания программ при­ емлемы для крупносерийного производства, так как на переналадку копировальных станков и станков с цикловым управлением затрачивается много времени. В мелко­ серийном и единичном производстве наиболее широкое применение получили станки с числовым программным управлением.

Может возникнуть такой вопрос: если производство мелкосерийное и единичное, то стоит ли делать станки, оснащенные сложными устройствами, не проще ли сде­ лать по чертежу на обычном станке? Оказывается, что при изготовлении деталей достаточно сложной формы работа по программе экономит очень много времени, га­ рантируя при этом высокую точность при очень небольшом проценте брака.

Все дело в том, чтобы не вызывал затруднений самый процесс задания программы и чтобы устройства, на кото­

153

рых построена системма программного управления, были надежными в эксплуатации.

Система числового программного управления (СЧПУ) охватывает целый комплекс мероприятий от записи про­ граммы до получения готовой детали. Сущность число­ вого программного управления заключается в том, что величины перемещений рабочих органов станка опре­ деляются числами, которые фиксируются на программо­ носителе и вводятся в систему управления станком. Одно­ временно на программоноситель в определенной последо­ вательности наносят числа, дающие команды на начало

иокончания обработки детали, смену инструмента и т.д.

Вкачестве программоносителя с СЧПУ используют пер­ фокарту, перфоленту и магнитную ленту, цифровые счет­ чики и различные ключевые устройства.

Блок-схема СЧПУ (рис. 95) в общем случае состоит из блока подготовки и записи программы БЗП, дешифра­

в себя устройство подготовки программы и записи ее на программоноситель. Основой для составления программы служат технологические данные детали: ее размеры, материал, заданная точность обработки, необходимый инструмент, оснастка, величины рабочих подачи скорости резания.

Составляют программу ручным способом с последую­ щим переносом полученных данных на перфокарту или перфоленту, или с помощью вычислительных машин. В последнем случае в машину вводят данные чертежа и тех­ нологические требования и получают полную программу

Рис. 95. Блок-схема СЧПУ

154

чил из-за сложности. Некоторое применение получил двоичный код, в котором любое число может быть запи­ сано комбинацией двух цифр 0 и I, что очень удобно для

влено в двоичном коде следующим образом. Записывают число П в виде суммы последовательных степеней числа 2:

В этом коде число записывается в виде десятичного, а ка­ ждая цифра этого числа — в двоичном коде. На рис. 96 показана пятидорожечная телеграфная лента, на которой записано число 1369. Перед записью число представляют в виде 1369 = 1 X 103 + 3 - 102 + 6-101 + 9-10°.

На строке, соответствующей тысячам (103), пробивают на первой дорожке отверстие, затем на строке сотен (102) наносят в двоичном коде число 3, для чего пробивают отверстия на первой и второй дорожках (2° + 2х = 3), число десятков отмечают на строке 101 на второй и третьей дорожке (21 + 22 = 6) и, наконец, последнюю цифру 9 отмечают на шкале единиц на первой и четвертой дорож­ ках (2° + 23 = 9). При необходимости записать большее

155

число или число с десятыми, сотыми и т. д. используется другое количество строк.

Подготовленная программа поступает во вводное устрой­ ство, где считывается с помощью фотоэлектрических, контактных или пневматических устройств. Наибольшее распространение в современных СЧПУ получили фото­ электрические устройства (рис. 97). Они состоят из ленто­ протяжного механизма 4, осветителя 5 с оптической си­ стемой 6, фотоэлемента и усилителя. Полупроводнико­ вый фотоэлемент имеет металлический электрод 1, на который нанесен слой селена 2, покрытый сверху тонким полупрозрачным слоем золота 3 (слой золота является вторым электродом).

Принцип работы фотоэлемента основан на внутреннем фотоэффекте. Если свет от источника попадает на полу­ прозрачный слой, то под действием световой энергии электроны полупроводникового слоя станут полусвобод­ ными и переместятся в сторону положительного электрода. Обратному перемещению электронов препятствует раз­ ность потенциалов запорного слоя. Вследствие этого ме­ жду электродами 1—3 появляется э. д. с. Если электроды соединены с нагрузкой, то по ней потечет ток. Токи, полу­ чаемые в фотоэлементах, незначительны по величине, поэтому они предварительно усиливаются и затем пода­ ются на дешифратор.

В большинстве фотоэлектрических вводных устройств считывание программы осуществляется последовательно строка за строкой. Скорость считывания с помощью таких устройств составляет 5000 строк в секунду, в то время

156

Рис. 98. Запись и воспроизведение программы с маг­ нитной ленты

как скорость считывания электромеханических контакт­ ных вводных устройств не превышает 100—150 строк

в секунду.

Считанная вводным устройством закодированная про­ грамма поступает в дешифратор, где рассчитывается тра­ ектория движения центра резца и преобразуется в сиг­ налы управления станком. Обычно дешифратор выпол­ няет одновременно функции интерполятора, т. е. такого устройства, которое по опорным точкам траектории, за­ писанным в программе, рассчитывает промежуточные точки. Применение интерполирующих устройств позво­ ляет существенно уменьшить объем программы при обра­ ботке криволинейных контуров на станках с ЧПУ.

Интерполятор может работать или на один станок или на группу станков. В первом случае на вход исполнитель­ ного устройства сигналы поступают непосредственно с вы­ хода интерполятора, а во втором — предварительно за­ писывают расшифрованные сигналы на магнитную ленту, а затем на станке с помощью пульта управления воспро­ изводят запись.

Процесс записи программы на магнитную ленту и после­ дующее воспроизведение ее поясняет рис. 98. Запись про­ изводится следующим образом. Сигналы с выхода интер­ полятора подаются на вход усилителя, после чего посту­ пают на катушку записывающей магнитной головки 7. При поступлении сигналов магнитное поле в зазоре го­ ловки изменяется, изменяется и намагниченность ленты пропорционально величине входного сигнала. В програм­ мных станках широко применяют магнитную ленту тол­ щиной 60 мкм из ацетилцеллюлозы с нанесенным на нее

157

тонким слоем ферромагнитных частиц окиси железа, распределенных в немагнитной связующей среде.

Перед записывающей головкой (по ходу перемотки ленты с бобины 1 на бобину 3) установлена стирающая головка 9, по обмотке которой пропускают ток высокой частоты от генератора 12. Под действием магнитного поля стирающей головки лента 8 полностью размагничивается и старая запись стирается. Одновременно ток с генератора подается на записывающую головку, что необходимо для улучшения качества записи. Запись на магнитную ленту производится однополярными импульсами в унитарном коде, т. е. серией последовательных импульсов. Плот­ ность записи — не более пяти импульсов на 1 мм.

Для воспроизведения записи служит воспроизводящая головка 6, сигнал на выходе которой появляется при дви­ жении намагниченной ленты в воздушном зазоре головки. Так как амплитуда записанного сигнала невелика (6— 10 мВ), то напряжение, снимаемое с обмотки воспроизво­ дящей головки, поступает на усилитель 2. Так оно уси­ ливается до величины, достаточной для управления испол­ нительным механизмом. Для улучшения качества записи и воспроизведения лентопротяжный механизм имеет не­ сколько роликов (4; 5 и 10), предназначенных для стаби­ лизации скорости перемотки ленты.

В качестве исполнительных устройств, осуществляю­ щих непосредственное перемещение рабочих органов станка, используют двигатели постоянного тока, электро­ магнитные муфты, электромагниты постоянного и пере­ менного тока, асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, двухфазные асинхронные двигатели, шаговые двигатели с гидроусилителями и силовые шаго­ вые двигатели, не требующие гидроусилителей п работа­ ющие непосредственно на вал рабочего органа.

Фрезерные, токарные и некоторые другие станки, выпускаемые станкостроительными заводами, оснащаются системами ЧПУ с шаговым приводом. Основные показа­ тели СЧПУ с декодированной записью программы на магнитной ленте приведены в табл. 19, а с кодированной записью на перфоленте — в табл. 20. Устройства с деко­ дированной программой используют с импульсной или фазовой системой. Эти устройства проще, надежнее и де­ шевле устройств со встроенным интерполятором, несмотря на меньшие технологические возможности и большие эксплуатационные расходы на программирование. Их

158