книги из ГПНТБ / Резание конструкционных материалов, режущие инструменты и станки учебник

да три секции, но каждая из них смещена по окружности относи­ тельно смежной секции на ' /3 межполюсного расстояния. Если полюсы секции 1 ротора располагаются против полюсов статора (рис. X X III.16, а), то полюсы секции 2 ротора (рис. X X III.16, б) смещены относительно полюсов статора на 1/3, а полюсы секции 3 (рис. XXIII. 16, в) — на 2/3 межполюсного расстояния t. При по­ даче напряжения в секцию 1 ротор будет неподвижен, так как в этом положении он имеет минимальное магнитное сопротивление. При подаче напряжения в секцию 2 ротор повернется против часо­ вой стрелки на Ѵ3 межполюсного расстояния и полюсы ротора этой секции встанут против полюсов статора, т. е. установятся в поло­ жение наименьшего магнитного сопротивления. При подаче на­ пряжения в секцию 3 ротор снова повернется против часовой

Рис. XXIII. 16. Схема работы шагового электродвигателя

стрелки на Ѵ3 шага и т. д. Последовательная подача импульсов из узла распределения на обмотки электромагнитов статора соот­ ветствующих секций вызывает прерывистое (шаговое) вращение ротора. Направление вращения ротора зависит от последователь­ ности подачи напряжения в обмотки статора.

Общими недостатками трехстаторных шаговых двигателей являются отсутствие электромагнитной связи между обмотками управления, а также технологические трудности обеспечения точ­ ной установки пакетов ротора (или статора) при сборке, особенно для двигателей с малым шагом.

Эти недостатки устраняются в конструкциях шаговых двига­ телей редукторного типа (рис. X X III.17). Зубцы ротора соосны с зубцами одной диаметрально расположенной пары полюсных зубцов статора. В двух других парах полюсов зубцы ротора сме­ щены относительно зубцов статора на Ѵ3 шага зубцов соответст­ венно по и против часовой стрелки. Поэтому каждому переклю­ чению обмоток управления соответствует поворот ротора на Ѵ3 шага зубцов, а направление вращения зависит от последовательности подачи питания на обмотки.

В системах программного управления станков шаговые двига­ тели используются для перемещения управляющего золотника

583

гидромотора. Управляющий золотник преобразует шаговые пере­ мещения выходного вала шагового электродвигателя в точно отме­ ренные количества масла, поступающего в гидромотор. Таким образом, гидромотор вращается с теми же шагами, что и вал шаго­ вого двигателя, усиливая крутящий момент маломощного шагового электродвигателя в 200—300 раз. Кроме того, гидромотор сглажи­ вает колебания, которые вызываются прерывистым вращением вала электродвигателя. Гидроусилитель имеет высокий к. п. д. во всем диапазоне скоростей, широкий диапазон регулирования и малую инерционность.

Каждый импульс, считанный с магнитной ленты, вызывает

В настоящее время выпускаемые станки 6Н13ГЭ-2 оснащаются пультом управления ПРС-ЗК для магнитной ленты шириной 35 мм на девять дорожек со скоростью протягивания ленты 200 мм/с.

Бесконсольный вертикально-фрезерный станок ФП-7 предна­ значен для обработки крупногабаритных деталей летательных аппаратов, имеющих сложные фасонные поверхности. На станке можно обрабатывать, как стальные заготовки, так и заготовки из легких сплавов. Станок оснащен трехкоординатной системой числового программного управления с записью программы на маг­ нитную ленту.

Гидрокинематическая схема станка показана на рис. XXIII. 18. Обрабатываемая заготовка закрепляется на столе 1 и получает продольное перемещение. Поперечная и вертикальная подачи сообщаются фрезе. Шпиндель 2 фрезы получает вращение от элект­ родвигателя М х через коробку скоростей и обеспечивает восемь частот вращения в пределах 185—2055 об/мин. Вертикальная и по-

5 8 4

перечная подачи осуществляются от гидромоторов соответственно и М ь через коробки передач и шариковые ходовые винты и на­ ходятся в пределах 25—1650 мм/мин. Привод 3 продольной подачи стола аналогичен приводу поперечной подачи. Обратная связь от приводов подач обеспечивается вращающимися трансформаторами

N=20кВт

Рис. X X III.18. Гидрокпнематпческая схема станка ФІІ-7:

1 — стол; 2 — шпиндель; 3 — привод продольного перемещения стола; 4 — радиалыюпоршневые насосы: S — сервопоршень; 6 — электромеханический преобразователь; 1 — редусин; 8 — шестеренчатый насос

типа ВТМ-1В. Требуемые величины подач обеспечиваются регули­ рованием производительности радиально-поршневых насосов 4, подающих рабочую жидкость к гидромоторам. Производительность насоса регулируется изменением угла наклона цилиндрового блока посредством сервопоршня 5, который управляется золотником с электромеханическим преобразователем 6. Величина перемеше-

гшя (открытия) золотника зависит от величины сигнала, поступаю­ щего к электромеханическому преобразователю, в котором имеется две катушки. Увеличение тока в той или другой катушке вызывает смещение сердечника вместе с золотником. По мере перемещения сервопоршня 5 из среднего положения поворачивается вал редусина 7, выполняющего роль обратной связи в цепи электромеха­ нический преобразователь — золотник — сервопоршень.

Сигнал от редусина имеет обратное направление но отношению к сигналу, поступающему к электромеханическому преобразо­ вателю. Когда сервопоршень повернет цилиндровый блок насоса на угол, соответствующий требуемой производительности насоса, сигнал от редусина выравнивается по величине с сигналом, посту­ пающим к электромеханическому преобразователю, но вследствие

того, что он имеет обратное направление, разность токов в обмотках преобразователя будет равной нулю и золотник вернется в среднее положение. При этом гидромотор будет вращаться с заданной ско­ ростью. Насос и гидромотор соединены между собой по замкнутой схеме. Внутренние утечки масла в насосе и гидромоторе возме­ щаются шестеренчатым насосом 8, который одновременно подает масло для питания системы управления (золотник — сервопор­ шень). Золотник вместе с сервопоршнем, электромеханическим преобразователем и редусином образуют замкнутую электрогидрав­ лическую следящую систему.

Редусин осуществляет преобразование механического враще­ ния ротора в фазомодулированный сигнал, аналогично вращаю­ щемуся трансформатору. Отличительной особенностью редусина является то, что в нем осуществляется внутренняя электрическая редукция. За один оборот ротора редусина фаза его выходного напряжения меняется несколько раз, в данном случае 15. Станок ФП-7 оснащен фазовой системой программного управления На рис. XXIII. 19 приведена структурная блок-схема управления одной из координат. Программа вводится в станок магнитной лен­

586

той М Л на девять дорожек и считывается магнитной головкой ГМ. Рабочий сигнал X и опорный О считываются одновременно с двух дорожек и затем усиливаются в усилителях УС и УОС. На входы фазового дискриминатора ФД, выполняющего роль сравнивающего устройства системы управления, поступают два сигнала — рабочий и сигнал обратной связи. На выходе ФД появляется сигнал, кото­ рый после усиления в усилителе УПТ действует на электромеха­ нический преобразователь ЭМП и жестко связанный с ним золот­ ник управления ЗУ. Смещение золотника пропорционально вели­ чине поступающего на ЭМП сигнала. В зависимости от величины перемещения золотника управления, перемещается поршень серво­

щение по данной координате К. При перемещении сервопоршня поворачивается ротор редусина Р, выполняющего роль датчика обратной связи во вспомогательной следящей электрогидравли­ ческой системе управления производительностью гидронасо­ сов ГН.

Роль датчика главной обратной связи ГО выполняет вращаю­ щийся трансформатор ВТР, связанный с валом гидродвигателя. Датчики внутренней обратной связи Р и главной обратной связи ГО электрически соединены последовательно, так что фазы сигна­ лов на их выходах складываются.

Последовательно, с указанными выше датчиками, включается вращающийся трансформатор ВТР для ручного управления при работе, а также для установки нулевого положения программы. Таким образом, на вход УВТ поступает сигнал в виде фазы, рав­ ный сумме трех сигналов от датчика внутренней обратной связи и главной связи и вращающегося трансформатора. В фазовом дискриминаторе ФД этот суммарный сигнал сравнивается с рабо­ чим сигналом, поступающим с магнитной ленты. В общем случае сумма этих сигналов должна равняться нулю. На вход редусина Р подается опорный сигнал от генератора Г с частотой / = 250 Гц, считанный с магнитной ленты и усиленный в усилителе УОН опорных напряжений.

На станке предусмотрено также ручное управление перемеще­ нием рабочих органов. Регулировка величины подач осуществля­ ется поворотом рукоятки регулятора скорости PC. В качестве регу­ ляторов скорости использованы вращающиеся трансформаторы. Как только рукоятка PC смещается из своего нулевого положения, замыкаются контакты конечного выключателя и срабатывает реле PI1. Контакты реле размыкают главную обратную связь и пере­ ключают систему управления на внутреннюю обратную связь, которая обеспечивает регулирование производительности гидро­ насосов. Таким образом, поворачивая рукоятку PC на определен­ ный угол (в одну или другую сторону), можно задавать требуемую величину перемещения стола3 ползуна или шпиндельной бабки.

Выше указывалось, что внутренняя электрическая редукция редусина равна 15. При повороте блока цилиндров насоса на 12° ротор редусина также повернется на 12° и редусин может попасть в так называемый ложный нуль (12° х 15 = 180°), что может привести к потере управления системой.

Для исключения этого явления система управления гидропри­ водами включена так, что но окончании цикла блок цилиндров, а следовательно, и ротор редусина возвращаются в нулевое поло­ жение. Управление осуществляется кулачками, закрепленными на роторе редусина, и конечными выключателями. Ограничение хода исполнительных органов осуществляется конечными выключате­

лями. Приспособление на столе базируется в поперечном направ­ лении по среднему пазу, а в продольном направлении — по калиб­ рованному отверстию ф 20 мм, которое одновременно является и на­ чалом координат по осям X и У. Началом координат по оси Z явля­ ется точка верхнего крайнего положения шпиндельной головки.

Токарный станок 1К62ПУ (1К62ФЗ-С1) с числовым программ­ ным управлением спроектирован на базе станка 1К62. Станок по­ зволяет производить обработку тел вращения любого профиля в один или несколько проходов. Станок имеет два резцедержате­ ля — передний и задний. Схема станка показана на рис. X X III.20. Скорость резания на станке не программируется. Требуемые час­ тоты вращения шпинделя, в пределах 12,5—2000 об/мин, устанав­ ливаются вручную, посредством коробки скоростей. В станке отсутствуют коробка подач, механизм фартука и ходовой валик. Продольная и поперечная подачи осуществляются шариковыми ходовыми винтами от гидромоторов Гі и Г2 (гидроусилители), ко­ торые управляются шаговыми электродвигателями Д х и Д г. В

588

станке применена разомкнутая система контурного управления с шаговыми двигателями. Программа записывается на девятидо­ рожечной магнитной ленте шириной 35 мм.

В программе фиксируются данные, определяющие траекторию движения режущего инструмента, величины подач, глубину реза­ ния, число проходов, очередность работы переднего и заднего рез­ цов.

При перемещении ленты в протяжном механизме 1 блок 2 маг­ нитных головок считывает программу и подает импульсы на усили­

шим разнообразием — от простейших револьверных головок на 6—8 инструментов до автоматических многоярусных магазинов, содержащих иногда свыше 100 инструментов. Создаются также многопозиционные компоновки многооперационных станков *. Такие многоцелевые станки обеспечивают полную автоматизацию обработки при высокой концентрации операций и широкой универ­ сальности станка. На них можно выполнять операции, которые

* Такие станки называют «обрабатывающие центры».

589

свойственны многопозиционной автоматической линии станков. На рис. ХХШ.21 приведен внешний вид координатно-сверлиль­ ного станка с программным управлением и автоматической сменой инструмента. Станок предназначен для сверления, зенкерования, развертывания, нарезания резьбы метчиками, растачивания и фре­ зерования.

Станок оснащен фазово-импульсной числовой системой про­ граммного управления. Программы записываются на пятидоро­ жечной перфоленте. Программируются все перемещения, скорость вращения шпинделя, выбор инструмента. В магазине размещается 28 инструментов. Для коррекции перемещения шпиндельной головки после замены или переточки инструмента на станке имеется штеккерная панель. Точность координатных перемещений стола и салазок ±0,02 мм, шпиндельной головки ± 0,1 мм.

На рис. X X III.22 показан продольно-фрезерный станок 6305Ф4 с горизонтальным шпинделем, с числовым программным управле­ нием и инструментальным магазином Горьковского завода фре­ зерных станков. Станок предназначен для многооперационной обработки корпусных деталей. Дисковый инструментальный мага­ зин объемом на 24 инструмента. Смена инструмента осуществляется автоматически по программе. Станок снабжен круглым поворотным столом. Перпендикулярность боковой поверхности к основанию 0,05 мм на длине 500 мм; соосность отверстий, расточенных с двух противоположных сторон 0,05 мм на длине 500 мм; класс чистоты обработки уб.

Одесский завод прецизионных станков выпускает сверлильно- фрезерно-расточные станки с числовым программным управлением и автоматической сменой инструмента. На рис. X X III.23 показан сверлильно-фреэерно-расточный станок 24.3ВФ4. Станок бескон­ сольный с вертикальным шпинделем 1. Инструментальный магазин 2 барабанного типа на 30 инструментов. Смена инструментов произ­ водится автооператором (манипулятором) 3. Стол 4 может переме­ щаться в продольном направлении и вместе с салазками 5 — в по­ перечном направлении. Станок предназначен для получистового и чистового фрезерования плоскостей, сверления, зенкерования, растачивания, развертывания и нарезания резьб метчиками по заданной программе. Программа записывается на восьмидорожеч­ ной перфоленте. Датчиками обратной связи служат фотоимпульс­ ные устройства. Пределы частот вращения шпинделя 40— 2500 об/мин. Пределы подач стола 3,15—2500 мм/мин. Точность установки координат 12 мкм; некруглость обработанных отверстий 3 мкм; постоянство диаметра в продольном сечении 6 мкм; класс чистоты обработки у 6 — у 7.

Принципиальная схема автооператора для автоматической смены инструмента приведена на рис. X X III.24. Для смены инстру­ мента рычаг 7 поворачивается вокруг оси / — I, захватывает инструмент магазина и получает осевое перемещение для извле­ чения инструмента из магазина. После этого включается поворот

590

корпуса 2 вместе с рычагом 1 вокруг оси I I — II. При этом ось инструмента рычага / устанавливается параллельно оси шпинделя. Рычагу 1 с инструментом сообщается поворот, при котором второй конец рычага 1 захватывает инструмент шпинделя. Далее рычагу с инструментами сообщается осевое перемещение вдоль оси І —І для извлечения инструмента из шпинделя, затем поворот на 180° и снова осевое перемещение в противоположном направлении для постановки в шпиндель нового инструмента. После установки и закрепления инструмента в шпинделе рычаг 1 получает движе­ ния, противоположные описанным выше для установки инстру­ мента, изъятого из шпинделя, в гнездо магазина. Все движения в ме-

Рис. X X III.24. Схема автооператора для автоматической смены инструмента

ханизме осуществляются от электродвигателя Я. Поворот рычага 1 вокруг оси 1—/ осуществляется кулачком 4, осевое перемещение — кулачком 5, поворот корпуса 2 — кулачком 6 и рядом механиче­ ских передач. Принцип действия понятен из схемы.

На рис. X X III.25 показан горизонтальный фрезерно-свер­ лильно-расточный станок 6906ВФ4 с крестовым поворотным столом, числовым программным управлением и инструментальным мага­ зином. Станок предназначен для комплексной обработки корпус­ ных деталей с четырех сторон без переустановки. На станке можно производить получистовое и чистовое фрезерование деталей из чугуна, стали, цветных металлов и пластмасс.

Применение в станке следящей электроиндуктивной системы отсчета координат, установка в приводах главного движения и подач электродвигателей постоянного тока с широкоимпульсными преобразователями, использование направляющих качения и шари­ ковых винтовых пар в сочетании с высокой жесткостью станка

592