- •27.1.1. Электропривод токарных станков
- •27.1.2. Электропривод продольно-строгальных станков
- •Расчет мощности электродвигателя главного движения
- •27.2. Системы электропривода металлорежущих станков
- •Электроприводы постоянного тока
- •27.2.1. Электроприводы постоянного тока
- •27.2.2. Электроприводы переменного тока
- •Электроприводы строгальных станков
27.2. Системы электропривода металлорежущих станков
Выбор типа электропривода, в основном, определяется необходимым диапазоном регулирования скорости, требованиями к жесткости механических характеристик во всем диапазоне регулирования скорости. В электроприводах металлорежущих станков различных групп применяются нерегулируемые и регулируемые электропривода.
Для токарных, сверлильных и подобного рода станков с синхронизацией главного движения и подачи при помощи механических коробок передач, а также для главного движения и подачи продольно-строгальных и других подобных станков при небольшой длине стола (L≤3м) применяют привода с асинхронным короткозамкнутым двигателем в сочетании с коробкой скоростей и электромагнитными муфтами.
Во всех других станках применяются различные типы регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока для каждого механизма станка. Для привода главного движения, как правило, применяют электропривода с двухзонным регулированием скорости, а для привода подач – с однозонным.
К электроприводам постоянного тока, выпускаемым промышленностью, относятся: ЭШИМ-1 на базе транзисторного преобразователя; ЭПУ-1 и ЭПУ-2 на базе тиристорных преобразователей серии БС. Технические данные этих электроприводов даны в таблице 27.1.
С начала 80-х годов в мировом станкостроении наметился переход от электроприводов постоянного тока к электроприводам переменного тока с бесконтактными электродвигателями: синхронными двигателями, (СД) для механизмов подачи станков и асинхронными (АД) для механизмов главного движения и вспомогательных механизмов. Цифровое и цифроаналоговое регулирование, микропроцессорное управление и развитая диагностика позволяют значительно повысить производительность, точность и надежность работы оборудования и обеспечить тем самым функционирование гибких производственных модулей (ГПМ) и гибких производственных систем (ГПС).
Таблица 27.1
Электроприводы постоянного тока
Параметры |
Электроприводы | |||||
Транзисторные |
Тиристорные | |||||
ЭШИМ-1 кассетного исполнен. |
ЭШИМ-1 модульного исполнен. |
Нереверсивные ЭПУ2-1 |
Реверсивные ЭПУ2-2 |
Реверсивные | ||
ЭПУ1-2 |
ЭПУ1-2Д | |||||
Назначение привода |
Подачи |
Подачи |
Подачи |
Подачи |
Подачи |
Гл.движ. |
Номинальный момент, Нм |
0,06-0,07 |
1,7-2,2 |
- |
- |
0,07-170 |
- |
Номинальная мощность, кВт |
- |
- |
0,25-4 |
0,25-4 |
- |
2,2-200 |
Продолжение таблица 27.1 | ||||||
Диапазон регулирования скорости |
При М=const 10000:1 30000:1 |
При М=const 10000:1 |
10000:1 |
10000:1 |
10000:1 |
10000:1 При Р=const 5:1 |
Наличие согласующего трансформатора |
Есть |
Есть |
Нет |
Нет |
Есть при U=110В |
Нет |
Максимальная скорость, об/мин |
2000-4000 |
2000 |
1500-3000 |
1500-3000 |
2000 |
3500-5000 |
Тип двигателя |
ДП, ДПУ |
ДПУ |
4П, 2П |
4П, 2П |
ДПУ, 2ПБВ |
4ПФ, 2ПФ |
Полоса пропускания, Гц |
100 |
100 |
10 |
10 |
35-40 |
20 |
Тип преобразователя |
БУК-б |
БУМ |
БС3101 |
БС3201 |
БС3203П |
БС3403Д |
Выпрямленное напряжение, В |
60 |
60 |
115, 230 |
115, 230 |
115, 230 |
230, 460 |
Номинальный ток, А |
4,8 |
4,8 |
5, 10, 25 |
5, 10, 25 |
25, 50, 100, 200 |
25-630 |
Технологические характеристики наиболее характерных электроприводов переменного тока, предназначенных для применения в станках, даны в таблице 27.2.
Таблица 27.2
Параметры |
Тип электропривода | |||||
Для механизмов подачи |
Для механизмов главного движения | |||||
Транзисторно-тиристорный ЭПБ-1 |
Транзисторный ЭПБ-2 |
Тиристорный с НПЧ ЭТС-1 |
Тиристорный с НПЧ ЭТА1-01 | |||
Номинальный момент (диапазон моментов) |
13-35 |
0,05-0,7 2,3-70 |
47-17 |
| ||
Номинальная мощность (диапазон мощности), кВт |
- |
- |
- |
3,0-265 | ||
Диапазон регулирования скорости при постоянных: моменте мощности |
10000 - |
10000 - |
10000 - |
10000 - | ||
Наличие согласующего трансформатора |
Нет |
Есть Нет |
Нет |
Нет | ||
Диапазон максимальных скоростей, об/мин |
1000-1500 |
2000-6000 1000-4000 |
1500 |
1000-2000 | ||
| ||||||
Продолжение таблицы 27.2 | ||||||
Полоса пропускания, Гц |
100 |
100 |
35 |
35-40 | ||
Двигатели:
|
Синхронный с возбуждением от постоянных магнитов (феррит) ЧС2П |
2ДВУ(рзм) ДВУ (феррит) |
4С2П (феррит)
|
Асинхронный 4ХД4, АД4, 4АММЧП |
Ниже приведены функциональные схемы наиболее характерных из этих приводов и их краткие описания.
В настоящее время, в связи с появлением новых сверхпрочных режущих материалов, возможно осуществлять высокоскоростную обработку. Применение технологий высокопроизводительной обработки, требует высоких частот вращения механизмов главного движения (шпиндели) и высоких динамических характеристик механизма подач.
В конструкциях привода главного движения высоко скоростных станков при максимальных частотах вращения шпинделя более 10000об/мин практически невозможно использовать электродвигатель с механической редукцией. Поэтому, в этих станках применяются устройства типа «мотор-шпиндель», в которых ротор электродвигателя вмонтирован непосредственно на валу шпинделя.
В мотор-шпинделях применяются, в основном, встроенные асинхронные двигатели, питающиеся от высокочастотных преобразователей, с широким диапазоном регулирования частоты вращения с постоянством мощности. Имеются также разработки синхронных (вентильных) двигателей.
Для повышения динамических характеристик механизмов подачи на таких станках применяют линейные двигатели. В механизмах подачи, в основном, нашли применение линейные двигатели, разработанные на базе асинхронных (индукторных) и синхронных (вентильных) двигателях. В обоих случаях трехфазная обмотка статора находится на суппорте, а ротор выполнен на направляющих в виде «беличьей клетки» для асинхронных двигателей и постоянных магнитов для синхронных.