1. Вступ

В приводах подачі швидкість регулюється при постійному моменті, тому в них найпоширеніші регульовані електрогідравлічні і електричні приводи постійного та змінного струмів.

Розширення технологічних можливостей верстатів і, в першу чергу багатоопераційність, а також освоєння нового твердосплавного інструменту забезпечило можливість виконання на одному верстаті різних технологічних операцій : фрезерування, свердління, розточування, точіння тощо. Це призвело до ускладнення приводів подач, збільшенню обертового моменту на валу двигуна, розширення діапазонів робочих подач, збільшенню швидкодії приводу і т.п.

Приводи подач, зазвичай, виготовляють реверсивними. Силові схеми – виконуються, в основному, тиристорні багатофазні керуючі випрямлячі або транзисторні широтно-імпільсні перетворювачі. Останні забезпечують найбільшу швидкодію, максимальний діапазон регулювання і найкращі енергетичні характеристики.

Використання високомоментних двигунів, порівняно невеликих розмірів, дозволило суттєво скоротити механічну частину коробки подач, а в деяких випадках і повністю виключити її з верстата, завдяки установці двигуна безпосередньо на ходовий гвинт.

Виключення коробки подач з вузлів верстату забезпечує не тільки скорочення механічної частини приводу, а й збільшення ККД і зниження інерційного моменту. В зв'язку з цим, зменшилося навантаження на двигун при переміщенні на холостому ході і збільшилася складова сили різання при загальному навантаженню на привод подачі. У більшості верстатів середніх розмірів навантаження на двигун при робочих подачах без різання, тобто на переміщення, складає не більше 20…30% від номінальної.

В процесі обробки, сили різання можуть змінюватися в широкому діапазоні, що викликає значні коливання навантаження на привод. Це зумовило підвищені вимоги до статичної і динамічної жорсткості привода подачі.

Збільшення швидкості прискорених переміщень і зниження швидкості робочих переміщень значно збільшило діапазон регулювання. Максимальна робоча подача в сучасних багатофункціональних верстатах складає 10…30% швидкості прискорених переміщень.

Повний діапазон регулювання подач в токарних, фрезерних та розточних верстатах 100…10000; в карусельних верстатах – 30000…40000. Реальний діапазон регулювання приводу подач кожної осі у верстатах з ЧПК при контурному фрезеруванні безкінечний, так як мінімальна подача по кожній осі в двох точках оброблюваної окружності рівна нулю.

Швидкість прискорених переміщень залежить від характеристик механічної частини привода, максимальної частоти сигналу керування приводом від системи ЧПК, дискретності сигналів керування, максимальної швидкості двигуна, коефіцієнта редукції передачі від двигуна до виконавчого органу, коефіцієнта підсилення по швидкості слідкуючого приводу і обмежень, що вносяться системою ЧПК.

Мінімальна швидкість приводу визначається швидкістю робочих переміщень.

Особливо високі вимоги висуваються до динамічних характеристик приводу за керуючим впливом. Через недостатні динамічні властивості регульованого електроприводу збільшується шорсткість поверхонь, тому дуже важливим є забезпечення високої швидкодії приводу при навантаженні і без нього, а також при реверсі двигуна під навантаженням на найменшій частоті обертання.

Стабільність параметрів позиціонування і обробки в значній мірі залежить від стабільності характеристик електромеханічної системи приводу подачі, котра визначається стабільністю її ланок і, в першу чергу, приводу, датчика положення та ПЧПК. Стабільність характеристик приводу при достатньо великому коефіцієнту підсилення визначається стабільністю вхідного підсилювача і датчика швидкості – тахогенератора.

Іншим фактором, який впливає на стабільність показників, а відповідно і на ідентичність параметрів при обробці партії деталей, є характер перехідного процесу по керуючому впливі в замкнутих системах слідкуючого і регулюючого електроприводів. При періодичному перехідному процесі, при русі в одну сторону люфти в механічних вузлах не розкриваються, відсутній вплив гістерезису, що суттєво поліпшує стабільність характеристик і точність позиціонування та обробки.

Приводи подачі класифікують за такими ознаками:

• за видом напівпровідникових силових пристроїв:

• тиристорні – на основі реверсивних керуючих випрямлячів;

• транзисторні – на основі реверсивних широтно-імпульсних перетворювачів.

• за числом приводів, виготовлених як одне ціле:

• однокоординатні (одноосьові);

• багатокоординатні (багатоосьові).

В склад електроприводу входять:

• електродвигун постійного струму із збудженням від постійних магнітів або з електромагнітним збудженням із вбудованим датчиком швидкості; електродвигун може бути із вбудованим датчиком температурного захисту, датчиком шляху, електромагнітним гальмом;

• силовий напівпровідниковий перетворювач, який забезпечує перетворення напруги змінного струму в напругу постійного;

• силовий трансформатор (автотрансформатор), що слугує для узгодження напруги мережі з напругою двигуна, обмеження струму короткого замикання в приводі і зниження впливу перешкод, або реактор струмообмеження;

• комутаційні дроселі, які зменшують взаємний вплив приводів при багато осьовому використанні та живлення їх від одного силового трансформатору;

• автоматичний вимикач, який призначений для вимкнення приводу від мережі при аварійних режимах [1].

Показник	Значення
Діапазон регулювання швидкості, об/хв	1000…10000
Тип двигуна	ПБВ, 2П, ПБСТ, ШТ
Номінальний струм перетворювача, А	40, 100, 200
Кратність максимального струму	6
Полоса пропускання, Гц	32
Силова схема перетворювача	3-фазна мостова реверсивна з роздільним керуванням групами вентилів
Структурна схема електроприводу	2-контурна система підпорядкованого керування з ПІ-регуляторами струму і швидкості
Габаритні розміри перетворювача, мм	400?350?500
Тип узгоджуючого трансформатора	ТСП, ТТ
Потужність узгоджуючого трансформатору, кВА	8…63
Тип зглажувального дроселя	ДС-25, ДС-100
Габаритні розміри зглажувального дроселя, мм	144?120?159

Табл.1.1 Технічні параметри тиристорного перетворювача БТУ 3601