Лекция 4 Приводы станков с чпу
4.1 Общие сведения о приводе станков с чпу
Приводы металлорежущих станков предназначены для осуществления рабочих, вспомогательных и установочных перемещений инструментов и заготовки.
В связи с развитием числового управления станками каждое движение чаще всего осуществляется от своего отдельного источника — электрического или гидравлического двигателей различных типов, обладающих своими особенностями, определяющими области рационального применения.
В состав электропривода входит: электродвигатель, силовой преобразователь, питающий двигатель, регуляторы, обеспечивающие требуемое качество регулирования, датчики обратной связи.
Существует тенденция применения в станках модульного комплектного электрооборудования для осуществления всех движений, что существенно упрощает автоматизацию станков, их стыковку с системами числового управления.
4.1.1 Классификация электроприводов
По назначению: главного движения; движения подач; вспомогательные.
По возможности регулирования: с автоматическим бесступенчатым регулированием в широком диапазоне за счет изменения частоты вращения двигателя; с ограниченным регулированием частоты вращения двигателя и механической коробкой передач.
По способу регулирования: с постоянным моментом; с постоянной мощностью; двухзонные.
По роду двигателя: с двигателем переменного тока; с двигателем постоянного тока.
К каждому виду привода, с учетом служебного назначения станка, предъявляют свои специфические требования по передаче силы, обеспечению постоянства скорости, ее изменения и настройки, точности перемещения и погрешности позиционирования узла, быстродействию, надежности, стоимости, габаритным размерам.
Для обеспечения возможности изменения скорости главного движения и движения подач в широком диапазоне по управляющей программе привод станка с ЧПУ должен быть регулируемым с бесступенчатым регулированием – то есть позволять плавно непрерывно изменять скорость в процессе работы станка без его остановки.
Регулируемый привод – это электромеханическая система, обеспечивающая автоматическое изменение скорости по управляющей программе в заданном диапазоне регулирования с определенной точностью и быстродействием.
Основные достоинства приводов с бесступенчатым регулированием — повышение производительности обработки за счет точной настройки оптимальной скорости резания, возможность плавного изменения скорости во время работы, простота автоматизации процесса переключения скоростей.
В станках применяют следующие способы бесступенчатого регулирования скоростей главного движения и движения подачи:
1. Электрическое регулирование производится изменением частоты вращения электродвигателя, который приводит в движение соответствующую цепь станка.
2. Гидравлическое регулирование применяют главным образом для регулирования скоростей прямолинейных движений (в строгальных, долбежных, протяжных станках), реже — для регулирования вращательного движения с помощью гидромоторов при изменении расхода жидкости.
3 Регулирование с помощью вариаторов
4.1.2 Регулирование скорости вариатором
Патент на вариатор был выдан в конце XIX века! Более того, первый вариатор придуман в 1490 году. Его автором оказался добродушный бородач Леонардо да Винчи.
Механические вариаторы находят применение в кинематических цепях некоторых станков (например, настольно-сверлильных) для бесступенчатого изменения передаточных отношений. Вариаторы позволяют с большой точностью регулировать скорость перемещения исполнительных органов без их остановки, что используется в случаях точной настройки режима обработки или при необходимости сохранения постоянной скорости резания, например при изменении диаметра обрабатываемой поверхности.
Диапазон регулирования обычно 3—6, реже 10—12. Иногда передаточное число вариатора недостаточно для достижения требуемой скорости рабочего органа механизма подачи. В таких случаях устанавливают дополнительные понижающие зубчатые и цепные передачи или ставят редуктор.
Обычно привод компонуют в единый унифицированный блок, в который входят электродвигатель, вариатор и редуктор. Такое исполнение упрощает сборку и ремонт станков.
В
ариаторы
бывают клиноременные, цепные и фрикционные.
Схема привода с клиноременным вариатором
Принципиальная схема привода с использованием клиноременного вариатора и редуктора показана на рис. 41. На валу электродвигателя 1 жестко закреплен конический диск 2, а другой диск 3 установлен с возможностью осевого перемещения под действием пружины 4. Между дисками расположен клиновой ремень 5. Он передает крутящий момент от электродвигателя двум аналогичным по конструкции дискам 6 и 7, установленным на входном валу червячного редуктора 9. Диск 7 можно перемещать в осевом направлении от индивидуального электродвигателя через промежуточные передачи или вручную рукояткой 8. Если половинки ведущего шкива сдвинуть, они вытолкнут ремень наружу - радиус шкива, по которому работает ремень увеличится, следовательно, увеличится и передаточное отношение. А если половинки ведомого шкива, наоборот, раздвинуть, то ремень провалится внутрь и будет работать по меньшему радиусу - передаточное отношение уменьшится. Если оба шкива будут в промежуточном положении, то передача станет прямой.
Настройку заданной скорости вращения выходного вала производят на ходу при включенном электродвигателе. Клиновой ремень вариатора работает в тяжелых условиях и быстро изнашивается.
Для повышения надежности и стабильности скорости вращения применяют цепной вариатор, у которого вместо ремня имеется специальная многорядная цепь из стальных звеньев. Цепь с дисками помещают в герметичный корпус, в который заливают масло