Требования к приводам подач

Требования предъявляемые к приводам подач станков с ЧПУ. Схема передачи винт — гайка качения. Беззазорная зубчатая передача.

Конструктивные особенности и узлы токарных станков с ЧПУ.

В системах числового программного управления станков шаговые двигатели используются для управления гидромотором, который усиливает вращающий момент и вращается с теми же шагами, что и вал шагового двигателя, кроме того, гидромотор сглаживает колебания, которые вызываются прерывистым вращением шагового двигателя. Гидромотор соединяется через передачу или непосредственно с ходовым винтом, перемещающим рабочий орган станка.

К приводам подач станков с ЧПУ предъявляются особые требования в части обеспечения равномерности движения подачи и точности установочных перемещений.

Передача винт — гайка скольжения обладает рядом недостатков: неравномерность вращения при низких скоростях, большой коэффициент трения, наличие зазоров в резьбе, низкий к. п. д. и др. Передача винт — гайка качения лишена этих недостатков, основными достоинствами этой передачи являются возможность полного устранения зазоров,низкий коэффициент трения, высокий к. п. д. и др.

Передача винт — гайка качения (рис. 120) состоит из винта 1, гайки 2, комплекта шариков 3 и устройства для возврата шариков 4. При вращении винта или гайки шарики, вращаясь вокруг своих осей, перемещаются по впадине резьбы. Для непрерывной циркуляции шариков предусмотрен канал их возврата.

Рис. 120. Схема передачи винт — гайка качения

В приводе подач перед ходовым винтом зачастую располагается редуктор, характеризующийся беззазорностью в зубчатых передачах, что достигается различными способами. Зубчатое колесо, приведенное на рис. 121, состоит из двух дисков 2 и 3 с зубчатыми венцами. Уменьшение зазора в зубчатом зацеплении шестерен 1, 2 и 3 достигается разворотом эксцентриковой втулки 4. После регулировки диски скрепляются винтом 5.

Рис. 121. Беззазорная зубчатая передача с выборкой люфта разворотом эксцентриковой втулки

Рис. 122. Беззазорная зубчатая передача, состоящая из косозубых зубчатых колес

На рис. 122 показано составное зубчатое колесо с косыми зубьями, расположенное на валу со шпонкой 4. Зазор в зацеплении с шестерней 1 регулируется подбором толщины полуколец 2 и 7 между двумя дисками 6 и 8 с зубчатыми венцами, взаимное положение которых определяется штифтами 3. После регулировки диски 6 и 8 скрепляются винтами 5.

Рис. 123. Привод поперечной подачи:

1 — каретка суппорта, 2 — поперечные салазки, 3 — фланец, 4 — зажимной винт клина, 5 — клин, 6 — корпус шариковой гайки, 7 — шариковый винт, 8 — уплотнения, 9 — пружина поддержания натяга, 10 — упорные подшипники, 11— кронштейны, 12 — радиальные подшипники винта, 13 — колесо, 14 — фланец крепления шагового привода, 15 — бесконтактный конечный выключатель подачи предварительного сигнала выхода на «ноль», 16 — шаговый привод, 17 — корпус, 18 — шестерня, 19 — втулка с пружинами, 20, 21 — втулка, 22 — гайка

Привод поперечной подачи станка с ЧПУ приведен на рис. 123. Поперечные салазки 2 перемещаются относительно каретки суппорта 1 передачей винт — гайка качения 6 и 7. Корпус гайки 6 крепится к поперечным салазкам фланцем 3, клином 5 и винтом 4. Шариковый винт установлен в каретке суппорта на подшипниках 12 и 10 и через зубчатую передачу 13 и 18 соединен с шаговым приводом 16.

Приводы главного движения

Основное преимущество приводов главного движения многооперационных станков заключается в возможности дистанционного автоматического изменения частоты вращения шпинделя, обеспечиваемого благодаря управлению приводом от системы ЧПУ. На этих станках производятся черновая и чистовая обработки поверхностей различных размеров, марок материалов, используется разнообразный режущий и вспомогательный инструмент. Все это приводит к необходимости обеспечения широкого диапазона регулирования частот вращения шпинделя. Высокая стоимость многооперационных станков и потребность в максимальной интенсификации обработки, т. е. в обеспечении более высокого съема обрабатываемого материала в единицу времени и сокращении машинного времени обработки детали, требуют применения приводных двигателей более высокой мощности, чем в главных приводах универсальных станков.

Кроме выполнения комплекса технологических команд конструкция привода главного движения, и прежде всего шпиндельного узла, должна обеспечивать длительное сохранение точности вращения шпинделя, а также суммарную жесткость, исключающую недопустимые-с точки зрения потребной точности обработки механические деформации.

К приводам главного движения предъявляют, кроме того, следующие требования: соответствие диапазона регулирования частотам вращения шпинделя, необходимым для осуществления быстроходных чистовых операций (с частотами вращения более 500 об/мин), предварительной обработки и позиционирования шпинделя; обеспечение долговременной работы при использовании номинальной мощности; обеспечение бесступенчатого регулирования частоты вращения и возможно меньшего числа механических передач переключения частот вращения; обеспечение минимального времени разгона и торможения в целях сведения к минимуму потерь времени при резьбонарезании и позиционировании шпинделя в режиме ориентированного останова.

Смотрите так же:  Обжалование постановления прокурора в суд

В состав привода главного движения входят двигатель привода, коробка передач или переключений, приводной вал которой соединен с двигателем муфтой, и шпиндельный узел. Конструкции приводов главного движения и входящих в них элементов постоянно совершенствуются в целях повышения уровня автоматизации выполнения технологических команд, производительности, надежности работы и диапазона регулирования частоты вращения.

Приводы главного движения имеют следующие функциональные признаки: уровень частот вращения шпинделя, вид привода, компоновка и конструкция шпиндельного узла. Уровень частот вращения зависит от типа станка, его размеров, особенностей и возможностей применения. Различают нормальный (до 3000 об/мин), повышенный (до 4000— 6000 об/мин) и высокий (до 10 000 об/мин и более) уровни частот вращения.

В многооперационных станках в качестве основных способов осуществления главного движения используются: переключения передач с помощью передвижных зубчатых колес и их блоков; смешанные переключения с помощью передвижных и сменных колес; переключения с помощью электромагнитных фрикционных муфт; изменение частоты вращения шпинделя с помощью многоскоростных двигателей и переключения электромагнитных муфт; бесступенчатое регулирование двигателей переменного тока изменением частоты тока питания и двигателей постоянного тока; переключение блоков зубчатых колес.

Таким образом, в приводе главного движения применяются нерегулируемый и регулируемый двигатели. При нерегулируемом двигателе благодаря использованию коробки передач сложной структуры частота вращения шпинделя изменяется ступенчато. Асинхронный электродвигатель наиболее надежен и прост в эксплуатации, выдерживает высокие нагрузки, не требует применения преобразователей и специальных усилителей, имеет сравнительно небольшие габаритные размеры и массу.

Общие требования к приводам

Общими требованиями для приводов являются следующие:

— Регулирование подач в широком диапазоне частот вращения;

— Обеспечение постоянного крутящего момента на рабочих подачах;

— Высокая стабильность поддержания установленной скорости резания;

— Высокая точность перемещения рабочего органа станка в широком диапазоне скоростей и в соответствии с заданной программой.

Требования к приводам подач:

— возможность дистанционного управления по командам ЧПУ;

— расширенный диапазон регулирования скоростей подач, обусловленный, с одной стороны, высокими значениями перемещений рабочих органов, а с другой – необходимостью осуществления малых, так называемых ползучих подач для более точного автоматического позиционирования;

— более высокая жесткость механической характеристики, необходимая для обеспечения бесскачкового перемещения на малых подачах;

— повышенная плавность перемещения рабочих органов;

— повышенная долговечность, обусловленная более интенсивной работой подвижных элементов привода;

— малая инерционность привода для станков, оснащенных контурным или универсальным устройством ЧПУ.

Электроприводы оснащаются устройствами защиты, которые должны обеспечивать отключение преобразователей приводов от сети, а также защиту двигателя и других элементов от перегрузок при аварийных режимах.

В станках с ЧПУ с электроприводами в качестве исполнительных органов применяются электродвигатели постоянного тока с регулированием частоты вращения в диапазоне от 1:1000 до 1:1400.

185.238.139.36 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

История станкостроения

требования к приводам подач

Требования к приводам подач, так же как и к приводам вращения шпинделей, обусловлены необходимостью высокой производительности и точности обработки. Производительность и точность МС определяются быстродействием, скоростью, мощностью и точностью привода подач. Диапазон регулирования подач определяется для МС необходимостью обеспечения минимальных подач при высокоточной отделочной обработке и при окончании позиционирования в заданные координаты. Производительность будет зависеть от скорости холостого хода и быстродействия привода при изменении направления перемещения и величины подачи при обходе контура детали.

Для большинства МС диапазон рабочих подач составляет 1 -2000 мм/мин, а скорость холостого хода 8 — 12 м/мин. В МС используют следующие приводы подач: электрогидравлические с шаговым двигателем и усилителем крутящего момента; гидродвигатели с управлением от сервоклапана; гидроцилиндр и золотниковое устройство с шаговым двигателем; двигатели постоянного тока с тиристорным управлением.

Электрогидравлический привод подач для мини токарного станка получил распространение благодаря простоте, отсутствию обратной связи по положению. Привод состоит из шагового двигателя и гидроусилителя крутящего момента.

Смотрите так же:  Приказ о увольнении осень 2019

Основные требования к станочным электродвигателям

Электрический двигатель — электромеханический пре­образователь электрической энергии постоянного или переменного тока в механическую энергию.

К станочным электродвигателям предъявляются высокие технико- экономические требования, такие, как значительный к.п.д. и надеж­ность, минимальный момент инерции, широкий диапазон регулиро­вания, высокая равномерность частоты вращения, большая перегру­зочная способность, жесткость механических характеристик, низкий уровень шумов и вибраций, невысокая металлоемкость на единицу мощности, сравнительно малая масса и пониженная стоимость.

Энергетические характеристики электродвигателей улучшаются вследствие совершенствования конструкций и применения высоко­качественных электротехнических материалов, а их динамические характеристики — в результате уменьшения массы вращающихся частей двигателя или увеличения отношения длины сердечника ротора к его диаметру.

Отечественная электротехническая промышленность выпускает электрические двигатели единых серий.

Одним из основных исполнений единых серий электрических двигателей переменного и постоянного тока — это двигатели общего назна­чения, которые могут применяться не только в станкостроении, но и в различных отраслях народного хозяйства. Выпускаются также и специальные серии двигателей, предназначенные для использования в определенных условиях.

В настоящее время электротехнические заводы нашей страны изготовляют двигатели постоянного тока серии 2П, асинхрон­ные двигатели единых серий 4А и АИ, синхронные электродвигатели серии СД-2 и др. Двигатели этих серий обладают высокими технико- экономическими показателями и по своим характеристикам не уступают двигателям, выпускаемым ведущими зарубежными фир­мами.

Двигатели постоянного тока и асинхронные электродвигатели вышеперечисленных единых серий широко используются в станко­строении. Двигатели приводов узлов и механизмов станков должны иметь вращающий момент, равный или незначительно превышающий момент сопротивления механизма при всех режимах работы; частоту вращения двигателя и диапазон ее регулирования, соответствующий скорости перемещения станка; конструктивно двигатель должен легко сопрягаться с узлом станка и быть надежно защищен от внешних воздействий, включая возможность попадания в него смазочно- охлаждающих жидкостей.

Правильность выбора того или иного электродвигателя определя­ется отсутствием его перегрева выше допустимой температуры и наличием необходимого вращающего момента при заданной частоте вращения для приведения узла или механизма в движение.

Электродвигатели привода главного движе­ния должны работать при максимальной мощности на любой ‘за­данной частоте вращения шпинделя. Однако большие вращающиеся массы, превышающие момент инерции самого двигателя главного привода, создают трудности при значительных изменениях инерцион­ных моментов нагрузки.

Для осуществления оптимальных режимов резания и максимальной производительности обработки двигатели главного привода должны иметь максимальный вращающий момент, от которого зависит стабильность нагрузки и возможность кратковременной перегрузки во всем диапазоне регули­рования привода.

Для двигателей приводов подач основными требо­ваниями, для повышения качества, точности, производительность обработки, есть ничто иное как независимость скорости вращения механизма от вращаю­щего момента и момента сопротивления, возможность осуществления больших ускорений, максимально широкий диапазон регулирования частоты вращения при высокой равномерности, особенно при работе на малых частотах вращения инструмента.

Таким требованиям удовлетворяют специальные двигатели постоянного тока — высокомоментные (например, серии ПБВ), малоинерционные серии ПТГ, а также шаговые электродви­гатели серии ШД.

К двигателям, используемым во вспомога­тельных приводах (например, электронасосах), предъявля­ются дополнительные требования, связанные с простотой конструк­ции, дешевизной и надежностью. В качестве таких двигателей приме­няют в основном трехфазные асинхронные двигатели с коротко- замкнутым ротором серии 4А.

При эксплуатации станочных электродвигателей необходимо сле­дить за их чистотой, в особенности обмоток и коллектора (у дви­гателей постоянного тока), они не должны быть загрязнены как с внешней, так и с внутренней стороны, в них не должна попадать влага, пыль, масло.

Требования к приводам подач

Основные требования, предъявляемые к станочным приводам

Требования к электроприводам и системам управления станками определяются технологией обработки, конструктивными возможностями станка и режущего инструмента.

Основными технологическими требованиями являются обеспечение:

самого широкого круга технологических режимов обработки с использованием современного режущего инструмента;

наибольшей точности обработки;

высокой чистоты обрабатываемой поверхности;

высокой степени повторяемости (стабильности) размеров деталей в обрабатываемой партии.

Удовлетворение всем этим и другим требованиям зависит от характеристик станка и режущего инструмента, мощности главного привода и электромеханических свойств приводов подач и систем управления.

Электроприводы подач

Расширение технологических возможностей и, в первую очередь, многооперационных, а также освоение нового твердосплавного и быстрорежущего инструмента обеспечили возможность проведения на одном станке различных технологических операций: фрезерование, сверление, растачивание и т.д. Это в свою очередь привело к усложнению приводов подач, вследствие увеличения вращающегося момента на валу двигателя, расширения диапазона рабочих подач и установочных перемещений, увеличения быстродействия привода, как при управляющем воздействии, так и при возмущении по нагрузке.

Смотрите так же:  Тгк-14 отчетность

В последнее время конструкция станков претерпела существенные изменения, вследствие значительного сокращения механической части привода подач.

Исключение коробки передач привело не только к сокращению механической части привода, но также к повышению коэффициента полезного действия и снижению момента инерции электромеханического привода. В связи с этим снизилась нагрузка на двигатель при холостых перемещениях и возросла составляющая от резания в общей нагрузке приводов подач. В большинстве современных станков средних размеров нагрузка на двигатель при рабочих подачах без резания составляет не более 20 — 30 % от номинальной.

Полный диапазон регулирования в станках фрезерной, расточной и токарной групп составляет 100 — 1000, а в карусельной расширяется до 30000 40000. Реальный диапазон регулирования привода подачи каждой оси станка с ЧПУ при контурном фрезеровании бесконечен, так как минимальная подача от каждой оси в двух точках обрабатываемой поверхности (окружности) равна нулю.

Скорость быстрых перемещений зависит от характеристик механической части привода, дискретности управления, максимальной частоты вращения приводного электрического двигателя, коэффициента усиления по скорости следящего привода и максимального значения ошибки, запоминаемой системой числового программного управления.

На небольших токарных и сверлильных станках, в том числе для сверления печатных плат с большим количеством операций и малым ходом, наибольшее значение имеет быстродействие привода и систем ЧПУ. В этих случаях часто производительность ограничена самим станком.

Система ЧПУ также вносит ограничение минимального времени разгона и торможение привода. Как известно, система может запомнить ограниченную ошибку между заданным и действительным положением координатных осей станка. Эта ошибка в разных системах составляет от ± 5мкм до ± 10мкм. Из-за неудовлетворительных динамических свойств регулируемого электрического привода, особенно при возмущении по нагрузке, появляется недопустимая шероховатость поверхности, поэтому весьма важно обеспечить высокое быстродействие привода, особенно при сбросе и наброске нагрузки, а также при реверсе двигателя под нагрузкой при самых малых частотах вращения. Стабильность характеристик комплектного электропривода при достаточно большом коэффициенте усиления определяется стабильностью входного усилителя и датчика скорости — тахогенератора. Причем наибольшая нестабильность имеет место при малых частотах вращения, когда полученный сигнал соизмерим с дрейфом нуля усилителя и падения напряжения в щеточном контакте тахогенератора.

Таким образом, основные требования, предъявляемые к современным станочным электроприводам следующие:

минимальные габариты электрических двигателей при высоком вращающем моменте;

высокая максимальная скорость;

значительная нагрузочная способность в режиме кратковременной и повторной кратковременной нагрузке;

широкий диапазон регулирования;

высокая стабильность характеристик и, в первую очередь усилителей и тахогенератора;

высокое быстродействие при апериодическом характере переходных процессов разгона и торможения;

высокое быстродействие при наброске и сбросе нагрузки и при реверсе под нагрузкой на самых малых частотах вращения;

высокая равномерность движения при различной нагрузке на всех скоростях, вплоть до самых малых;

высокая надежность и ремонтопригодность;

удобство конструктивной установки двигателя на станке и встройки преобразователей в шкафы и ниши станков;

малые габаритные размеры и расход активных материалов;

небольшой расход дефицитных материалов;

простота наладки, ремонта и эксплуатации;

высокая унификация узлов отдельных элементов;

высокая экономичность и малая стоимость.

Как видно из перечисленных требований совмещение всех их в одном устройстве принципиально не возможно. Поэтому при проектировании и применении станочных приводов в каждом конкретном случае удовлетворение одним требованиям достигается в ущерб другим.

Обоснование модернизации

Шпиндель, система охлаждения, смазки и вентиляции работают от асинхронных двигателей и являются неуправляемыми.

По истечении лет электрооборудование отработало свой ресурс и вышло из строя.

Нехватка финансовых средств на предприятии обуславливает неполную замену станка, а лишь отдельные его части: замена шагово-гидравлического привода.

Основными недостатками привода являются: низкие динамические показатели.

В качестве приводов подач в станках с ПУ, в настоящее время, большое применение, находят тиристорные преобразователи (ТП).

Основное преимущество ТП — высокий КПД (95 — 99%) и высокое быстродействие (они практически безинерционы), ремонтопригодность.

ремонт электропривод станок преобразователь