Белов М.П. - Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов (1249706), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Главным движением при фрезеровании является вращение фрезы; перемещение детали относительно инструмента представляет собой движение подачи. Быстрое перемещение стола, на котором укреплена деталь, и ускоренное перемещение шпиндельной бабки при наладке относятся к вспомогательным движениям. Шлифование производится, как правило, абразивными кругами, при этом каждое абразивное зерно в зоне обработки работает как резец, снимая стружку с детали в пределах определенного угла поворота. Главное движение при шлифовании — вращение шлифовального круга; поступательное перемещение круга относительно детали представляет собой движение подачи. Приводы. Основные и вспомогательные движения на станках выполняются от электро- и гидроприводов.
При использовании в приводе электродвигательного устройства он является электроприводом. Электроприводы наиболее распространены среди приводов основных движений. Электропривод главного движения имеет электродвигатель и коробку скоростей или редуктор в качестве устройства, передаюше- 253 го движения исполнительному органу станка Возможно отсутствие передающего устройства, когда двигатель соединяется непосредственно с исполнительным органом. Распространенными приводами главного движения станков являются приводы от одно- и многоскоростных АД с короткозамкнутым ротором со ступенчатым регулированием скорости путем переключения шестерен коробки скоростей. Переключения производятся дистанционно различными устройствами, из которых наибольшее распространение получили устройства с фрикционными многодисковыми электромагнитными муфтами, встраиваемыми в коробку скоростей, а также с электрическими исполнительными двигателями и гидравлическими механизмами.
Использование электропривода переменного тока со ступен, чатым регулированием скорости резания не может обеспечить полную производительность. Применение коробки скоростей со сложной кинематикой снижает точность работы станка и увеличивает его стоимость.
Поэтому привод главного движения выполняется в виде регулируемого электропривода с простым редуктором или двухступенчатой коробкой скоростей и дистанционным переключением. Для электроприводов главного движения шлифовальных станков и заточных станков, где требуется высокая частота вращения (6000 мин ' и более), применяются высокооборотные электро- приводы переменного тока.
Для этих станков используют специальные асинхронные двигатели с частотным управлением мощностью до 100 кВт, асинхронные высокоскоростные двигатели мощностью до 4 кВт и др. Мощность, развиваемая при резании, определяется скоростью резания и усилием резания. Усилие резания Г, определяется подачей и глубиной резания при неизменных материалах и форме резца и заготовки. Для приводов главного движения наиболее рациональным является способ регулирования скорости с постоянной мошностью, так как большим скоростям резания соответствуют меньшие усилия резания, а меньшим скоростям — ббльшие усилия.
Диапазон регулирования частоты вращения определяется пределами скоростей резания и диаметров обрабатываемых изделий. Это обусловлено тем, что на универсальных станках могут обрабатываться детали из различных материалов и разных размеров, в частности разных диаметров. Для обработки изделий одинакового диаметра из различных материалов необходимо обеспечить определенный диапазон регулирования скорости резания. С другой стороны, рациональная обработка изделий из одного и того же материала, но разных диаметров, требует постоянной скорости резания.
Соблюдение условия в = сопзг достигается регулированием скорости привода с диапазоном регулирования, определяемым ди- 254 л '(л"-л ) 100% лрр + п, где л„„и„— частота вращения соответственно при правом и левом направлениях. Отличительной особенностью главного привода для высоко- автоматизированных станков с ЧПУ является необходимость применения реверсивного привода даже в тех случаях, когда по тех- (4.35) 255 апазоном диаметров. Так, для токарных станков с диаметром устанавливаемых изделий 320...1000 мм требуемый диапазон регулирования частот вращения примерно 50: 1, а для токарно-карусельных станков с диаметром обрабатываемого изделия от! 250 до 4000 мм он доходит до 80: 1.
В станках с числовым программным управлением (ЧПУ) функции, выполняемые электроприводом главного движения, значительно усложнены. Кроме стабилизации частоты вращения, при силовых режимах резания требуются обеспечение режимов позиционирования шпинделя при автоматической смене инструмента и производстве легких долбежных и строгальных работ, а также возможность нарезания резьбы метчиками и резцами. Это неизбежно ведет к увеличению требуемого диапазона регулирования частоты врашения. Так, при требуемой точности позиционирования шпинделя 0,1% и максимальной частоте вращения двигателя 3000...5000 мин ' суммарный диапазон изменения частоты вращения должен быть не менее 10 000:!.
На скоростях ниже номинальных регулирование осуществляется с постоянным моментом. Таким образом получается двухзонное регулирование скорости. При небольшой мощности главного привода применяют однозонное регулирование скорости с постоянным моментом. Стабильность работы привода характеризуется изменением частоты вращения при изменении нагрузки, напряжения питающей сети, температуры окружаюшей среды и т.п. Погрешность регулирования определяется суммированием следующих отклонений: частоты вращения при изменении тока нагрузки на 0,4Т„,„по сравнению со значением 0,61„при номинальном напряжении питания и постоянной температуре окружаюшей среды (20 + 5) С; частоты вращения при изменении температуры окружающей среды от (20 + 5) до 45 'С при питании номинальным напряжением при номинальной нагрузке; частоты врашения при изменении напряжения питания на +10 % от номинального напряжения при холостом ходе и постоянной температуре.
Погрешность частоты вращения при изменении направления вращения определяется при холостом ходе привода, номинальном напряжении питания и температуре окружающей среды (20 ~ 5) 'С: нологии обработки реверс не требуется. Требование обеспечения эффективного торможения и подтормаживания при снижении частоты вращения и режимов поддержания постоянной скорости резания приводит к необходимости применения реверсивного привода с целью получения нужного качества переходных процессов.
В злектролриводах подач наибольшее распространение получили передачи «винт — гайка» или «шестерня — рейка». Применяются высокомоментные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов, рассчитанные на установку непосредственно на ходовой винт, что существенно сокращает механическую часть привода, снижает его момент инерции и повышает КПД. Для повышения производительности станков перемещение исполнительных органов в зону обработки осуществляется на быстрых ходах теми же электродвигателями подачи. Расширение технологических возможностей станков, а также использование твердосплавного и быстрорежущего инструмента обеспечили возможность проведения на одном станке различных технологических операций: фрезерования, сверления и растачивания; точения, сверления и растачивания и т.д.
Это привело к усложнению электроприводов подач. Увеличение скорости быстрых перемещений до 10 м/мин, снижение скорости установочных перемещений привело к значительному увеличению диапазона регулирования. Максимальная рабочая подача на современных многооперационных станках составляет 10... 30% скорости быстрых перемещений. Полный диапазон регулирования скорости в станках фрезерной, расточной и токарной групп составляет 100...!0000, а в карусельных расширяется до 30 000 ... 40 000. Реальный диапазон регулирования скорости привода подачи каждой оси в станках с ЧПУ при контурном фрезеровании бесконечен, так как минимальная подача по каждой оси в двух точках обрабатываемой окружности равна О.
Из-за неудовлетворительных динамических свойств регулируемого электропривода, особенно при возмущении по нагрузке, появляется шероховатость поверхности, поэтому важно обеспечить высокое быстродействие привода при подключении и отключении нагрузки, а также при реверсе двигателя под нагрузкой на самых малых частотах вращения (контурное фрезерование в режиме круговой интерполяции).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
