Проников А.С. 1995 Т.2 Ч.2 (830967), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Обратимые процессы, при которых технические характеристики станка могут изменяться в определенных пределах, но не имеют тенденции постепенного ухудшения, приводят к снижению начальных па. раметров станка. Например, колебания температуры или изменение внешних нагрузок (в пределах упругих деформаций системы станка) влияют на показатели точности станка. В этих случаях автоматика может быть применена для придания станку функций восстановления начального состояния системы.
Широко известны устройства, которые стабилизируют условия работы механизмов. К ним можно отнести различные стабилизаторы давления, виброизоляторы, автоматически создающие условия для гашения колебаний, возникающих в машине. Способностью приспосабливаться к изменениям условий работы обладают, например, системы автоматического изменения режима работы шлифовальных станков при возрастании силы шлифования и другие системы с адаптивным управлением, терморегуляторы и компенсаторы термических деформаций, т.
е. те системы„которые реагируют на изменение условий работы станка. Необратимые процессы, происходящие в станке, например„изнашивание, коррозия, перераспределение внутренних напряжений в деталях, ползучесть, приводят к постепенному ухудшению его начальных параметров. В современных сложных машинах начинают использовать автоматику и для восстановления работоспособности, потерянной в результате протекания необратимых процессов. Создание систем для автоматической подналадкн оборудования и восстановления точности взаимного положения при изнашивании сопряженных деталей, автоматической замены износившегося инструмента, автоматической очистки и промывки механизмов привело к появлению станков нового поколения — саморегулируемых станков-автоматов.
В этих станках в единый агрегат связаны машина и механизм управления, которые не только надежно функционируют, но и обеспечивают высокие характеристики качества. При построении систем автоматической подналадки следует обращать внимание на скорость того процесса, вредное влияние которого необходимо устранить.
Процессы, протекающие с высокой скоростью (вибрации, изменения сил трения, деформирование вследствие изменения рабочих нагрузок и др.) сразу же снижают начальные (статические) характеристики станка. Существуют системы автоматической подналадки или стабилизации работы машин с функциями приспособляемости и зашиты от влияния выше указанных процессов на их устойчивую работу. В этих системах должен быть обеспечен непрерывный контроль изменяющихся параметров и возможность непрерывного регулирования (подналадки) механизмов станка.
Примером таких систем может служить, в первую очередь, система обратной связи в станках с программным управлением, которая корректирует влияние различных воздействий на правильность соблюдения заданного закона движения рабочего органа станка. К этой же категории относятся системы: автоматической подналадки подачи столов и суппортов станков из условия сохранения постоянной силы резания; автоматической защиты от вибрации машин путем измерения параметров вибрации и создания антивибраций, обратных по фазе; автоматического уравновешивания шпиндельного узла и заготовки детали для ликвидации, вредного влияния дисбаланса заготовки; функциональной разгрузки направляющих; автоматической подналадки стола зубофрезерного станка, уменьшающей влияние ошибок кинематической цепи и др.
Процессы, протекающие со средней скоростью (изменения температуры станка и окружающей среды, изменение влажности среды, изнашивание режущего инструмента) протекают во время непрерывной работы станка. Для систем автоматического управления этой группы характерны непрерывный контроль изменяющихся параметров и периодическая подналадка механизмов. Широко известны методы активного контроля деталей и методы компенсации износа шлифовальных кругов в станках, когда автоматически восстанавливается правильное взаимное положение инструмента и обрабатываемой заготовки.
Однако с помощью этих методов не всегда можно решить задачу сохранения точности обработки, так как исполнительное воздействие осуществляется, как правило, в заданном направлении, а влияние, например, температуры и других факторов может привести к новому взаимному пространственному положению отдельных. элементов станка. К устройствам для автоматической подналадки станков при воздействии на их параметры процессов средней скорости относятся температурные компенсаторы положения шпинделя координатно-расточных станков, механизмы автоматической замены вышедшего из строя инструмента, системы для создания регулируемого направленного теплового поля и др.
Процессы, протекающие с низкой скоростью, в первую очередь из-. нашивание, а также коробление корпусных деталей, загрязнение поверхностей трения, сезонные изменения температуры, приводят к постепенному, часто трудно уловимому искажению начальных параметров станка. Характерным для систем автоматической подналадки этой группы является периодический контроль параметров и периодическая подналадка механизмов станка. Эти системы должны автоматически включаться через определенный достаточно длительный промежуток времени и производить проверку параметров станка в течение небольшого периода времени. Если параметры станка изменились н вышли за допустимые пределы, то производится подналадка соответствующих рабочих органов.
В настоящее время при создании станков новых моделей появляется все большее число механизмов и систем, осуществляющих управление точностью обработки с использованием методов автоматического регулирования. Это связано с тем, что, чем сложнее машина и чем выше требования к ее параметрам, тем важнее наличие в ней таких механизмов и систем, которые обеспечивали бы ее надежную работу и высокие параметры качества. Рассмотрим примеры схем механизмов и систем управления точ,ностью обработки (см. рис. 9 1 и табл.
9.1). Информация, полученная в результате контроля выходных параметров станка, когда измеряется точность движения или положения рабочего органа, может быть использована для соответствующих коррекций. Пример управления точностью положения узла станка приведен 111 на рис. 9.2, где показано устройство для корректирования положения изделия на токарном станке в процессе обработки (Пат. 49-22509 и 49-22510 Япония). Датчик 1 контролирует угловое положение эталонного диска 2, установленного на шпинделе токарного станка.
Если возник перекос оси шпинделя вследствие теплового деформирования передней бабки в процессе обработки заготовки, то датчик подает сигнал, пропорциональный углу поворота пшинделя, в вычислительный блок 6 и далее в управляющий блок б, который приводит в действие сервод~вигатель 4 компенсирующего механизма. Передняя бабка 3 поворачивается на величину угла компенсации. В ряде случаев коррекция осуществляется самой системой. ! 7 2 — + г Рис. 9.3. Гидростатическая шпиндельная опора с саморегулироваиием положения оси шпинделя Рис. 9.2.
Устройство для коррекции ноложения оси шпинделя токарного станка в процессе обработки В качестве примера на рис. 9.3 показана конструкция гидростатической опоры шпиндельного узла с саморегулированием положения оси шпинделя [А. с. 158755 СССР). Масло в опору подводится так, что обеспечивается адаптивное управление положением с обратными связями по расходу смазочного материала.
Масло под давлением подается в кольцевую полость 1, а в несущие карманы 2 и 3 попадает через приемные камеры 5 и 7 и соответствующие каналы. Число камер равно числу несущих карманов, но соединены они между собой так, что каждая приемная камера питает противоположный карман. При смещении шпинделя под действием внешней нагрузки зазоры (щели) между шейкой шпинделя и соответствующим карманом изменяются, например зазор 6 увеличивается, а зазор 4 уменьшается. Тогда сопротивление масла в зазоре б и в камере 7 уменьшается, расход масла в камере 7 увеличивается, и масло поступает по каналу в камеру 3. В результате в камере 3 давление масла повышется, и ось шпинделя возв ащается в начальное положение.
ля коррекции взаимного аоложения формообразующих рабочих органов станка можно использовать целенаправленное силовое или тепловое деформирование злементов несущей системы. Существуют такие конструктивные решения, когда при выдвижении консольного ползуиа тяжелого станка и увеличении его прогиба к его передней опоре прикладывается дополнительная нагрузка, например, с помощью гидростатических или механических устройств. В результате точность положения инструмента увеличивается до 3 — 5 раз. Если изменение заданного положения инструмента или обрабатываемой заготовки связано с тепловыми деформациями станка, то соот- ветствующая коррекция может быть осуществлена на основании контроля температуры в специально выбранных точках несущей системы станка и выработки необходимых кома~яд исполнительным механизмам подналадки. Пример такой системы применительно к фрезерно-расточному прецизионному многоцелевому станку приведен на рис.
9.4. Рис. 9.4. Схема автоматической коррекции Рис. 9.5. Схема автоматической положения шпнндельиой головки станка при коррекции взаимного положе- тепловых деформациях системы ния рабочих органов станка аа счет управления его теплонымн полями Несущая система станка рампой конструкции, обеспечивая высокую жесткость, подвергается тепловым деформациям вследствие тепловыделения в основном в шпиндельной бабке и в зоне резания. Датчики температуры, установленные на шпиндельной бабке 1 и колонне 2, передают сигнал в корректирующее устройство 6, которое связано с системой б ЧПУ станка и силовым распределительным щитом 4.
Получен~ный в результате обработки показаний датчиков управляюший сигнал осуществляет с помощью сервопривода 3 коррекцию положении шпиндельной бабки по всем трем осям, что сутцественио повышает точность обработки (погрешность положения инструмента может быть уменьшена в 3 — 4 раза). Такие системы, однако, не могут полностью восстановить точность пространственного взаимного положения формообразующих узлов станка, например компенсировать отклонение от перпендикулярности оси шпинделя к рабочей поверхности стола.
Этого можно достичь, применяя метод управления тепловыми полями корпусных деталей станка, за счет целенаправленного охлаждения или нагрева отдельных зон [А. с. 189281 СССР). Схема такой системы показана на рис. 9.5. В результате тепловыделения в опорах и приводе шпинделя 1 корпус бабки 2 нагревается неравномерно и происходит отклонение от перпендикулярности оси шпинделя к плоскости стола 7. В процессе работы станка положение оси шпинделя проверяется с помощью измерительной головки б, периодически извлекаемой из и~нструментального магазина нли со стационарной позиции н устанавливаемой в рабочую позицию станка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
