Проников А.С. 1995 Т.2 Ч.2 (830967), страница 21
Текст из файла (страница 21)
В этом случае компенсация погрешностей производится линейным перемещением рабочих органов станка (или поворотом кругового стола). Но при этом компенсируются в основном только погрешности размеров изготовляемых деталей. Погрешности формы и расположения поверхностей компенсировать практически нельзя. Например, при отклонении от перпендикулярности оси шпинделя к плоскости стола при выполнении сверления, зенкерования, растачиваиия компенсация этой погрешности путем линейных перемещений стола либо невозможна (при сверлении и зенкеровании), либо приводит к относительному смещению инструмента и обрабатываемой поверхности и, как следствие, к ее искажению (при растачивании).
Во втором случае управление процессом компенсации погрешностей осуществляется формированием соответствующих управляющих сигналов для дополнительных исполнительных устройств с микроприводами. Это значительно усложняет рабочие органы станка, однако позволяет компенсировать не только погрешности размеров, но и погрешности формы и расположения поверхностей изготовляемой детали. Микропрнводы обеспечивают как угловые микроповороты шпиндельной бабки с инструментом или стола с заготовкой, так и линейные микроперемещения. В качестве таких микроприводов перспективно применение магнитострикционных приводов для автоматической компенсации погрешностей в прецизионных станках с ЧПУ.
С их помощью можно реализовать способ абсолютной (рис. 97,а) или относительной (рис. 9.7,б) стабилизации положений рабочих органов, несущих заготовку (рабочий стол 3) и инструмент (шпиндельная бабка 1). При абсолютной стабилизации оба рабочих органа устанавливают на магнитострикционных приводах 4, благодаря которым возможны пространственные смещения рабочих органов для компенсации погрешностей каждого рабочего органа. При относительной стабилизации (см. рис 9.7,б) магнитострикционные приводы 4 устанавливают только на одном рабочем органе 3.
Его положение регулируют с помощью магнитострикционных приво- Рис. 9.7. Схемы реализации способа абсолютной (а) и относительной (б) стабилиаа- пии положении рабочих органов станка с ЧПУ дов так, чтобы компенсировать погрешности его положения относительно другого рабочего органа 1. В качестве управляющей информации для систем ЧПУ 2 (см.
рис. 9.7) могут быть использованы либо непосредственно отклонения рабочих органов, либо вызывающие их факторы. Необходимо учитывать, что при компенсации угловых отклонений, например, рабочего органа т' (рис. 9.8) с инструментом ! поворотом стола тт' с заготовкой 2 на угол а с сохранением значения величины Л~ образуется линейное смещение Ь, которое следует также компенсировать. Информацию о компенсируемых погрешностях, необходимую для реализации управления процессом компенсации, можно получать двумя способами: по результатам расчетов нли предварительных экспериментальных исследований станка; с измерительных преобразователей в процессе функционирования станка.
Способ получения информации определяет вид компенсируемых погрешностей: систематических составляющих погрешностей; систематических и случайных составляющих погрешностей. Наиболее простой вариант автоматической компенсации погрешностей получается только при линейных смещениях рабочих органов станка по управляемым координатам Х, у, л (или круговых А, В, С) при использовании существующих на станке приводов подач рабочих органов. На рис. 9А показана система автоматической компенсации линейных смещений шпиндельной бабки станка вследствие теплового деформирования путем соответствующего линейного смещения стола, поперечины и шпиндельной бабки существующими на станке приводами по- 118 Рис. 93. Схема превращения угловых погрешностей в линейные дач по координатам Х, У, Я. Тепловые деформации определяются иа основе замеров температуры нагрева в характерных точках станка. На рис.
9.9 приведена система автоматической компенсации линейных смещений шпинделя вследствие теплового деформирования на многоцелевом станке с ЧПУ фирмы 011чеШ (Италия). Компенсация смещения шпинделя по координате У также производится линейным смещением стола с заготовкой существующим приводом подач по той же координате У.
Но она уже осуществляется на основе измерения непосредственно смещения шпинделя станка по координате У. а) г У й б К У Гт б) Рис. 9.9. Схема компенсации 1а) смещения Л шпинделя по координате У вследствие теплового деформирования в многоцелевом станке фирмы 011те111 и графики 1б) смещения шпинделя и салазок с обрабатываемой деталью 119 у ю и уг1 Рис. 9.10. Структурная схема автоматического управлении отиоснтельаым положением в пространстне фреем и стола станка: т — ввдукгианый даттвьт у — уаилмтель: У устройство среаневива У вЂ” ведающее устройство: З вЂ” исполввтельвый меканием Рис. 9.11. Механизм креплении фреем на шпинделе: à — фосеа; у, 3 — юароаые споры: а — пружина: У вЂ” вамервтельный диск; 6 — силовой диск; 7 — подюипвик толкателв; З— толкатель: у — оправка; ГΠ— шпимдель: Ы вЂ” шлицевав иуФта 120 Для этого в станке (см.
рис. 9.9, а) примерно на уровне оси шпинделя в кронштейне 1 шпиндельной бабки закреплен инваровый стержень 2, упирающийся в рычаг 3, расположенный в крайней левой части шпиндельной бабки и поджимаемый к стержню 2 пружиной через струну 4, накрученную на вал датчика б. При работе станка и смещении передней части шпиндельной бабки со шпинделем вправо вследствие нагрева инваровый стержень, имеющий очень малый коэффициент линейного расширения, смещается также вправо, рычаг 3 отклоняется и датчик 5 выдает в систему управления сигнал для коррекции сигнала управления, поступающего на привод подачи, который перемещает стол станка вслед за шпинделем на то же расстояние. Эффективность работы данной системы компенсации погрешностей станка была проверена экспериментально при исследовании тепловых деформаций рассматриваемого станка на вспомогательном ходу при п,=2780 мин '.
Измерялись отклонения шпинделя (индикатор А) и отклонение салазок стола (индикатор Б). Как показали исследования (см. рис. 9.9, б), при отключенной системе компенсации смещение А шпинделя относительно салазок стола вследствие теплового деформирования характеризовалось кривой 1 и достигало через 8 ч работы станка 120 мкм. При подключении системы компенсации относительное смещение шпинделя и салазок уже происходило по кривой 2 и за все время работы станка не превышало 20 мкм.
На рис. 9.10 показана структурная схема системы автоматического управления относительным положением в пространстве торцовой фрезы и стола с заготовкой на вертикально-фрезерном станке (8). Погрешности формы, относительного положения и размеров поверхности детали при торцовом фрезеровании возникают вследствие непрерывного изменения расстояния между режущими кромками фрезы и столом станка, а также поворотов фрезы относительно стола, вызываемого различными погрешностями станка и других элементов технологической системы.
Структурная схема, показанная на рис. 9.10, состоит из трех одинаковых контуров, каждый из которых включает два индуктивных датчика, два усилителя, схему сравнения, задающее устройство н исполнительный механизм. Каждый контур осуществляет стабилизацию с требуемой точностью расстояния между двумя противоположными точками, одна из которых принадлежит поверхности стола, а другая— поверхности измерительного диска, установленного на фрезе.
Таким образом, стабилизация в пространстве относительного положения фрезы и стола достигается путем одновременного управления тремя расстояниями между противолежащими тачками, принадлежащими диску на фрезе и столу. На рис. 9.11 показано крепление фрезы 1 в оправке 9 на шпинделе 10 станка и устройство ее поворота в двух перпендикулярных плоскостях вокруг шаровой опоры 2 и 3 и осевого перемещения при сжатии тарельчатых пружин 4. Передача крутящего момента от шпинделя к корпусу фрезы обеспечивается шлицевой муфтой 11. Исполнительный механизм б (см. рис. 9.10), преобразующий электрический сигнал отклонения от индуктивного датчика 1 в компенсирующее перемещение диска 6 (см.
рис. 9.11), представляет собой клиновой механизм с приводом от электродвигателя постоянного тока, крутящий момент которого преобразуется через ряд элементов в поступательное движение толкателя 8, подшипник 7 которого взаимодействует с силовым диском б. Три независимых электромеханических контура системы управления непрерывно фиксируют изменения в относительном положении фрезы и стола станка и при наличии отклонений, превышающих зону нечувствительности системы управления (5 — 8 мкм), датчики, следящие за измерительным диском на фрезе н столом, регистрируют сигналы и передают их через усилители и устройства сравнения исполнительным механизмам, которые сообщают фрезе перемещение и поворот, пропорциональные величинам сигналов и противоположные по направлению.
Аналогичная система автоматического управления относительным положением торцовой фрезы и стола с обрабатываемой заготовкой применена на многошпиндельном станке [6). На рис. 9.2 показана система коррекции положения обрабатываемого вала на токарном станке путем поворота шпиндельной бабки станка на необходимый угол специальным устройством. Разработка микропроцессоров и на их основе микроЭВМ с высоким быстродействием и большим объемом памяти, а также применение их в системах ЧПУ позволили реализовать функции управления приводами подач станка программными средствами и путем использования постоянно действующих программ коррекции, заложенных в памяти микроЭВМ, проводить в реальном масштабе времени коррекцию систематической составляющей погрешностей станка, зависящих от положения его рабочих органов во всей области рабочего пространства.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
