Проников А.С. 1995 Т.2 Ч.2 (830967), страница 23
Текст из файла (страница 23)
На рис. 9.15 показана в общем виде схема автоматической компенсации смещений шпинделя станка с ЧПУ вследствие теплового деформирования. Для этого станка были определены типовые законы из- 1)1. ИКР( Рис. 9.1о. Схема проведения компенсации смещения шпинделя из-за теплового дсформирования при разных частотах н времени его вращения на них 125 менения этих смещений для различных частот вращения шпинделя при нагреве и охлаждении станка. Автоматическая компенсация смещений шпинделя производится периодически через установленную для каждой управляемой оси координат величину Лг как при нагреве, так и при охлаждении станка.
Значение йн устанавливают, исходя из требуемой точности обработки и дискретности системы ЧПУ станка. При пуске станка и в начале обработки заготовки с частотой и, вращения шпинделя тепловые деформации шпинделя изменяются по типовому закону 1. При достижении смещения шпинделя йп производится его компенсация путем соответствующего смещения рабочего органа. Через время 11 осуществляется переключение частоты вращения шпинделя на пь на которой смещения шпинделя уже изменяются по типовому закону 2.
В период смены инструмента шпиндель не вращается, происходит охлаждение и смещение по типовому закону 4. При дальнейшей работе шпинделя на частоте пя происходит смещение шпинделя по типовому закону 2 и при достижении значения этого смещения, равного Ль также производится их компенсация. Аналогично осуществляется автоматическая компенсация смещения шпинделя при его работе на частоте вращения аа, когда смещение шпинделя происходит уже по типовому закону 3. При длительной остановке шпинделя во время смены заготовки и при установке новой заготовки происходит охлаждение станка и смещение шпинделя по типовому закону 4 в течение времени 1а.
При смещении шпинделя на расстояние йч вследствие охлаждения станка производится компенсация этого смещения путем перемещения рабочего органа на расстояние йч в обратном направлении. При дальнейшей работе станка компенсация смещений шпинделя производится аналогичным образом.
Структурная схема системы автоматической компенсации смещений шпинделя данным способом на фрезерном станке 6520ФЗ с устройством ЧПУ мод. Н-ЗЗ-!М показана на рис. 9.16. Система работает следующим образом. В микроЭВМ вводится код частоты вращения шпинделя с управляющей программы или с блока кодирования частоты вращения шпинделя (БКЧВ), МикроЭВМ, 126 Рнс.
9.!6. Структурная схема системы автоматической компенсации смешения шпинделя программным способом на станке с устройством ЧПУ мод. Н-ЗЗ-1М н микроЭВМ а1 Рис. 9.18. Упругяе деформации в тяжелых станках: а — в токврно-квруеельвов; б, е — в юрнвонтвльно- рветочвов Рис. 9.!7. Функциональная схема блока компенсации зазоров 127 имея в памяти все типовые законы изменения смещений оси шпинделя по координате У для всех частот вращения шпинделя, определенные заранее методом ускоренной оценки 1А.
с. 998092 СССР1, выбирает типовой закон для данной частоты и определяет через промежуток времени ге смещение оси шпинделя ~Ам и сравнивает его с установленным заранее шагом компенсации Л. При достижении йы значения Л микроЭВМ вырабатывает соответствующий импульс коррекции (1 или 2), который поступает на вход одного из устройств компенсации по цепи +У или — У. На другие входы устройства компенсации поступают соответствующие импульсы с ннтерполятора устройства ЧПУ. Принцип работы устройства компенсации основан на том, что оно не пропускает столько импульсов основной программы от интерполятора, сколько импульсов коррекции поступает от микроЭВМ.
С выхода устройств компенсации последовательности импульсов +У' или — У' поступают на соответствующие входы устройства управления шаговым приводом УУШП, которое управляет шаговым электродвигателем ШД привода подачи стола станка по координате У. Применительно к тяжелым станкам разработан и реализован способ компенсации погрешностей, обусловленных наличием зазоров в приводе подачи станка при применении кругового измерительного преобразователя 101 Разработанный и реализованный алгоритм управления предусматривает подачу в точках реверса рабочего органа на вход его следящего привода дополнительных импульсов, число которых соответствует зазорам. Функциональная схема блока компенсации зазоров показана на рис.
9.17. С устройства ввода управляющей программы на один из входов формирователя Ф поступает информация о направлении перемещения узла станка. При каждом реверсе формирователь выдает импульсный сигнал, который запускает генератор ГИ компенсирующих импульсов. Коммутатор К в зависимости от наличия сигнала на одном из входов формирователя Ф разрешает прохождение импульсов частотой +1, или — 1, для компенсации зазоров соответственно в положительном или отрицательном направлении.
Компенсирующие импульсы вместе с задающими импульсами из управляющей программы через устройство преобразования поступают на вход следящего привода и вызывают дополнительный поворот вала приводного двигателя на угол, необходимый для устранения зазоров в механической передаче привода подач. Число компенсирующих импульсов, выдаваемых генератором ГИ, определяется уставкой счетчика Сч, Значение уставки назначают по результатам измерений зазоров, не охваченных обратной связью. Испытания на станке 654РФЗ с ЧПУ показали, что составляющая погрешности обработки, обусловленная зазорами, может быть уменьшена до 10 — 30 мкм при зазоре в механической передаче б= =70... 80 мкм. В тяжелых металлорежущих станках важной задачей является компенсация упругих деформаций их узлов, которые возникают под действием внешних сил, веса перемещающихся узлов при изменении их относительного положения, сил, развиваемых зажимными устройствами, и др.
При этом упругие деформации могут колебаться от долей микрометра до нескольких миллиметров. Так, в одностоечном токарно-карусельном станке (рис. 9.18,а) с диаметром планшайбы 10 м н максимальным диаметром обрабатываемой поверхности 20 м упругие деформации узлов составляют: стойки ! 5~=1,25 мм, консоли б бэя~1 мм, планшайбы 4 (при нагрузке Р 3000 кН) ба=0,05 мм. Упругие деформации станины 3 зависят от жесткости фундамента. Очевидно, что допустимое отклонение от прямолинейности перемещения суппорта 2 в горизонтальной плоскости, равное 0,06 мм, невозможно обеспечить без дополнительных конструкторских и технологических мер. В тяжелых горизонтально-расточных станках при выдвижении пинали 2 (рис.
9.18, б) со шпинделем происходят упругие деформации как самой пиноли 2, так и опоры 1 пиноли в шпиндельной бабке (рис. 9.18, в). Снизить упругие деформации можно путем увеличения жесткости деталей за счет выбора рациональных сечений деталей, правильного их оребрения и назначения материала, выбора оптимальной схемы нагружения корпусных деталей, а также создания рациональной формы рабочей поверхности направляющих, обратной той, которая возникает при ее упругом деформировании (путем шабрения, шлифования, регулирования специальных планок). Наряду с этим в тяжелых станках применяются системы компенсации упругих деформаций путем разгрузки деформируемых деталей от веса подвижных узлов (рис. 9.19) и путем уравновешивания подвижных узлов (рис.
9.20). На рис. 9.19, а показана схема уменьшения упругих деформаций направляющих 2 поперечины ! в результате ее разгрузки под действием веса суппорта 3, когда его вес передается не на направляющие поперечины, а на дополнительную балку 4 через гидроцилиндр б. Направляющие 2 поперечины ! в этом случае воспринимают только силу резания. При другом варианте (см. рис. 9.19, б) разгрузка консоли 2 одностоечного станка под действием веса суппор- 128 а) Рис. 9.19.
Схемы уменьшения упругих деформаций Разгруз- кой от веса подвюкных узлов: о — а првмевевием дополввтельвоа селии; б — твдроцилиидром с тросом Рис. 9.20. Схемы уравновешивання подвижных узлов станка: л, б — саответствевво тидроцилиидром м тоосом; е †тидроцв- лввдиом е |свввоиоа влвииоа та 1 и самой консоли производится путем применения натяжения троса 8 гидроцилиндром 4.
Компенсация переориентации шпиндельной бабки при изменении вылета ползуна и прогиба самого ползуна основана на управлении их разгрузкой, осуществляемой также с помощью тросов и гидроцилиндров. На рис. 9.20 показаны три варианта выполнения такой компенсации. В первом варианте (рис.
9.20,а) при увеличении вылета ползуна 1 возрастает натяжение троса 3 гидроцилиндром 2. Во втором варианте (рис. 9.20,б) при вылете ползуна 1 возрастает давление в гидроцилинд- ре 3 и натяжение троса 2. В третьем варианте (рис. 9.20,в) при увеличении вылета ползуна 1 клиновая планка 3 смещает золотник 2, благодаря чему возрастает давление в гидроцилиндре 4 и соответственно увеличивается момент, действующий на шпиндельную бабку в направлении, противоположном моменту, возникающему под действием веса ползуна.
9.3. Механизмы н системы компенсации тепловых деформаций Задача компенсации заключается в уменьшении действия тепловых возмущений на показатели точности. При решении этой задачи следует учитывать условие сохранения других эксплуатационных показателей станка (жесткость, виброустойчивость, износостойкость). Влияние тепловых деформаций на точность обработки в зависимости от принципа организации механизма уменьшения деформаций и источника информации можно снизить следующими методами: уменьшением тепловых деформаций на основе структурных изменений в конструкции; источником информации являются исследовательские испытания опытного образца; использованием механизма компенсации тепловых деформаций на основе метода управления по жесткой программе; информацию получают из расчетов нли из практики эксплуатации прототипа; автоматическим управлением тепловыми деформациями в следящем режиме; информацию получают при работе станка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
