Проников А.С. 1995 Т.2 Ч.2 (830967), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Формируются три потока информации: задающая информация, текущая информация о состоянии конструкции и информация рассогласования между этими двумя потоками. Сигнал рассогласования управляет компенсацией тепловых деформаций. Первые два вида методов не дают возможности воздействовать на результат компенсации.
Методы третьего вида обеспечивают возможность коррекции своих предыдущих действий. Влияние тепловых возмущений на точность зависит от конструкции и ее структуры (см. т. 1, гл. 7). Методы первого вида определяют пути уменьшения тепловых деформаций за счет изменения структуры.
К изменениям структуры относятся действия, при которых источник тепловых возмущений выносят за пределы несущей системы станка (баки с СОЖ, масляные баки и т. д.). В этом случае действие тепловых возмущений снижается, но возрастает площадь, занимаемая оборудованием. Если источник тепловых возмущений по каким-либо причинам вынести ие удается, осуществляют его изоляцию.
Как правило, изолируют сосредоточенные источники, например электродвигатели, гидробайки, баки с СОЖ, которые передают теплоту в несущую систему станка путем излучения и конвекции. На пути теплового потока устанавливают экран, который ослабляет тепловой поток, однако это приводит к тому, что условия работы источника ухудшаются. Кроме структурных изменений на компоновочном уровне находит применение метод структурных изменений за счет используемых материалов. На рис. 9.21 показана схема шпиндельной бабки координатнорасточного станка. Погрешности от смещения оси шпинделя зависят от расстояния Ь и коэффициента линейного расширения материала конструкции.
Шпиндельную бабку 1 со шпинделем 2 закрепляют на инваровых стержнях 3. При работе шпинделя образующаяся теплота посту- 130 пает в конструкцию. Ось шпинделя смещается относительно стойки 4. Инваровые стержни с малым коэффициентом линейного расширения стабилизируют тепловое деформирование конструкции. В результате изменение расстояния между стойкой и осью шпинделя в 10 раз меньше, чем в обычной конструкции. Применяют станки со встроенными холодильными системами, На Рис.
9.21. Компенсация тепло- Рнс. 9.22. Холодильная си- Рис. 9.23. Термосимметаых деформаций с помощью ин- отема рваная конструкция стан- яароиой рамы 'ка рис. 9.22 приведен пример одной из таких систем. Шпиндель 1 шлифовального станка работает на гидростатических подшипниках. Масло в подшипники поступает из магистрали 2, а слив осуществляется по магистрали 5.
При работе гидросистемы масло в ней нагревается, что приводит к изменению взаимного положения оси шпинделя 1 и основания 4. Для уменьшения тепловых деформаций масло охлаждают с помощью холодильника 3. Для уменьшения влияния тепловых деформаций конструкции на точность применяют термосимметричную конструкцию. Термосимметричность означает равенство условий протекания теплового деформирования слева н справа от осн шпинделя 1 (рис. 9.23), но в противоположных направлениях. Равенство условий достигается за счет геометрических параметров конструкции (А и  — расстояния от оси до мест закрепления передней бабки), мощности н места расположения источников 2 и 3 тепловыделения. В практике станкостроения встречаются такие компоновочные решения, когда без дополнительных затрат решается вопрос компенсации тепловых деформаций (рис. 9.24). В случае компоновки, показанной на рис.
9.24,а, погрешность (Л) положения вершины резца вдоль оси шпинделя противоположна разности деформации станины (Лет), направленной в одну сторону, и деформации винта (Ла), которая направлена в другую сторону: а=Лет †. В случае компоновки, показанной на рис. 9.24, б, погрешность Л=Ла. Одним из факторов, который приводит к тепловому деформированию несущей системы станка, является неравномерность его нагрева.
В станке действует сосредоточенный источник теплоты 1 (рис. 9.25), в результате чего формообразующие узлы 2 изменяют взаимное положение. С целью уменьшения тепловых деформаций формируют каналы 3 для прохождения воздуха. При движении воздух нагревается источником 1 н прн дальнейшем прохождении нагревает станину. Компенсация тепловых деформаций возможна путем изменения направления действия теплового потока. На рис. 9.26,а показана схема в+а ле Рис. 9.25. Конструкция стола с равномерным распределением теплоты Рис.
9.24. Компоновка станка с минимальными деформациями в направлении формообрааова- ния формообразующих узлов. Для уменьшения разности температур стенок создают поток 2 (рис. 9.2б„б) теплого воздуха в направлении к задней стенке. Существенным шагом в развитии методов компенсации является использование «тепловых труб». Действие этого механизма основано на мперекачиванни» теплоты от сильно нагретых основных формообразующих узлов (например, шпинделей) к узлам менее нагретым и менее ответственным. Когда исчерпаны возможности уменьшения деформаций за счет структурных изменений переходят к методам с применением регулирования по программе.
Основой такой программы является информация, а) Рис. 9.26. Компенсация тепловых деформаций иамененнем направления теплового потока Рис. 9.27. Компенсация деформаций смепгеннем начала отсчета вертикального плоскошлифовального станка, у которого в станине расположен сильно действующий источник 1 тепловых возмущений. Действие источника таково, что тепловой поток подогревает переднюю стенку стойки. В результате разницы температур передней и задней стенок воа-. никают деформации, изменяющие точность взаимного расположения получаемая расчетными методами путем предварительных исследований или в результате эксплуатации.
При этом получают информацию о законе изменения исследуемой величины (среднее значение, разброс значений). При составлении программы регулирования ориентируются, как правило, на среднее значение деформаций. Нагрев конструкции приводит к смещению уровня настройки за счет деформаций корпуса, например, бабки и передаточных механизмов относительно станины (рис. 9.27). В круглошлифовальных станках тепловое деформирование приводит к смещению уровня настройки на размер. Смещение Л (рис. 9.27, а) зависит от деформации Л, винта механизма подачи, которая, в свою очередь, зависит от его длины й К смешению Л, добавляется деформация бабки Лз.
С целью уменьшения смещения уровня настройки Л устанавливают дополнительный кронштейн (см. рис. 9.27,б), через который прокачивают масло, проходящее через опоры шпинделя,. Деформации Л„ кронштейна направлены в сторону, противоположную деформированию винта и бабки. Это приводит к уменьшению суммарных деформаций. В станках с ЧПУ возможна компенсация тепловых деформаций. На основании априорной информации, как правило, полученной на основе предварительных исследований или в результате эксплуатации, определяют зависимости деформаций конструкции от режимов обработки. Эти зависимости вводят в виде коррекции основной управляющей программы. При работе станка скорректированная программа управляет формообразованием и компенсирует погрешности, возникающие в результате теплового деформирования с помощью исполнительных механизмов станка.
К недостаткам такой компенсации относится то, что компенсация производится лишь по управляемым координатам, в то время как погрешности, возникающие в результате угловых изменений, формирующих отклонение формы и расположения, остаются неучтенными. Общий недостаток всех систем регулирования по жесткой. программе — регулирование по средней величине и зависимость от погрешностей, возникающих в результате неучтенных явлений и процессов. Следующая группа методов объединяет методы, в которых информация о тепловом состоянии станка поступает в систему управления станка при обработке данной заготовки. Программа управления формируется исходя из заданных требований к точности обработки. Канал обратной связи служит для получения информации из станочной системы о процессе образования погрешности или изменения параметров источников возмущения. В качестве исполнительных механизмов в настоящее время используют электродвигатели, термодинамический привод, магнитострикционный привод с использованием пьезоэффекта и упругих свойств материалов (см.
подразд. 6.4). В большинстве случаев компенсирующее устройство воспринимает рабочие нагрузки, возникающие в конструкции. Поэтому необходимо выбрать место установки такого устройства. Системы компенсации тепловых деформаций в режиме следящего управления для компенсации отклонения размера используют в тех случаях, когда есть звено, в котором одним движением удается осуществить компенсацию. Это возможно в тех станках, где используется гидравлический следящий привод [А. с.
673763 СССР) (рис. 9.28). Изменение уровня настройки происходит вследствие разницы теп- 133 Рис. 9.23. Система управления точностью размера 5 4 Рис. 9.30. Система получения информации о тепловом состоянии конст- рукции Рис. 9.29. Устройство для получения информации о деформациях шпин- деля 134 ловых деформаций следящего золотника 2 и его корпуса. Это приводит к смещению уровня настройки размера обрабатываемого отверстия„так как изменяется количество масла, вытекающего из цилиндра подачи 1. К основной линии следящего гидрораспределителя, определяющего положения золотника, подсоединен дроссель р, ширина щели которого автоматически регулируется в функции температуры масла.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
