Проектирование автоматизированнь1х станков и комплексов (831033), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Виды мехатроm1ых модулейИсполнительные блоки, которые представляют собой узлы, обеспечивающие определенную степень подвижности рабочим органам станка, в своюочередь подразделяют на блоки главного движения, подачи и вспомогательных перемещений.В зависимости от типа сообщаемого движения различают модули вращательного и линейного движения.Исполнительные блоки главного движения могут быть выполнены в видемотор-шпинделя или мотор-редуктора.
Мотор-шпиндель представляет собойшпиндельный станочный узел, на валу которого смонтирован ротор приводного двигателя вращения. Типовым конструктивным решением его являетсяэлектрошпиндель, представляющий собой регулируемый электродвигатель,непосредственно к валу которого закрепляют режущий инструмент или де-942.Проектирование станковталь. Электрошпиндель может быть выполнен на магнитных опорах (в этомслучае он является типичным мехатронным модулем).С позиции электромеханического преобразования энергии линейные двигатели подразделяют:на плоские линейные двигатели синхронного и асинхронного типа;П-образные (пазовые) линейные двигатели;цилиндрические линейные двигатели.Развитие станкостроения привело к созданию оборудования новой концепции на основе механизмов с параллельной кинематической структурой.От оборудования с традиционной последовательной компоновкой его отличает снижение степени последовательного сопряжения подвижных блоков,более широкие технологические возможности, меньшая металлоемкость, более высокая надежность, точность и жесткость, а главное, снижение степенипоследовательного сопряжения подвижных блоков при использовании мехатронных модулей.Простейшим представителем оборудования с параллельной кинематикой является бипод (рис.2.22) -плоский механизм с двумя параллельнымикинематическими цепями.
Выходноезвено у него имеет две степени свободы (как правило, два перемещения). Ползунывертикальныхработающиелей,установленные в1,направляющих3иотлинейных двигатепередаютдвухкоординатноедвижение выходному звенуштанги2через4.Триподы, обладая трехстепеннойподвижностью, позволяют более полноиспользоватьпреимуществапараллельной структуры. Плоский триподявляетсяосновойпостроенияпрецизионного токарного модуля дляпатронной обработки деталей. КонстРис.2.22. Схема станка с механизмомперемещения шrшнделя типа биподрукциястанкапредусматриваетменениеповоротнойголовкиилиприревольвернойлинейнойрезцовойналадки с тангенциальным движением для смены инструмента.Гексапод позволяет ориентировать выходное звено по шести степенямсвободы, что является неоспоримым преимуществом станочных систем такойконцепции перед станками классической компоновки.
Существует множествоисполненийструктуртакогооборудования.Например,станокНЕХЕL(США), выполненный на основе гексапода, имеет объем рабочего пространства бООхбООхбОО мм.2.8. Тенденции развития металлорежущих станков и станочных систем95Контрольные вопросы1. Назовите основные этапы проектирования станков.2. Каковы основные критерии работоспособности станков?3. Что такое жесткость узла станка и жесткость станка?4. Назовите виды и причины вибраций в станках.5.
Какие требования предъявляют к конструкциям шпиндельных узлов?6. Каковы особенности расчета шпиндельного узла?7. Какие требования предъявляют к направляющим? Как выбирают формы их сечения?8. Укажите особенности расчета давлений в направляющих.9. Назовите экономические аспекты создания и принципыния конкурентоспособных станков.проектирова3. ПРИВОДЫ СТАНКОВ3.1. МЕТОДЫ ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯТЕХНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ В ПРОЕКТИРОВАНИИСТАНОЧНЫХ ПРИВОДОВЭтапы проектирования приводов станков с ЧПУ3.1.1.Проектирование станочных приводов с учетом их динамики состоит изнескольких этапов, поэтому его можно представить как процесс последовательного наращивания структуры привода.Построение структуры привода (рис.3.1)начинают с исполнительногомеханизма ИМ, который состоит из электродвигателя ЭД, редуктора Р инагрузки Н.
К исполнительному механизму добавляют усилитель мощностиУМ. Силовой привод может включать в себя жесткую обратную связь ЖОС,чаще всего механическую.г------------ т ------ 1- - - -, - -- - - - - - - - - - - - - - , - -- -~~!i-с_,г--- КФ1111111111i11УМ111Iр111жос 1111J1111l _ИМ____________иловои привод _______'-----~y (I)111L-----'----------~1 С~Ji........._..111- - - ~111---~~------'11111l _____________________________Скоростной контурJ1Путевой контур системы управленияРис.Затем3.1.
ОбобщеIПiая функциональная схема привода подач станка с lffiYстроятскоростнойконтурсиспользованиемизмерительнопреобразовательного устройства на базе датчика скорости. На рис.3.1такимдатчиком является тахогенератор ТГ. Далее разрабатывают путевой контур,который замыкается измерительным преобразователем :ИП перемещения илиположения рабочего органа технологической машины.973.1. Методы теории автоматического регулирования ...С учетом обобщенной схемы, приведенной на рис.3.1,последовательность расчета системы управления может быть представлена как последовательная (итерационная) процедура наращивания ее структуры (рис.3.2).Этапроцедура включает две ветви: расчетную и структурную, т. е.
для каждогоэтапа наращивания структуры привода проводят соответствующие расчеты.----Исполнительныйрасчетмеханизм!Силовой привод.ДинамическийСкоростной контур .расчетПутевой контурiРасчетТехнологическийточностиконтурiРасчетЭкстремальныйпроизводительностиконтурiРис.ЭнергетическийРас пределениеКонтур управления ГП М.функuий управленияКонтур управления ПТС3.2.Этапы проектирования приводов станков с ЧПУЭнергетический расчет предполагает выбор мощности исполнительногодвигателя с учетом характеристик нагрузки. При этом механическая характеристика исполнительного двигателя должна охватывать кривые зависимостичастоты вращения от момента нагрузки.
Далее выполняют динамическийрасчет силового привода (расчет параметров передаточных функций усилителя мощности и исполнительного механизма), скоростного контура (расчетпараметров скоростной обратной связи на базе тахогенератора) и путевогоконтура (расчет параметров передаточной функции корректирующего фильтра КФ).Технологический контур включает в себя либо позиционный, либо контурный привод подач и приспосабливающуюся систему управления, например адаптивную.
Для позиционного привода определяют законы позиционирования рабочего органа станка с учетом заданной погрешности и минимальноговременипозиционирования.Дляконтурногоприводаопределяютподачу по контуру при заданной контурной погрешности.Основной задачей при расчете экстремального контура привода подач является обеспечение максимальной производительности обработки на станке.На последнем этапе определяют оптимальное распределение функций управления при иерархическом представлении системы управления станочной си-983.стемы: измерительная системастанка•Приводы станковконтроллеры приводов••система ЧПУсистема управления гибким производственным модулем (ГПМ) игибкой производственной системой (ГПС).Динамические процессывсистеме управления могут быть описаныобобщенным линеаризованным дифференциальным уравнением п-го порядка:dnydn-lydydmudm- luan--+a,,_, - - l + ...
+a1-+aoy=bm--+ bm-ll + ... +dtndtndtdtmdtmdU+ Ь1 Здесь а;, Ь;, с;d qfdq-lfdfdtqdtq-dtdt+ ЬоИ + Cq - - + Cq-1 - 1 + ... + с1 --постоянные коэффициенты;управляющее воздействие;+ со/.(3.1)выходной сигнал;y(t) -U(t) -возмущающее воздействие.f (t) -Поскольку уравнение динамики системы автоматического управлениялинейное, то вьmолняется принцип суперпозиции, согласно которому уравнение(3 .1) можно разбить на два:/1d;yl,пd;Udti=Odt:2:а; -; = rь; -;i=O"d;y29i=Odti=O;d;fL а; --;- = L С; --; .dtПри анализе системы управленияиспользуютh(t); l(t)h(t),мынаединичнуюфункцию.функцияh(t)переходнуюфункциюописывающую реакцию систеступенчатуюЕдиничная1(t)ступенчатаяи переходная функцияпоказаны на рис.3.3,гдеh0-установившееся значение единичнойступенчатойфункции,максимальноегрешностьдиапазонh0),hmax -значение,8 -регулирования,регулирования2Л(±5 %еепоотопределяющий время tп окончания переходного процесса_ Для станочного привода переходную функоРис.цию определяют при подаче ступен3.3.Графики единичной ступенчатой и переходной функции САРчатого сигнала управления (разгонепривода).993.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
