Проектирование автоматизированнь1х станков и комплексов (831033), страница 21

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 21)

Особенности электроприводовподачВ настоящее время наиболее широко известно применение для электро­привода подачи станка с ЧПУ современных электродвигателей постоянногои переменного тока ( синхронных и асинхронных), а также шаговых. От вы­бора электродвигателя зависит обеспечение всех технологических режимовобработки и необходимых динамических характеристик электроприводаподач станка с ЧПУ, а следовательно, и конструкция механической частипривода.Одной из особенностей электроприводов подач станков с ЧПУ (рис.3.12)является непосредственное соединение вала электродвигателя М через муф­ту1с ШВП, которая используется для преобразования вращательного дви­жения вала электродвигателя в поступательное перемещение стола2.Датчикобратной связи ДОС применяется для автоматического регулирования пара­метров перемещения стола.

Для улучшения компоновки электропривода натокарных станках часто используют зубчатую ременную передачу.М, F, 11,•· ·ПреобразовательчастотыРис.3.12.Схема привода подач на основе роторного элек­тродвигателяПрименение линейных электродвигателей позволило максимально при­близить источник движения к зоне резания. Электромеханическое усилие,созданное неподвижным столом и движущимся поступательно узлом станка,непосредственно, без применения ШВП, передается столу станка.На этапах проектирования следящего электропривода подач выбирают:тип тока (постоянный или переменный);тип САР (цифровая или аналоговая);тип преобразователя (напряжения или частоты);параметрыточностиэлектроприводаспредварительнымопределениемэлементов исполнительного механизма;тип электродвигателя (постоянного тока, асинхронный или синхронный);тип датчика обратной связи с возможностью встраивания его в конструк­цию электропривода.116Приводы станков3.3.3.2.

Преобразователичастоты для приводов подачИсключительная роль при создании электропривода подач для станка сЧПУ принадлежит частотному регулированию, которое устраняет многочис­ленные недостатки устаревших механических электроприводов. При регули­ровании частотыfнапряжения требуются электронные преобразователи ча­стоть1, работающие в соответствии с известной из электротехники формулойпгде п-= 60f/z,частота вращения ходового винта привода;z-число пар полюсов васинхронном электродвигателе.Особенностью САР с преобразователем частоты является применениеспециализированных интегральных схем, микропроцессорных наборов и дру­гих средств микроэлектроники. Современные микропроцессорные транзи­сторные преобразователи способны регулировать частоту вращения асин­11хронного электродвигателя от 2 ...

3 мин~ до 6 ООО ... 8 ООО мин~ •Блок-схема преобразователей с аналоговым управлением подачей фирмыSiemensпоказана на рис.3.13.Для удобства конструирования, наладки и об­служивания она разбита на модули, производством которых заняты отдель­ные фирмы. Система регулирования аналоговыми модулями электроприводаподачи с применением трехфазного сервомотора М синхронного типа изме­няет его частоту вращения при участии вспомогательного адаптивного регу­лирования токаIэлектродвигателя. Обратные связи по частоте вращения иуглу поворота вала осуществляются с помощью тахогенератора ТГ и датчи­ка положения ротора ДПР.

Установка значений угла поворота вала и егочастоты вращения производится через стандартизованный интерфейс. Та­ким образом, регулировка по частоте вращения вала возможна лишь присоответствующей регулировке момента на валу электродвигателя.Аналоговое управление приводом подач широко применяется в станко­строении. Регулятор скорости РС (см. рис.3.13)вращения вала действует всоответствии с уравнением:Лпгде п, пфакт -=п-пФакт,заданная и фактическая частота вращения вала соответственно.счттч1 Факт]U(n)Рис.3.13. Блок-схема аналогового преобразователя частоты3.3.Следящие электроприводы подач117Применение регулятора тока РТ в электроприводе подач обусловлено ра­ботой синхронного электродвигателя на предельных по моменту (току) ре­жимах. Широтно-импульсный модулятор ШИМ предназначен для преобразо­вания входных синусоидальных сигналов в прямоугольные определеннойчастоты.

Силовая часть преобразователя частоты СЧПЧ содержит ведомыйинвертор на транзисторах, которые открываются при наличии тока управле­ния на базах. В целях предотвращения неправильного включения транзисто­ров применены специальные диоды. Ведомый инвертор обеспечивает реку­перацию электрической энергии в сеть при переходных режимах.С появлением мощных сигнальных процессоров и датчиков обратныхсвязей типа резольверов Р стало возможным значительное улучшение точно­сти электроприводов подач и их надежности (рис.3.14).С помощью САРцифровыми модулями привода подач вьшолняется специфическое для каж­дой оси регулирование тока электродвигателя (как аналогового, так и шаго­вого), а также частоты его вращения (блоки РТ и РЧ).Устройствопсчпчсвязи,___ _ _ _ _ _ _ _ _ _- i УстройствоДСУсвязиРис.3.14. Цифровая САР модулями привода подачОт приводной шины управления ШУ, содержащей входные данные длямногих различных приводов станков, информация в двоичном коде поступаетпо каналам регулятора скорости РС и регулятора тока РТ в блок управления,представляющий собой широтно-импульсный модулятор ШИМ.

При работесиловой части преобразователя частоты СЧПЧ, которая выполнена на шеститранзисторныхключах,шунтированныхбыстродействующимидиодами,обеспечивается ограничение тока короткого замыкания, возникающего вовремя запирания диодов. Максимальный ток силовой частиние300100А, напряже­В. Данный электропривод подач содержит устройство и канал до­полнительной системы управления ДСУ, обеспечивающий подналадку при­вода в адаптивном режиме (см.

рис.3.14).Блок-схемы некоторых преобразователей частоты для питания асинхрон­ных электродвигателей приведены в справочной литературе. Многие фирмывьшускают специальные каталоги, в которых представлены данные об асин­хронных и синхронных электродвигателях, системах ЧПУ, электроприводахи устройствах сопряжения для станков и промышленных роботов.1183.На рис.3.15Приводы станковпоказана САР современного электропривода. Она содержитряд модулей напряжения И и тока 1, вывод к измерительной системе и щупамЩ. Кроме пульта оператора ПО, расположенного у станка, система можетсодержать специальный пульт СП, связанный с ним по системе связиProfibusи предназначенный для введения данных. Микропроцессорные преобразова­тели частоты находятся в пульте управления ПУ синхронными и асинхрон­ными электродвигателями приводов подачSinumerik-840D.Программирова­ние возможно как с персонального компьютера ПК, так и с пульта оператораПО. Электродвигатели соединяются с пультом управления ПУ с помощьюспециальных усилителей.Сеть ~-ffo!БППУSinumerik-840DщСтанок11111ПОfProfibus ~СПК электродв игателям привода подаqРис.3.15.

Система Sinamics-S 120 для регулирования электро­привода подачСистемаSinamics-S 120 защищена от поломок всети питания отдельнымиблоками питания с соответствующими дросселями, сглаживающими высоко­частотные импульсы напряжения.Электроприводы подач, управляемые от системыSinamics-S120,чащевсего цифровые. Для программирования и общения с САР электроприводаприменен языкStep-7.Системы ЧПУ разных фирм обеспечивают до2 ООО кадров информации всекунду и имеют открытую архитектуру.

В одном электроприводе могут бытьустановлены два (аналоговый и цифровой) датчика обратных связей по ско­рости движения стола и его перемещению, работающие в средеWindowsвтокарных, фрезерных, координатно-расточных и других станках. САР приво­да подач поставляют в унифицированном (модульном) исполнении. Управле­ние электроприводом прямое с использованием ШИМ. Распространена об­ратная СВЯЗЬ по току.САР электроприводом подач снабжены, как правило, датчиками обрат­ных связей с частотой опроса40МГц, имеют резисторные (перестраиваемые3.3.Следящие электроприводы подач119в зависимости от процесса обработки) фильтры, оптимальные режимы разго­на и торможения. Системы, объединяемые с электродвигателями, имеютупреждающий просмотр кадров и инверсную кинематику (виртуальные оси),позволяющую просматривать выполнение кадров.

Большинство связей вэлектроприводах подач оптоволоконные, обеспечивающие соединение бло­ков цифрового привода.Чаще всего в системах сравнения используется специальный усилитель,который измеряет ток электродвигателя посредством вихретоковых преоб­разователей.Цифровыеусилителимогутуправлятьчетырьмя любымиэлектродвигателями, а также ШИМ и модулями усилителя, выполненными поспециальной транзисторной технологии.Синхронные и асинхронные двигатели снабжены резольверамидатчи­-ками обратных связей по положению и частоте вращения вала. Силовая частьпреобразователя частоты вращения вала электродвигателя, как правило,трехфазная,(рис.3.16).причемсамэлектродвигательвключенвсхему«звезда»Все силовые транзисторы заменены идеализированными ключамиК 1 , ••• ,~'которые замыкаются по командам от инвертора, представляющегоиз себя часть блока управления.Ин вертор+ о-----+--+-----+-+--~г---: к,и---,:11--- ----вРис.3.16.

Силовая часть преобразователя час­тотыОпределим форму фазных напряжений, поступающих на обмотки фаз А,В, С электродвигателя привода подач. Это должно быть трехфазное напряже­ние, фазы которого сдвинуты между собой на120°.Инвертор формирует напряжения открытия силовых транзисторов, пока­занные на рис3.17.Разобьем один оборот вала электродвигателя на6участ-1203.Приводы станковков (тактов) через п/3. В первый такт, как это видно на рис.3.16, срабатываютключи К 1 и К5 • Следовательно, обмотка фазы А электродвигателя подключа­ется к положительному полюсу источника постоянного напряжения в инвер­торе, а обмотка фазы В-к отрицательному. Напряжение И делится на этихобмотках поровну.

Обмотка фазы С отключена и напряжение на ней равнонулю.оРис.rt/33.17.2rt/3rt4rt/35rt/32rtФормирование квазисинусоидаль­ных напряжений в фазах электродвигателяПрослеживая работу транзисторных ключей шаг за шагом, приходим квыводу, что форма фазных напряжений соответствует графикам, изображен­ным на рис.3.17,а фазные напряжения представляют собой прямоугольныеимпульсы, сдвинутые на п/3. Поскольку любой электродвигатель приводаподач обладает инерционными свойствами, эти импульсы сглаживаются, об­разуя квазисинусоидальную кривую.3.3.3. Расчет параметрови выбор электродвигателяпривода подач токарного станка с ЧПУОт правильного выбора электродвигателя зависит обеспечение всех тех­нологических режимов обработки, а также конструкция механической частиэлектропривода подач. Упрощение кинематической схемы резко повышаетсобственную частоту электропривода, значительно снижает его общий мо-3.3.Следящие электроприводы подач121мент инерции и увеличивает допустимое для электропривода по условиямпрочности ускорение.Диапазон регулирования частоты вращения вала приводного электродвига­теля ограничен и сверху, и снизу.

Характеристики

Список файлов книги