Проектирование автоматизированнь1х станков и комплексов (862475), страница 20
Текст из файла (страница 20)
На втором уровненаходятся устройства связи с объектом через программируемые логическиеконтроллеры,связанные синдустриальными компьютерами.На третьемуровне находятся промышленные программируемые логические контроллеры, а также встраиваемые в персональные компьютеры модули, позволяющиенепосредственно к компьютеру подключать датчики и исполнительные механизмы. На четвертом уровне располагаются станции в виде совместимыхпромышленных компьютеров (IВМ РС).3.2. РЕГУЛИРУЕМЪIЕЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫМЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ3.2.1. Электроприводыглавного движенияНа станках с ЧПУ, как и на обычных металлообрабатывающих станках,все движения детали, инструмента и отдельных узлов выполняются различными приводами.
В соответствии с функциональными особенностями этихдвижений различают электроприводы главного движения, приводы подач иприводы, осуществляющие вспомогательные перемещения.Электромеханический привод включает в себя механическую систему,электродвигатель с датчиками обратной связи и преобразователь. Указанные устройства связаны с системой управления, причем на последнюю действует переменная сила резания.Основные технические требования к электроприводам главного движенияследующие:регулированиечастотывращения шпинделяобеспечения режимов резания;в длительном режиме для3.2. Регулируемые электромеханические приводы металлоре:жущих станков109обеспечение рационального режима пуска электродвигателя по определенному закону;обеспечение необходимого закона торможения с заранее заданными параметрами;реверсирование электродвигателя с необходимым торможением и разгоном;позиционирование угла поворота шпинделя вокруг своей оси.Особый класс составляют электроприводы главного движения, в которыхтребуется регулирование частоты вращения шпинделя с помощью электродвигателя (регулирование происходит вследствие использования многоскоростных электродвигателей, т.
е. с переключением обмоток статора). В такихслучаях применяют сравнительно простые схемы приводов, в которых, какправило, используют асинхронные электродвигатели и простейпше схемысиловых преобразователей.Важнейшее требование, предъявляемое технологами к электроприводамглавного движенияности (Р= const).-скорость должна регулироваться при постоянной мощЭто требование означает автоматическое поддержание постоянной мощности на валу шпинделя при всех режимах резания. Силовоерезание, всегда осуществляемое с малой скоростью вращения шпинделя п изначительной глубиной резания (большим моментом М), требует ту же мощность, что и чистовое резание, выполняемое с большой скоростью вращенияшпинделя на малой глубине, т.
е. электрическая мощность, забираемая из сети, остается постоянной.Постоянное увеличение мощности резания обусловлено совершенствованием технологии обработки, появлением нового, высокопроизводительногоинструмента.Для выбора технологии обработки дета-пJдли на станке с ЧПУ необходимо знать, какую предельную мощность на шпинделе икакой предельный момент способен развивать электропривод в процессе регулирования скорости, т.е.механическую характеристику привода сучетоммеханическойхарактеристики электродвигателя.Одним из важнейших показателей электродвигателя является жесткость р. Механическая характеристика синхронных электродвигателей наиболее жесткая и может бытьпредставлена в виде прямой (рис.мая1).(кривая3.10,пряУ асинхронных электродвигателей2)механическаядостаточно жесткаяхарактеристикана рабочем участке,поэтому такие двигатели нашли своепри-оРис.м,д3.10.Механические характеристики электродвигателей1103.Приводы станковменение в приводах станков.
Механическая характеристика электродвигателей постоянного тока с независимым и параллельным возбуждением (кривая 3) может быть представлена уравнениями прямых в отрезках. Наиболее«мягкие» механические характеристики типичны для электродвигателей постоянного тока с последовательным возбуждением.При выборе типа электродвигателя для привода металлорежущего станканеобходимо знать, что его механическая характеристика должна иметь видогибающей кривой по отношению к характеристике нагрузки (силы резания).Кроме того, жесткость механической характеристики должна быть максимально возможной, что следует из рассмотрения точности автоматическогорегулирования частоты вращения электродвигателя.Для электроприводов главного движения характерно регулирование частоты вращения при постоянстве мощности.
Однако при малых частотахвращения шпинделя это требование не может быть выполнено по условиямпрочности механических передач, ограничивающих передаваемый момент смаксимально допустимым значением. Усложнившиеся в последнее времятребования к таким приводам станков с ЧПУ изложены в стандартах(IEC 34,EN 60034).Устранение зубчатых передач в коробке скоростей шпиндельного узластало возможным при использовании преобразователей напряжения (дляэлектродвигателей постоянного тока) или частоты (для электродвигателейпеременного тока).Применение новых специальных электродвигателей асинхронного(синхронного) типа с преобразователями частоты, современных схемных решений и постоянных магнитов с высокой коэрцетивной силой позволило создать привод главного движения, обеспечивающий максимальное приближение к зоне резания.
Блок датчиков обратных связей в этом случае можетсодержать кроме датчиков частоты вращения и угла поворота шпинделя ещеи датчик моментов резания. Это позволяет рационально использовать дорогостоящий режущий инструмент.В последние годы появились электроприводы главного движения металлорежущих станков на основе асинхронных (синхронных) электродвигателейи преобразователей частоты, выполненных по принципиально различнымсхемам.
Существуют преобразователи, сконструированные на основе регулированияпонапряжениюи частоте,регулированияориентированнымэлектромагнитным полем и т. д.Рассмотрим блок-схему привода асинхронного электродвигателя типа 4Ас регулируемым комплектным частотно-токовым управлением. Подобнуюсхему используют в электроприводах главного движения станков с ЧПУ«Размер 2М» (рис.3 .11 ).Разность задающего напряжения Изад (заданная частота вращения шпинделя) и напряжения обратной связи Ио.с (его фактическая частота) формируетсигнал Иq, задающий ток в фазе статора электродвигателя и частоту ротора3.2. Регулируемые электромеханические приводы металлоре:жущих станков111Формировательопорныхсинусоидальныхсигналов1 измИо.сИqИцФормировательчастотыскольженияФормировател ьФормировательТрехфазныйамплитуды изаданиярегуляторфазы тока статорафазных токовтокаf~тf ро-,·Сумматор частоти формировательf,,- - - ~вримпульсовротораДатчиктокаЦифроаналоговыйКодРис.3.11.
Блок-схема асинхронногоФормирователь - - - - - - - ~частотыпреобразовательэлектропривода главного движения станка с системой ЧПУ «Размер 2М»(частота скольжения пропорциональна частоте ротора). В сумматоре частотпроисходит сложение частот ротора hО'Г и вращения fвr, что определяет частоту тока статора электродвигателя. Трехфазный регулятор тока формируетсинусоидальную кривую тока статора заданной амплитуды и частоты. В регуляторе тока сравниваются мгновенные значения заданного и фактическоготока статора. Сигнал управления инвертором изменяется не непрерывно, аскачкообразно с определенной дискретностью. Кривая фактического тока будет иметь вид ломаной линии, периодически пересекающей кривую заданноготока.
Вследствие этого обеспечивается синусоидальная форма кривых тока.На валу электродвигателя установлен бесконтактный датчик положения.Выходное напряжение этого датчика преобразуется в импульсы, которыеформируются затем в сигнал обратной связи по частоте вращения. В импульсном виде этот сигнал используется для геометрического сложения с сигналомчастоты тока ротора двигателя, а в аналоговом-для сравнения с заданнойчастотой вращения шпинделя.3.2.2. Выбор электродвигателяглавного движения станка с ЧПУПри выборе электродвигателя главного движения станка с ЧПУ необходимы следующие данные:ориентировочный максимальный вращающий момент на валу электродвигателя Мэд при резании в самых тяжелых условиях;1123.Приводы станковмаксимальная мощность на валу электродвигателя;режимы работы электродвигателя главного движения при разных нагрузках;тип электродвигателя (постоянного тока, асинхронный, синхронный, шаговый) и тип механической передачи (ременная, зубчатая и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
