Кузнецов Ю.Н. Станки с ЧПУ (986783), страница 24
Текст из файла (страница 24)
4. (ТРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИВОДОВ И РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК РАБОЧИХ ОРГАНОВ СТАНКОВ С ЧПУ 4.1. Структура привода станка Приводы станков предназначены для осуществления движений: главного, подач и вспомогательных. Эти движения могут быть независимые н строго согласованные, определяющие простую или сложную разветвляющиеся структуры 142). Обобщенная структура привода металлорежущего станка включает (рис. 4.1): 1) двигатель (Дв) вращательного или поступательного действия; 2) звенья, устройства и механизмы передачи движения — передаточные механизмы (ПдМ); 3) звенья, устройства и механизмы преобразования движения — преобразовательные механизмы (ПрМ); 4) исполнительный рабочий орган (РО); 5) устройства управления (УУ), обеспечивающие включение, !И гЬ сагрмовйввя Ряс, 4,1, Обойцеяквя структура привода неталлорежущего станка 150 — а %д т бб 5(б Рис. 4,2.
Примеры модульных приводов главного движения фирмы «ролике, где шпиндель является ротором электродвигателя постоянного тока: о — ллн токарных станков; б — хла нкогоонерацноннмх станков, обрабатмванн шнх корвтсвые детали выключение, реверснрование, измерение и регулирование движения. Наиболее простой структура будет тогда, когда двигатель выполнен как одно целое с рабочим органом или не.
посредственно связан с ннм. Примером могут служить шпнндельные модули фирмы «галио» (Япония) (рис. 4.2). Однако в большинстве случаев привод имеет звенья дяя 3$! Вснняроинм Постоянного тоне ~ Вм омтмонеатима Ретулнровваие Манси. мвльнма днвоввоа регтаи. рванина Гидро винти тель твстотно. тоно. вое оо систе. ме г-д с вв. ривто. Ром эмг пмр та риетарвое характернстнкн двигателя: мощность, моменты (номннальный, пусковой н максимальный), тяговое усиление, момент инерции ротора, частота (номннальная н максимальная), скорость, максимальное ускоренне, постоянные времени (электромагннтная н электромеханическая) н др.
Среди ннх основнымн являются силовые н скоростные параметры. Характеристики передаточных меланизмов выражаются кннематнческнмн (передаточные отношения, диапазон регулнровання частот нлн подач) н силовыми (КПД, соопюшення снл, моментов, мощностей на входе н выходе) завнснмостямн. Характеристики преобразовательных механизмов выражаются формулами преобразования (частот вращения в лннейные скорости перемещения н наоборот, моментов в силы н наоборот) о учетом передаточных отношений н КПД. передачи, согласования н преобразования движения от двигателя к рабочему органу. Для приводов с вращательным главным движением рабочего органа могут быть зубчатые нлн ременные передачи, для приводов подач с поступательным движением — различные тяговые устройства.
Приводы большинства станков должны обеспечивать обработку с постоянной мощностью в определенной части Ил общего диапазона регулирования привода тс'„, что завнсит от диапазона размеров обрабатываемых деталей н режнмов резания. Для многнх станков Рн = 5...20 (нногда до 40), а общий диапазон регулирования привода зависит от его назначения: для главного движения — 4 ~ Р ~ 100: для подач — 1,5 ~ й„ ~ 150.
Если двигатель подач используется н как вспомогательный для быстрых перемещеннй, то диапазон может достичь Й, ~ 3000. Дяапазо. ны регулирования некоторых двигателей прнведены в табл. 4.1. Входными параметрами приводов являются АЛ. диапазоны и способ регулировании некоторых двигателей Выходными параметрами ]бр,мб приводов являются скорост- ггб 2 ные параметры перемещения рабочего органа (частота вращения шпинделя, число двой- ~ г 1 ] ных ходов, скорость, подача, л] диапазон их регулирования) ] м,] и значейия внешних рабочих ] д 1 ] l г нагрузок (сил и моментов сон- ь г ь. ~ь ь с — — -ь .гь быть статическими и динами. ческими в зависимости от режима работы.
Ряс, 4.3. Графиня нзмененнд По характеру регулирова- мошнастн: Ння приводы разделяЮтся На ] — вра р ггаяроааянн дангатеаа Нестоанаого тока; 2 — требуенод даа ступенчатые, бесступенчатые ареектавного ренаяня ]средяеста. и комбинированные. тястннескнд] Приводы с бесступенчатым регулированием и злектродвигателями постоянного тока являются основными дяя станков с ЧПУ. Прн регулировании частоты вращения двигателя изменяется развиваемый им момент Мд и отдаваемая мощность Фд (рис. 4,3).
В диапазоне от мйнимальной частоты п ]„ до номинальной п„(зона 1) крутящий момент Мд = сопз1, а мощность Фд изменяется (]р'д ео чаг). В диапазоне от пн до максимальной частоты а ,„ (зона П) регулирование происходит при ]нд — сопе1 и изменяющемся моменте Мд (Мд-— таг). В зоне П! регулир<взние возможно до л'оь,к, но происходит дальнейшее снижение момента Мд и мощности ]р'д. Различают три способа регулирования 156): прн Мд = = сопз1 (зона 1), при ]рд ен сопз1 (зона 11), двухзонное (зоны 1 и 11). Работа в зоне 111 позволяет полнее использовать возможности электропривода, так как в большинстве станков на механизмах главного движения при максимальных частотах шпинделя во время обработки происходит снижение требуемых момента и мощности привода. Для увеличения диапазона частот, в котором мощность постоянная по сравнению с диапазоном, обеспечиваемым регулируемым двигателем, используются коробки передач ступенчатого регулирования (321.
42. Выбор и расчет привода главного движения Для выГюра привода, кроме исходных д димо четко сформулировать требования к не ства и недостатки аналогичного существую необходимость изменения кинематики станк гювания должны быть дополнены требовани шими специфику станка и данного привод Приводы главного движения должны име хзническую характеристику, малое время пс пессоа, малые потери мощности, постоянную мощность на конечном звене не зависимо от его скорости, возможность автоматического изменения скоростей под нагрузкой или в процессе настройки.
Выбор привода, как правило, требует анализа многих вариантов решений, при этом оптимальное решение принимается на основе технико-экономических расчетов и анализа степени удовлетворения основных требований, предьявляемых к приводу. Так, использование нескольких двигателей в станке позволяет сократить кинематические цепи, упростить управление, автоматизировать цикл работы. Распространенным типом привода в станках средних размеров, когда не требуется изменять частоту в процессе работы, является привод с асинхронным нерегулируемым двигателем и коробкой скоростей.
Рассмотрим выбор этих электродвигателей. Асинхронные двигатели следует выбирать с учетом геометрической точности, вибрации и шума. Для станков нормальной точности двигатель по вибрациям может быть класса С2, а для повышенной точности — С1. Для выбора асинхронного двигателя необходимо определить режим его работы и привести его к одному из стандартных режимов в соответствии с ГОСТ 183 — 74.
Предусмотрены следующие режимы работы~ продолжительный 51, соответствующий постоянной нагрузке на валу двигателя в геченне длительного времени; кратковременный 52, соответствующий кратковременной нагрузке на валу двигателя; повторно-кратковременный 53, 54, 58, характеризуемый продолжительностью включения; перемежающийся 5б, при котором двигатель работает постоянно: перемежающийся 57, 58„характеризуемый числом реверсов или переключений в час и коэффициентом инерции. 154 где К = 1,2...1,5 — коэффициент кратковременной перегрузки двигателя; Ч = 0,85...0,95 — КПД передач привода (или может быть подсчитано по известным КПД отдельных передач); ӄ— мощность холостого хода привода, вычисляется по зависимостям (31; 321 или принимается по экспериментальным данным аналогичных приводов.
Мощность холостого хода, кВт: Ух = Кимр(ср!0 (Хл + К„пш — ~ „ сср где К,„= 3...6 — коэффициент, зависящий от совершенства системы смазки; р(ср — средний диаметр всех валов привода, мм; Еп — сумма частот вращения всех промежуточных валов, мип-', К = 1,5...2 — коэффициент, учитывающий дополнительные потери в шпиндельном узле; п — частата вращения шпинделя станка, мин '; с( — диаметр подшипниковых шеек шпинделя, мм. Для приводов с й-ми разветвляющимися кннематаческими цепями (многошпиндельные токарные автоматы, токарно-вннторезные станки) необходимая мощность двигателя определяется как сумма одновремешю используемых мощностей по отдельным цепям: ь Уа — — ~ Удь с=! (4.2) где Удр — требуемая мощность от двигателя в (-й кинематнческой цепи.
При работе в режимах 53...55 используют как обычные синхронные двигатели, так и двигатели с повышенным скольжением. В этом случае двигатель выбирают по рассчитанной требуемой мощности У„ и проверяют по предельно допустимому числу пусков в час (67). В тех случаях, когда устанавливается ограничение на время разгона и торможения привода, выбранный двигатель проверяют по При работе в режиме 5! двигатель выбирают по требуемой мощности иа резание и преодоление сил сопротивления. Для неразветвляющихся приводов главнБго движения требуемая мощность на валу двигателя может быть определена по формуле, кВт: Ую — К +Ух Кч (4.1) времени разгона /р и торможения /, соответств выражени яви /р — 0,105 ив (Хд+ /„)/(М„„М,); /н 0,105 ив (/д+ /н)/(М!.
нр+ Мн), где Хд — момент инерции ротора двигателя, кг ° м приведенный к валу двигателя момент инерции щихся деталей привода, кг м', а„— номинальная вращения двигателя, мин "; М„,ржМ,,р 0,5М + л!„) — средний момент соответственно пусково можения, Н ° м; М, = 10'М„/0.,105 и„— номи ~п а/твх момент двигателя, Н ° м; и„— "; л!„ ння пускового и максимального моментов к помина принимаются по каталогам двигателей; М,— мом сопротивления, Н м. Большинство режимов работы приводов глави жения станков может быть приведено и одному из 36...38.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
