Кузнецов Ю.Н. Станки с ЧПУ (986783), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Точность позиционирования зависит от ряда факторов, степень влияния которых рассмотрим из анализа процесса останова рабочего органа по координате Х (рис. 4.б, а), имеющего массу т и движущегося со скоростью п от привода М с временем срабатывания (отключения) й . После получения команды от системы ЧПУ на останов рабочего органа последний переместится на величину (4.20) Ьй = ЛХ, + Ьхм где Лх, — математическое ожидание перебега рабочего органа со скоростью п за время срабатывания г, системы отключения двигателя М, равное Ьхг =пт,; Ьх,— математическое ожидание перебега рабочего органа после срабатывания (отключения) двигателя М и останова за счет сил сопротивления (торможения). Реличина Ьх, определяется из условия перехода кинетической энергии движущегося рабочего органа Е = Рнс.
4.б. Упропгенная модель процесса позиционирования рабочего органа поступательного действия тово в РаботУ сил сопРотинленна А,=Рсгьх„т. е. В=А — = Р,йх„ откуда Лхя — гпоа/2Р,. Таким образом, преобразованная формула (4.20) примет вид (4.21) Лх = о(,в 1 три!2Р Из формулы (4.21) видно, что для повышения точности позиционирования за счет снижения составляющих погрешностей останова необходимо: 1) уменьшать скорость о подхода рабочего органа к заданному положению, что 'наиболее выгодно, так как о', для этих целей в приводах предусматривают ползучую (замедленную) скорость подачи о' или ее задают системой ЧПУ, что позволяет уменьшить перебег с гьх ао Лх'= Ах' -1-Лха' (путь ВВ, '= ВВ, '+ В,'В; на гух,мм рис.
4.6, б); 2) уменья шать массу т подвижных частей рабочего органа в момент отключения д движения за счет пра'вильного выбора поло- 4 жения (места) механизма отключения; 3) уменьшать время срабатывания х 4 Н"'"'мл т',р, использУЯ быстРоДеРис. 4.7. Заиисииость случайной вели- йствующие механизмы; чины разброса иоисчиых полоигеиий 4) повышать силысопросуппорта от скорости: тнвленияг", постановкой à — нрн ееабоннем беге; т — нрн термеме. ннм ененгремегннтнеа муфты (рис.
4.7) и зажимом подвижных узлов в момент отключении (39); при отсутствии тормозных устройств и механизмов автоматического зажима рабочих органов силы сопротивления г, равны силам трения г", и зависят от веса перемещающихся частей, т. е.г", = = г, ЛЧ вЂ” 6)' = тй), где ) — коэффициент трения в направляющих. В этом случае Ьхе = —, lло~ ое ' = до( — 2д) (4.22) (4.23) где Ти — суммарная сила зажима, направленная нормально к поверхности направляющих рабочего органа. На точность позиционирования влияет также случайный разброс всех величин, входящих в формулу (4.21).
Приняв приращение функции и ограничившись первым приближением (частными производньии первого порядка), получим выражение для разброса перемещений бх= яхт+ бха, (Ло агср( глое1дгл 2до а"ст бх = о(,р( — + — 'Р~+ —, ~ — + — — — ). (4.24) 'Р(,и Г,р ) 2Р (,ле о Е,,)' Таким образом, суммарные (общие) погрешности позиционирования рабочего органа представляют сумму систе- При установке дополнительных автоматических зажимиых нли тормозных устройств слое 2 (сг + Т . ) 7 ' матических и случайных составляющих Л = Лх + О,ббх, [4.25) откуда предельные значения (рис.
4.6, а) Л,„= Лх + О,ббх, Л м = Лх — О,ббх. Величина бх может быть уменьшена за счет стабилизации величин о, 1,р, гп, Р„т. е. при уменьшении разброса Ло, Лир, Л/и, ЛР~. Остановка поступательно движущегося рабочего органа (суппорта, стола и т. п.) точно в требуемом положении может быть осуществлена жестким упором; предварительным выключением привода с последующим свободным выбегом нлн торможением рабочего органа; следящим движением. Компоновка и схема нагружения раоочего органа в большей мере влияет на силы трения в направляющих и их колебания, а вследствие этого на достижимую равномерность движений и точность конечных положений [39). Возможные колебания коэффициента трения вызывают гораздо большие колебания коэффициента передачи сил Ле = ЛР,„!ЛР„,„, где ЛР.„, ЛР.„, — разброс входной и выходной сил, при консольной компоновке в случае больших плеч приложения действующих сил относительно направляющих, а также в случае, когда силы реакций в направляющих создаются движущими силами, а не силами сопротивления.
Поэтому рабочий орган, у которого велики плечи приложения действующих сил, особенно движущей силы, гораздо чувствительней к колебаниям сил трения и рассеяние его конечных положений больше, чем при небольших плечах. а.5. Расчет точности конечных йоложений рабочего органа поворотного и вращательного действия В станках с ЧПУ широко применяют различные механизмы периодического поворота с последующей фиксацией положения поворачиваемых узлов. К таким узлам относят: 1) шпнндельные барабаны, которые содержат вращающиеся шпиндели с патронами для закрепления обрабатываемых деталей; 2) позиционные столы для периодического подвода закрепленных на них заготовок к различным инструментам илн в рабочую зону станка; иногда заготовки закрепля- Рис. 4.8.
Схемн упрощенных моделей процесса углового позн- ционироввння: а — рвбочега органа; б — привода рабочего о»гнив ются в поворотных приспособлениях на позиционном столе, при повороте которого могут одновременно поворачиваться детали в приспособлении для поочередной обработки различных сторон; 3) револьверные головки для поочередного подвода инструмента к обрабатываемой детали; 4) магазины инструментов; 5) захватные органы промышленных роботов и автооператоры («однорукие», «двурукие» и «многорукие»), поворачивающиеся на заданный угол и работающие во взаимодействии с загрузочно-разгрузочными устройствами для заготовок и магазинами для инструментов; 6) шпиндельные узлы токарных станков, при необходимости выполнения операций поперечного сверления, фрезерования, автоматической смены зажимных патронов или их элементов.
Важнейшие требования к поворотным механизмам— точность и быстродействие позиционирования, находящиеся в противоречии, так как при повышении быстродействия снижается точность из-за роста динамических нагрузок. Механизмы поворота рабочего органа могут быть периодического действия, а также непрерывно вращающиеся, например, шпиндели с последующим фиксированным оста- новом на заданном угле. Для расчета погрешности углового позиционирования рабочего органа воспользуемся расчетной схемой (рис. 4.8, а). Допустим, рабочим органом является «двурукий» автооператор с моментом инерции 1, поворачиваемый с угловой скоростью со на заданный угол, например 90', от электродвигателя М, отключаемого за время Г,р.
После получения команды от системы ЧПУ на останов автооператора последний повернется дополнительно на угол АФ=ЬФ +М„ (4.28) где Ь~р, — математическое ожидание перебега рабочего органа со скоростью ы за время 1,р, Ьф» — математическое ожидание перебега рабочего органа после отключения двигателя М за счет момента сил сопротивления М,, Величина 6$, = ы1,», а величина Ь~р» определяется из условия перехода кинетической энергии поворотного органа Е = 1«»»/2 в работу моментов сил сопротивления А, = М,А$„откуда Аф» = .)оР/2М,. Таким образом, Лф = Ыср + )ы'/2М«, (4.27) а при случайном разбросе параметров (Ль», Ы,р, Ы и ЬМ,) рассеяние /ле '»««» ~ 2и«/ а,г 2л««аЮ бф = Ы,р~ — + — ' ~+ — ~ — + — — — (. (4.28) ~«р / ~~и«(~ ~ «» ~с ( Суммарная погрешность углового позиционирования рабочего органа при свободном выбеге «р йр 0,ба, (4.29) а предельные погрешности: «р~«» бф+0,56~у; «г «« 6~р — 0,56~р.
Основными мероприятиями по повышению точности углового позиционирования рабочего органа, как видно из формул (4.27) и (4.28), являются: 1) снижение угловой скорости в с переходом на «ползучую» при подходе к конечному положению; 2) введение дополнительных моментов торможения; 3) установка фиксирующих устройств и механизмов. Д,инамическая система привода поворотного рабочего органа может быть приведена к двухмассовой с упругой связью (рис. 4.8, б). Могут быть различные вариантыторможения: 1) постоянные моменты торможения, приложенные к массам с моментами инерции 7» (ротора двигателя) и ,7» (рабочего органа и других частей, приведенных к нему); 2) движущий момент М, уменьшается, а тормозной момент М» увеличивается с течением времени и т. д.
167 При большой жесткости связи между массами, когда ее податливостью можно пренебречь, угол поворота масс, соответствующий остановке (/, + Я оь в(м,+м,)' (4.30) При учете жесткости связи, когда тормозные моменты М, и М, постоянные: /опт = С(<ро — % ) Мо~ /,[р,=С(т,— р,) — М,. [р+ ооо7 = — —— о Мо Мо Х,' а его решение Мо/~ — М,/о 'Р = с(/,+/) (1 созооо().
(4,32) (4.33) Из уравнения (4.33) следует, что одновременно с торможением системы происходят относительные колебания движения масс, вызывающие дополнительный разброс конечных положений рабочего органа, который резко уменьшается с увеличением частоты собственных колебаний ооо [391. Для уменьшения угла у закручивания одной массы относительно другой необходимо: а) повысить жесткость С, т.е. увеличить частоту ыо; б) обеспечить тормозные моменты, приложенные к приведенным массам, пропорциональными моментам инерции; в) уменьшить отношение /,/,/о. Высокая точность углового позиционирования рабочих органов обеспечивается применением механизмов фиксации [12, 39, 471.
Одним из основных направлений повышения точности и жесткости фиксации положения поворотных рабочих органов является создание механизмов, способных усреднять ошибки изготовления фиксирующих элементов при позиционировании [431. Анализ известных конструкций 168 После вычитания второго уравнения из первого и замены 9 = — (%1 — фо) ор — — + 9+ — ' — — ° '/с с1 м, м, (4.31) ~,/о /о,[ до ,/~ Обозначим: С/,/, + С/,/о = оооо, ооо — частота собственных колебаний системы. Тогда уравнение (4.31) будет иметь' внд фиксирующих механизмов такого типа показал, что их работу можно свести к двум принципиальным схемам1 1) зафиксированное положение рабочего органа определяется поверхностями фиксирующих элементов; 2) зафиксированное положение рабочего органа определяется фиксирующими поверхностями элементов в угловом и радиальном направлении, а вдоль оси поворота — опорной поверхностью. Следует отметить, что в большинстве известных механизмов фиксации„ работающих по методу усреднения ошибки, перел поворотом рабочего органа производится его перемещение вдоль оси для расцепления фиксирующих поверхностей и создания зазора между их торцевыми поверхностямн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
