Кузнецов Ю.Н. Станки с ЧПУ (986783), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Нз рис. 1.12 показаны возможные места включения датчика обратной связи (ДОС). ДОС в виде обычного вращающегося трансформатора (ВТ) можно включить непосредственно на вал двигателя М (рис. 1.12, а), при этом вся кинематическая цепь окажется разомкнутой и все ее погрешности скажутся на точности обработки. При включении ВТ на ходовой винт (рис. 1.12,6) после редуктора (иногда ВТ включают внутри редуктора для обеспечения необходимого передаточного отношения Рис.
1.1й Места рааиещы иил датчиков обратной салли между ВТ и столом станка) обратная связь учитывает погрешности редуктора, включая небольшие по сравнению с зазорамн пары винт — гайка. Такая схема тоже малоэффективна. ВТ можно подключить (рис. 1.)2, а) через измерительный мультипликатор ( (повышающий редуктор) к измерительному колесу 2, сцепленному с измерительной рейкой 3, которая укреплена на столе 4.
Все эти элементы могут быть изготовлены с достаточно высокой точностью. При этом для снижения зазоров можно применять специальный моментный двигатель М„, работающий в тормозном режиме при пониженном напряжении питания. Такая схема учитывает пару винт — гайка и обеспечивает высокую точность. Основные особенности конструкций современных станков второго поколения, предназначенных для позиционной обработки (в первую очередь координатно-расточных),— поворотные столы, управляемые по программе, и инструментальные магазины с автоматической сменой инструмента в шпинделе станка по программе.
Для этого нужны специальные манипуляторы и устройства автоматического зажима инструмента, а также устройства для ориентации шпинделя. Для получения оптимальных режимов резания при смене инструмента возникает необходимость изменения скорости шпинделя. Кроме того, при больших скоростях установочных перемещений требуется высокая точность (как в контурных станках), поэтому чаще всего используют обратную связь по конечному положению на индуктоксинах.
Развитие таких станков привело к появлению многооперационных станков, в которых осуществляются не только сверлильно-расточные, но и фрезерные операции, включая контурную обработку, а иногда и токарную с помощью специальных сменных шпинделей. Увеличение степени автоматизации привело к созданию станков с ЧПУ третьего поколения — многошпиндельных и многокоординатных станков для контурной обработки, причем каждый из шпинделей, помещенных на многокоординатной каретке, может работать по своей программе одновременно с другими. На всех современных станках с ПУ для увеличения производительности реализуют максимально возможные режимы резания, применяя высокостойкий инструмент, настраиваемый вне станка, например, на специальных оптических устройствах.
Для станков с ЧПУ четвертого поколения характерны модульный принцип компоновки, короткие передачи в системе привод — рабочий орган, координатные модули (столы координатные, стойки, крестовые суппорты и т. д.). Появились многооперационные станки со сменой многошпиндельных головок и насадок, столов, зажимных патронов, планшайб, т, е. со сменой целевых узлов станка. Можно также выделить 4 поколения развития приводов подач станков с ЧПУ: 1) привод с частотой ~,„~ 1000 Гц (шаговый и двигатели постоянного тока); 2) шаговый с ~,„= 8000 Гц Д наброса — 2000 Гц); 3) шаговый сг ., = = 16000 Гц; 4) привод от высокомоментных двигателей постоянного тока с тиристорным управлением и силовых щаговых двига-елей (г',„= 10000 Гц); дискретность 0,001мм; оа „-= 10...20 м/мин.
При совершенствовании конструкций станков с ЧПУ стремятся повысить точность обработки деталей на нйх, чак как погрешность обработки деталей зависит не только от чехнологических факторов (выбранные инструмент, приспособления, режимы резания и т. д.), но и конструктивных, определяемых следующими типовыми погрешностями: 1) скоростной характеристикой следящего привода; 2) неравенством и непостоянством коэффициентов усиления приводов подач по разным координатам, а также изменением их при изменении подачи; 3) зазорами в кинематическнх цепях станка, не учтенными обратной связью; 4) колебательностью (скачкообразным движением) приводов, что приводит к ухудшению качества обработки (неравномерная вол-,: на, зависящая от скорости подачи); 5) периодической внутришаговой погрешностью датчиков обратной связи, Рис.
1.13. Погрешности обработан при различных но- аффипнентах усилении прнводон подач главным образом фазовых (появление на детали волны, шаг которой зависит от цены оборота фазы приводов и угла наклона контура к координатам станка); 6) податливостью технологической системы станка. Если скоростные характеристики приводов различных координат заметно отличаются друг от друга, то возникают погрешности в обработке окружности, а также контуров, состоящих из наклонных прямых (рис. 1.13). Если коэффициент усиления по скорости одного привода равен К... а другого К,„, то центр фрезы сместится от заданного контура на величину К, — К„ (1.21) сх иу Наибольшие погрешности при углах сс, кратных 45'.
Если обрабатывается прямоугольник, то его противоположные стороны имеют погрешности разных знаков, так что общая погрешность удваивается, причем один размер прямоугольника будет больше на 26„а другой — меньше на 26„(рис. 1.13, а). Аналогично получаются погрешности при обработкеокружности (рис.!.13, б), вместо которой получается эллипс, наклоненный под углом, близким к 45', у которого одна ось короче другой на 46„,„(6„,„— погрешность на контуре при сс = 45'), Из выражения (1,21) можно вывести требования к допустимой разности скоростных характеристик приводов: —" =* 26„— ". (1. 22) Если разность осей эллипса или размеров квадрата, расположенного под углом а = 45', не должна превышать Рис. 1,!4. Кииематичесиий зазор (а) и упругие отжатия (б) в приводе стаииа с ЧПУ О,1 мм, то 6„.„= 0,025 мм, и если ор —— 600 ммlмин (10мм/с) и К, = 50 с ', то ЬК„/К„= 2 ° 0,025 — = 0,25.
Таким образом, разность коэффициентов усиления приводов, отнесенная к среднему значению, не должна превышать в данном случае 25 %. Важнейшей особенностью следящего привода станков с ЧПУ является наличие беззазорных кинематических цепей,зубчатых редукторов и шариковых винтовых пар качения. Зазоры могут быть кинематические и упругие (упругие отжатия), Кинематический зазор (рис. 1.14, а) определяется зазорами 6, и 6, между подвижным органом / и ведущей частью гайки 3, перемещающейся по ходовому винту 2. В результате этого движение рабочего органа (РО) при включении привода может начаться после того, каи один из зазоров будет равен нулю. Таким образом, при движении в одну сторону РО будет отставать от заданного положения на величину зазора 6,, а в другую — на 6,. Суммарный зазор 6„= 6, + 6, называется кннематическим.
Зазоры могут быть в самой гайке, подшипниках винта одновременно в нескольких местах. В результате в момент реверса полное перемещение выходного элемента всегда меньше перемещения входного элемента х на величину зазора 6„, т. е. у = х — 6„. Схема образования упругого зозора показана на рис. 1.14, б. Здесь гайка 3 соединена с РО с помощью упругого элемента 4 жесткостью с„. Для того чтобы сдвинуть РО, к нему вдоль направляющих необходимо приложить силу Р„„превышающую силу Р,р.
Сила Раа пропорциональна натягу упругого элемента: Раа = ст(х — у), причем с„(х — у) =Р„. Отсюда у =х — Р„/с, Так как сила трения меняет знак при изменении направления движения и в первом приближении не зависит от скорости, то это 37 соотношение остается справедливым при обоих направленияхдвижеиия и перемещение выходного элемента всегда меньше перемещения входного элементаа на величину Ь = Ртр/с„, которая и называется упругим зазором. Обычно в лег- Е ких станках превалирует влияние кинематического зазора, а в тяжелых — упругого. Из характера получае- мой погрешности при иалиРис, 1.15. ХаРактеР искажения чин зазоров и сопротивлеобработки окружности ири наличии »а»орое и сухого трения а ириаодах подач 1.15) видно, что контур по- лученной детали при заданной окружности образован четырьмя дугами разиуса /с с центрами в вершинах квадрата, сторона которого равна зазору б (при равных зазорах по обеим координатам), и прямыми, параллельными координатам станка, т.
е. на окружности появились «лыски». В результате этого диаметры окружностей в плоскостях, параллельных координатным осям станка, оказываются уменьшенными на величину зазора, а диаметры окружностей во всех упругих плоскостях равны заданным. Для того чтобы деталь не смещалась при изменении на; правления скорости по одной из координат, реверс не' обходимо осуществлять вне контакта инструмента с деталью (рис. 1.16).
Погрешность обработки можно уменьшить предварительным натягом упругой системы, так как из-за различного характера нелинейности зависимости Р„=/(у) для одной итойжесилыР отжатиеу, у+ ус в системе без натяга (рис. 1,17, а) будет больше, чем отжатие у, = у — у„в системе с натягом (рис. 1.17, б), где у — отжатие системы в случае линейной жесткостй у, — кииематический зазор; у,— предварительный натяг.
Отношение приращения нагрузки с»Ра к Ьу характеризует жесткость системы /' ЬР»//гу. Для оценки жесткости в любой точке А кривой Р„ " / (у) необходимо найти первую производную у'=дРа/дд , кг г ь л Ф Ркс. 1.16. Саособм реверса а станках с ЧПУ кра кежесткой скстеме а облоке контура: а — сстроутельвого; б - лрамеугольвоге: ° — кругового; в а в - скорость рс- л р жужсге ааструмсвтв ае ксорлвавтам Х ° У Рлс. 1.17. Длаграммы жесткости: а — састсмм бвь автвгвг б — с врслвсрмгсльамм авгвгом: Н вЂ” ввгрувкв, Р рвьгруьлв = )л, численно равную тангенсу угла а наклона касательной к кривой в точке А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
