Приводы станков.

Приводы станков.

Привод станка предназначен для передачи движения от источника движения (двигателя) конечным кинематическим звеньям. Современные станки имеют, как правило, по нескольку самостоятельных приводов:

· привод главного движения;

· привод подачи;

· привод вспомогательных и установочных перемещений.

Основные технические характеристики приводов:

· диапазон регулирования частоты вращения;

· точность поддержания частоты вращения;

· чувствительность привода к изменению параметров;

· динамические характеристики привода при возмущении по управлению и нагрузке;

· кпд.

Диапазон регулирования частоты вращения выбирают в зависимости от размеров обрабатываемых заготовок и режимов резания. Для приводов главного движения диапазон регулирования принимают в пределах от =1:10 до =1:1000. Для приводов подач – от =1:1000 до =1:30000. Точность поддержания скорости зависит от диапазона частоты вращения: для <1:200 точность равна 3…5%; для >10000 – в пределах 10…20%.

Динамические характеристики привода главного движения жестко не регламентируются, за исключением станков с резьбонарезанием, в которых необходимо обеспечить высокое быстродействие во избежание поломки инструмента.

Приводы подач должны обеспечивать бесступенчатое регулирование частоты вращения во всем диапазоне и минимальное время переходных процессов при пуске и торможении.

К этим приводам предъявляются более жесткие требования к динамическим характеристикам при возмущении по нагрузке.

Источниками движения в приводах могут быть асинхронные электродвигатели, в том числе и высокоскоростные, электродвигатели постоянного тока, гидродвигатели в виде обратимых гидронасосов для вращательного и в виде гидроцилиндров для поступательного движения. Настроечный орган привода, позволяющий регулировать параметры главного движения, может состоять из различных элементов, обеспечивающих ступенчатое и бесступенчатое регулирование.

Наиболее распространенные элементы привода для ступенчатого регулирования показаны на Рисунок 1, 2, 3. Регулирование может осуществляться сменными зубчатыми колесами (Рисунок 1). Основным достоинством такого привода является простота. Однако его применение целесообразно лишь в том случае, когда не требуется частых переключений, так как время, потребное на настройку, сравнительно велико.

На рисунке 1показан привод главного движения с регулированием скорости сменными зубчатыми колесами.

Передача движения от электродвигателя 1 к шпинделю 2 осуществляется через систему зубчатых передач. Изменение частоты вращения шпинделя 2 осуществляется сменой зубчатой пары А, Б.

Рисунок 1– Привод главного движения

Рисунок 2– Регулирование с помощью зубчатых колес и муфт.

Рисунок 3 – Регулирование с помощью передвижных блоков зубчатых колес.

Ступенчатое регулирование можно осуществлять при помощи муфт и зубчатых колес, находящихся в постоянном зацеплении (Рисунок 2). При включении муфты МФ1 влево крутящий момент на шпиндель передается через пару Z1/Z2 , а при включении вправо – через пару Z2/Z4 . На основе переключения муфтами созданы автоматические коробки скоростей (АКС), применяемые в станках с ЧПУ. В приводах главного движения станков широко применяется регулирование при помощи передвижных блоков зубчатых колес (Рисунок 3).

Блок колес Z1; Z3 и Z5 может перемещаться на скользящей шпонке или по шлицам вдоль оси вала I и обеспечить поочередное зацепление Z1/Z2 ; Z3/Z4 ; Z5/Z6 .

Переключение подвижными блоками колес применяется в коробках скоростей токарных, сверлильных, фрезерных и других станков.

При бесступенчатом регулировании частоты вращения в приводе главного движения применяют электродвигатели постоянного тока.

Для бесступенчатого регулирования в станках широко применяют также вариаторы.

В качестве источника движения в приводах подач могут быть как отдельные электродвигатели, асинхронные (регулируемые ступенчато, и нерегулируемые), и постоянного тока (регулируемые бесступенчато), так и вращающиеся валы других механизмов станков, чаще всего шпиндели. В приводе подач широко применяются гидравлические двигатели.

Изменение скорости выходного звена привода подач осуществляется аналогично, как и в приводе главного движения: передвижными блоками колес и муфтами, бесступенчато вариаторами и др., однако наибольшее применение нашли электродвигатели постоянного тока и гидравлический привод.

В современных станках все большее распространение получает привод подач, управляемый автоматически по программе. На рисунке 4 показана схема точения фасонного тела вращения. Заготовка 1 получает главное вращательное движение B1. Резец вместе с кареткой 2 получает равномерное поступательное движение П2 от ходового винта, а каретка 3, имеющая возможность перемещаться в поперечном направлении, связана щупом 4 с копиром 5. При перемещении П3 вершина резца будет повторять траекторию движения щупа, скользящего по копиру. Сменив копир, можно изменить форму обрабатываемой поверхности.

Рисунок 4– Обработка фасонной поверхности с помощью копира.

Рисунок 5 – Схема привода подач управляемого от устройства ЧПУ.

Таким образом, здесь программоносителем является копир, форма которого повторяется на обработанной поверхности. По такому методу работают все копировальные станки.

Аналогичную задачу точения фасонного тела вращения можно решить и по схеме, представленной на рисунке 5. Здесь поперечное перемещение П3 осуществляется от отдельного двигателя ШД, включение и изменение скорости вращения которого производится по программе так, чтобы обеспечивалась необходимая зависимость П3 = f (П2).

Такое управление называется числовым программным управлением (ЧПУ). Применение в приводах подач шаговых электродвигателей объясняется простотой конструкции и их надежностью в работе. Шаговые электродвигатели бывают как силовые (Рисунок 5) с крутящим моментом более 100 Нм, так и маломощные с крутящим моментом менее 1 Нм. В последнем случае привод снабжается гидроусилителем, установленным между выходным валом ШД и ходовым винтом.