Результаты измерений дискретности привода

Стр 1 из 2Следующая ⇒

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Тихоокеанский государственный университет"

Институт информационных технологий

Кафедра Технологической информатики и информационных систем

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

СТАНКА С ЧПУ МОД.СТР125-ВФ3

С ШАГОВЫМ ПРИВОДОМ

(электронный вариант)

Методические указания к лабораторной работе для студентов, обучающихся по специальностям «Технология машиностроения», «Металлорежущие станки и станочные комплексы», «Проектирование технических и технологических комплексов»

Хабаровск 2007

УДК 621.9.06-529

Исследование технических характеристик станка с ЧПУ мод.СТР-125ВФ3 с шаговым приводом. Методические указания к лабораторной работе для студентов, обучающихся по специальностям 12.01, 12.02, 12.09, 21.01 /Сост. В.М. Давыдов. -Хабаровск: Тихоокеанский государственнный университет. 2007.

В методических указаниях описаны конструктивные особенности станка с ЧПУ мод.СТР-125ВФ3. По здаданию преподавателя студент должен исследовать технические характеристики станка. Указания предназначены для выполнения студентами лабораторных и практических работ.

Печатается в соответствии с решением кафедры “ТИИС” и методического совета института информационных технологий

Рецензент: ОАО «Завод энергомаш»

ã Тихоокеанский государственный университет, 2007

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: - изучение конструктивных особенностей станин с ЧПУ;

- получение практических навыков по определению технических характеристик станка с ЧПУ с шаговым приводом.

1. КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА СТАНКА СТР-125МЗ

Кинематическая схема (рис. 1) состоит из четырех автономных передач: главного привода, привода подач по осям Z и X, привода планшайбы револьверной головки.

В цепи главного привода вращение от электродвигателя 1 (N=2 кВт, n=63-3000 об/мин) на рабочий шпиндель 6 передается через клиноременную передачу со шкивами 2,3 (с передаточным отношением i=1) на промежуточный шпиндель 5 и упругую втулочно-пальцевую муфту 4.

Управляющая программа в УЧПУ Н22-1М задается в импульсном виде по двум координатам. Каждый импульс программы несет информацию о единичном перемещении. Управляющие импульсы преобразовываются в угол поворота шагового двигателя модели ШД-5Д1М. Вал шагового двигателя по координате Z(X) соединен через кулачковую муфту 8(17) с входным валом редуктора для усиления крутящего момента. В свою очередь редуктор через зубчатые колеса 9(18) и 10(19) приводит во вращение ходовой винт ставка 11(22) и гайку 12(20).

Гайка 12(20) состоит из двух полугаек, на одной из которых имеется зубчатый венец, соединенный с винтом 13(21). При вращении винта 13(21) происходит поворот одной полугайки относительно другой. За счет этого реглируется величина зазора или обеспечивается необходимый натяг в передаче.

Ручное перемещение суппорта по координате Z осуществляется через вал 27 и зубчатые колеса 14 и 15. Ручное перемещение суппорта по координате Х осуществляется через мл 28.

Поворот планшайбы револьверной головки осуществляется от электродвигатели 23(N=8 Вт, n.=88 об/мин) через зубчатые колеса 24 и 25.

2. ШАГОВЫЙ ПРИВОД ПОДАЧ

Привод с шаговым двигателем (ШД) можно разделить на две группы: привод с силовым шаговым двигателем, привод c шаговым серводвигателем.

Шаговые двигатели с электронным коммутатором осуществляют преобразование унитарного кода в угол поворота вала. Каждому импульсу управления соответствует поворот вала на фиксированный угол, называемый шагом. Величина шага определяется конструкцией ШД и способом

переключения его обмоток. Скорость вращения и суммарный угол поворота вала пропорциональны соответственно частоте и числу поданных импульсов управлений.

На рис. 2 показан простейший шаговый двигатель с тремя парами полюсов на статоре 1-1, 2-2, 3-3. Если питать током обмотки полюсов 1-1, четырехполюсный ротор занимает положение, показанное на рис.2,а, а при питании полюсов 1-1 и 2-2 ротор повернется в положение. показанное на рис.2,б. отработав шаг 15⁰. При отключении обмотки 1-1 ротор повернется против часовой стрелки еще на 15⁰ (рис.2,в) и т.д.

а б в

Рисунок 2. Принцип работы шагового двигателя:

а -питание обмоток полюсов 1-1; б - питание обмоток полюсов 1-1 и 2-2; в - питание обмоток полюсов 2-2

Уменьшить шаг двигателя можно, увеличив число полюсов или разместив на общем валу несколько пар статоров и роторов.

Шаговый двигатель ШД-5Д1М состоит из трех одинаковых статоров с явно выраженными полюсами и трех роторов, находящихся на одном валу. Полюса каждого из роторов сдвинуты по отношению к полюсам двух других роторов на треть полюсного деления. Полюса роторов могут быть выполнены в виде постоянных магнитов или иметь специальную обмотку возбуждения, магнитодвижущая сила которой создает постоянный магнитный поток. Такие двигатели называются активными. Если ротор двигателя выполнен в виде цилиндра с зубцами, то шаговые двигатели называются реактивными.

При подаче на обмотки первого статора постоянного напряжения ротор двигателя поворачивается, и полюса первого ротора занимают соосное положение со статором.

При этом полюса втopoгo и третьего роторов действуют так:

один отстает, а другой опережает полюса своих статоров на 1/3 полюсного деления. При отсутствии тока в обмотке первого статора, но при протекании тока через обмотку второго статора ротор повернется на 1/3 полюсного деления, т.е. на один шаг. Теперь соосными со статором станут полюса второго ротора и т.д.

Величина шага ШД-5Д1 шестиконтактной коммутации управляющих импульсов составляет 1,5⁰.

Наряду с такими достоинствами, как простота системы, надежность работы, простота отладки, шаговые приводы управления обладают рядом недостатков.

Вследствие импульсного характера возбуждения обмоток и неравномерного вращения поля в воздушном зазоре ротор ШД испытывает возмущения с частотой следования управляющих импульсов. Причиной этого является девиация управляющей частоты, возникающая на выходе интерполятора

где собственная круговая частота колебаний ротора w₀ определяется по формуле

где М_мах,- опрокидывающий момент двигателя; J_р и J_м - моменты инерции ротора и нагрузки, приведенные к валу двигателя.

Возмущающие воздействия на привод подач с частотой, равной собственной частоте привода, могут возникать не только при управляющей частоте, равной резонансной и кратной ей, но и при других частотах.

Конструкция ШД-6Д1М содержит демпфер, сглаживающий пульсации скорости.

Частотой приемистости f_n называют такое максимальное значение частоты, при котором разгон из состояния покоя происходит без потери импульсов.

Для холостого хода f_n рассчитывают по формуле

Одним из существенных недостатков шаговых приводов является необходимость в высокой точности изготовления кинематических звеньев. Действительно, так как шаговая система обеспечивает лишь поворот выходного вала реактора жестко связанного с ним ходового винта на определений угол, то неточность винта, а также наличие зазоров в паре "винт-гайка" приводит к ошибке в преобразовании углового перемещения винта в поступательное движение исполнительного органа станка, и следовательно, к неточности в изготовлении детали. Поэтому шаговые приводы нашли применение, в основном, для автоматизации станков небольшого размера с позиционирования исполнительных органов до 1 м, в которых можно обеспечить высокие точности изготовления передач, а также исключить зазоры в кинематических передачах.

Шаговые двигатели и привод подач являются наиболее ответственными элементами станков с ЧПУ, поэтому их проверке уделяют особое внимание. При этом проверяют легкость вращения ШД, величину дискретности привода, частоту приемистости, соответствие кода подачи ее численному значению и другие параметры.

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Для заданной .координаты провести расчет дискретности привода.

2. Установить индикаторную стойку с микрометром часового типа по заданной координате и отработать 10 шагов (табл. 1).

Таблица 1.

Результаты измерений дискретности привода

№ шага		^						b			Средний шаг
Измеряемая величина

3. Построить зависимость кода подачи и ее численного значения и времени позиционирования на длине, заданной преподавателем (рис.3).

Рисунок 3. Зависимость кода подачи (Fl..., F2...) и времени

ее отработки на участке

4. Найти по заданной координате частоту приемистости привода подач.

5. Определить значение величины подачи, задаваемой на панели станка (табл. 2).

Таблица 2.

12 Следующая ⇒