Конструктивные особенности станков с ЧПУ. Привод главного движения

Автоматизация функций управления металлорежущими станками.

Системы электрического управления на станках предназначены:

· для осуществления процессов разгона, торможения, регулирования скорости электродвигателей и т. п. (автоматическое управление электрическими машинами);

· для осуществления операций управления станочными приводами — пуска, установления последовательности движений, изменения направления движений и пр. (автоматическое или полуавтоматическое оперативное управление);

· для защиты органов станка и обрабатываемых изделий от повреждений и пр. (автоматическая технологическая защита).

В процессе технологического цикла обработки изделий обычно используются два режима работы: режим установочных операций и режим обработки изделий (основной).

В соответствии с этим в схеме электрического управления предусматриваются режимы и элементы основного и установочного управления. Кроме того, на многих станках предусматривается режим наладочного управления.

К установочному управлению на станках относятся все элементы управления, связанные с установкой и снятием изделия, подводом и отводом инструмента. Для большинства установочных операций требуется: осуществление медленных или быстрых перемещений без изменения скорости, выбранной для основного управления, а также исключение фиксации командного импульса.

Переход от основного управления к установочному может производиться без дополнительных переключений (при раздельном кнопочном управлении) или с применением переключателя режимов.

К наладочному управлению относятся элементы управления, связанные с заправкой инструмента на станке, с перемещением нормально неподвижных узлов станка при переходе на обработку изделий другого вида, с контролем отдельных узлов, с изменением или проверкой программы автоматического цикла обработки.

В отличие от операций установочного управления, которые производятся работающим на станке, наладочные операции в большинстве случаев осуществляются наладчиком. Переход на наладочный режим может производиться с помощью наладочных переключателей, расположенных отдельно от других органов управления.

Элементарные функции оперативного управления и технологической защиты

К числу элементарных функций оперативного управления относятся следующие:

1) выбор движущегося органа;

2) выбор режима работы или программы автоматического цикла;

3) выбор скорости движения;

4) выбор направления движения;

5) пуск;

6) остановка.

Осуществление этих функций производится с помощью органов управления в процессе операций управления. При одной операции управления может осуществляться одна функция или несколько функций в сочетании.

Группировка функций в определенные сочетания определяет выбор системы управления, конструкцию органов управления и структуру однотактных схем оперативного управления.

Конструктивные особенности станков с ЧПУ. Привод главного движения

Станки с ЧПУ обеспечивают высокую производительность и точность отработки перемещений, задаваемых программой, а также сохранение этой точности в заданных пределах при длительной их эксплуатации. Станки с ЧПУ имеют расширенные технологические возможности при сохранении высокой надежности работы.

Конструкция станков с ЧПУ должна, как правило, обеспечить совмещение различных видов обработки (точение - фрезерование, фрезерование - шлифование, обработка резанием - контроль и т. д.), удобство загрузки заготовок, выгрузки деталей, что особенно важно при применении промышленных роботов, автоматическое или дистанционное управление сменой инструмента, возможность встройки в общую автоматическую систему управления.

Приводы станков с ЧПУ должны обеспечивать высокое быстродействие.

Привод главного движения. Привод главного движения станков с ЧПУ может иметь ступенчатое и бесступенчатое регулирование частот вращения шпинделя. При ступенчатом регулировании применяют автоматические коробки скоростей в сочетании с одно- или многоскоростными нерегулируемыми электродвигателями. В автоматических коробках скоростей пуск, торможение, реверс, регулирование скорости осуществляется автоматически с помощью электромагнитных муфт. Такой привод имеет высокий коэффициент полезного действия (КПД), обеспечивает передачу больших крутящих моментов при сравнительно небольших габаритах и применяется, например, в токарных станках с ЧПУ. В многоцелевых станках двух- и трехступенчатые коробки скоростей сочетают с механическими вариаторами, а переключение ступеней происходит от устройства ЧПУ электромагнитами, гидроприводом или другими способами.

Бесступенчатое регулирование частот вращения осуществляется двигателями постоянного тока с тиристорным управлением. Такие двигатели в сочетании с упрощенными двух – трехступенчатыми коробками скоростей наиболее распространены в приводах главного движения станков с ЧПУ. Преимущества такого привода: простота конструкции и легкость управления. Тенденцией их развития является применение специальных или стандартного исполнения асинхронных электродвигателей с принудительным охлаждением при мощности до 30 кВт и максимальной частоте вращения 4500 – 6000 мин-¹.