Применение линейных приводов в станках с ЧПУ

БИЛЕТ №15

1. Контур перемещения и его реализация в SINUMERIC 840D

2. Основные потоки информации в SINUMERIC 840D

3. Применение линейных приводов в станках с ЧПУ

Контур перемещения и его реализация в Sinumeric 840 D

Вымпавы

Основные потоки информации в Sinumeric 840 D

Основные потоки информации:

1.Незамкнутые, системы ЧПУ характеризуются наличием одного потока информации, направленного от считывающего устройства СУ к исполнительному механизму ИМ (рис. 1).

Рис. 1. Блок-схема незамкнутой системы ЧПУ

Считанные с программоносителя Пл сигналы поступают в устройство управления УУ, а затем после необходимых преобразований в шаговый двигатель ШД, связанный через гидрораспределитель Г с гидродвигателем ГД. В гидроусилителе моментов ГМ имеется местная жесткая обратная связь ОС. Происходит перемещение рабочего органа в заданное положение, точность перемещения определяется погрешностью отработки ШД командных импульсов, погрешностями гидроусилителя, зубчатых передач, ходового винта и т. д. Но в системе нет датчика пути и соответственно нет потока информации о фактическом положении исполнительного механизма, что снижает точностные показатели такой системы.

2. Замкнутые системы ЧПУ имеют два потока информации (рис. 2): один от считывающего устройства СУ, второй - от датчика обратной связи ДОС. Сигналы с программоносителя Пл через СУ поступают в устройство управления УУ, а затем через блок сравнения БС, дешифратор и усилитель ДШ к исполнительному двигателю ИД. При перемещении рабочего органа могут возникнуть отклонения от программы, вызванные зазорами в системе привода, упругими Деформациями системы СПИД, износом инструментов и т. д. Датчик обратной связи ДОС измеряет действительное перемещение рабочего органа или его положение и направляет сигнал в БС, где сигналы обратной связи сопоставляются с сигналами от СУ. При возникшем расхождении на выходе БС появляется сигнал, который через ДШ направляется к ИД, - произойдет перемещение рабочего органа в нужном направлении. Как только рассогласование пропадет, сигналы на выходе из блока исчезнут и движение прекратится. Так работает следящий привод подач, применяемый в контурных системах ЧПУ. В следящих приводах подач используют в настоящее время исполнительные двигатели постоянного тока.

Рис. 2. Блок-схема замкнутой системы ЧПУ

Контур обратной связи, кроме следящего привода, имеет ступенчато-регулируемый и бесступенчато-регулируемый приводы подач, используемые в позиционных и прямоугольных системах.

3. Адаптивные системы ЧПУ характеризуются тремя потоками информации:

1. От считывающего устройства.

2. От ДОС по пути.

 3. От датчиков, установленных на станке и контролирующих процесс обработки по таким параметрам, как износ режущего инструмента, изменение сил резания и трения, колебание припуска и твердости материала обрабатываемой заготовки и др. Такие системы позволяют корректировать программу обработки с учетом реальных условий резания.

Применение линейных приводов в станках с ЧПУ

Принцип линейного двигателя (ЛД) прототипом ЛД является простейшая электромагнитная система. Такая система состоит из металлического сердечника-магнита и статорной обмотки. При подаче тока определенной полярности в обмотку сердечник сместится в ту или иную сторону, причем практически мгновенно. Изменение полярности сигнала на обмотку приведет к обратному ходу сердечника. Как видим, от источника энергии к РО нет никаких промежуточных элементов, передача энергии осуществляется через воздушный зазор, ничего не надо вращать, сразу возможно осуществление главной задачи - продольного движения РО. Достоинства: удивительная простота конструкции и применения, почти мгновенная остановка, мгновенный реверс, сверх быстрота срабатывания, большие усилия, простота настройки.

Начался серийный выпуск станков (пока в основном электроискровых (электроэрозионных)) с принципиально новыми линейными двигателями, в которых решены все проблемы по обеспечению равномерным движением РО станков со сверхвысокой точностью, с большим диапазоном регулирования скорости, с громадными ускорениями, мгновенным реверсом, с простотой обслуживания и наладки и др.

В принципе, конструкция ЛД изменилась не сильно. Собственно двигатель состоит всего из 2 (!) элементов: электромагнитного статора и плоского ротора, между которыми лишь воздушный зазор. Третий обязательный элемент – оптическая или другая измерительная линейка с высокой дискретностью (0,1 мкм). Без нее система управления станка не может определить текущие координаты. И статор, и ротор выполнены в виде плоских, легко снимаемых блоков: статор крепится к станине или колонне станка, ротор - к рабочему органу (РО). Ротор элементарно прост: он состоит из ряда прямоугольных сильных (редкоземельных) постоянных магнитов. Закреплены магниты на тонкой плите из специальной высокопрочной керамики, коэффициент температурного расширения которой в два раза меньше чем у гранита. Использование керамики совместно с эффективной системой охлаждения решило многие проблемы линейных приводов, связанные с температурными факторами, с наличием сильных магнитных полей, с жесткостью конструкции и т.п.

Точная и равномерная подача РО во всем диапазоне скоростей и нагрузок обеспечивается двумя техническими решениями:

1. крепление постоянных магнитов под определенным фиксированным углом, который был открыт в ходе длительных экспериментов;

2. реализация высокоэффективной 6-ти фазной импульсной системы управления (система SMC).

Компания "СОДИК" организовала на своих заводах серийный выпуск широкой гаммы ЛД с характеристиками: с ходом подач от 100 до 2220 мм, с максимальной скоростью перемещения РО до 180 м/мин с ускорениями до 20G (!!!) при точности исполнения заданных перемещений (в нормальном режиме работ) равной 0,0001мм (0,1 мкм). Нагрев этих ЛД при работе не превышает + 2° С от температуры помещения. Обеспечивается практически мгновенная остановка РО, реверс, моментальная реакция привода на команды системы ЧПУ и т.д. На один и тот же рабочий орган монтируется (например, для увеличения мощности) несколько линейных двигателей. Так, в частности, устроен привод оси Z всех ЭЭ прошивочных станков "СОДИК".

БИЛЕТ №16

1. Нуль-метка в датчике обратной связи станка с ЧПУ

2. Система “laser tracker” и её применение в станках с ЧПУ

3. Виды коррекции в системах ЧПУ