Разделы сайта

Читаемое

Обновления Nov-2017

Промышленность Ижоры -->  Станки механосборочного производства 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 [ 74 ] 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

гого оборудования. Размеры кулачков ограничиваются габаритами станка, и поэтому величина хода рабочего органа при его перемещении дисковым (плоским) кулачком не превышает 120-200 мм, а при использовании кулачков барабанного типа - 300 мм. В определенных пределах можно регулировать величину хода рабочего органа во время наладки станка чаще всего за счет изменения длины плеч рычагов, передающих движение от кулачка к исполнительному узлу.

Дисковые кулачки с силовой связью применяют в небольших станках с малой массой суппорта во избежание сильных ударов, происходящих при отводе рабочего органа. Угол подъема профиля кулачка с кинематической связью на участках быстрого перемещения рабочего органа из-за возможного заклинивания толкателя следует выбирать в пределах 45-55°.

В зависимости от времени цикла обработки и сложности деталей, требующих использования инструментальных револьверных головок, системы управления кулачковыми автоматами выполняют по трем основным структурам.

1. С постоянной скоростью вращения распределительного вала; доля времени вспомогательных ходов в цикле обработки является постоянной. Структуру используют в простых автоматах для изготовления мелких и несложных деталей со временем цикла обработки не более 20-30 с. Такая продолжительность цикла достигается вращением распределительного вала с частотой не менее 1,5-2 мин-.

2. С двумя частотами вращения распределительного вала (для рабочих подач и вспомогательных ходов). При увеличении времени цикла обработки-продолжительность вспомогательных ходов возрастает (уменьшить ее изменением угла наклона профиля кулачка нельзя из-за возможного заклинивания толкателя), поэтому на участке профиля вспомогательных ходов делают ускоренное вращение распределительного вала. Частота его ускоренного вращения в разных автоматах составляет от 6 до 30 mhh В приводе распределительного вала применяют обгонную муфту, позволяющую передавать ускоренное вращение без выключения привода рабочей скорости вала. Такую структуру используют, например, на токарных многошпиндельных автоматах с циклом обработки 20 с. Время вспомогательных ходов в них постоянно и не зависит от настраиваемого времени цикла.

3. С двумя распределительными валами (основным и вспомогательным). Если в течение цикла обработки необходимо неоднократное включение какого-либо исполнительного устройства (например, шести позиционной револьверной головки), используют вспомогательный распределительный вал, включаемый от кулачка распределитель ного вала нужное число раз за время цикла. Выполнить необходимый профиль кулачка для его установа на основном валу не представляется возможным.

Чтобы не было кинематического рассогласования в работе двух управляющих валов, выключение и включение вспомогательного вала производится при одном и том же угловом положении вала с помощью однооборотной муфты. Частота вращения вспомога-


тельного вала достигает 300 мин-. Структуру применяют для обработки сравнительно небольших деталей со сложной последовательностью обработки. В этих автоматах одна часть вспомогательных ходов (от кулачков основного распределительного вала) изменяется пропорционально длительности рабочих ходов, вторая сохраняется постоянной по времени для данного автомата.

Кулачковые системы с распределительным валом являются очень надежными механическими системами с контурным управлением (со сложным формообразованием); станки имеют жесткую конструкцию и обеспечивают высокую точность повторения размеров. Они стабильно поддерживают постоянную во времени синхронизацию цикла. Система управления широко распространена и сохранится в дальнейшем в автоматах для массового и крупносерийного производства относительно небольших изделий типа тел вращения с устойчивой номенклатурой (так как время переналадки кулачковых автоматов значительно).

Другой системой контурного управления механического типа является копировальная система (рис. 21.5), в которой копир можно рассматривать как кулачок, развернутый на плоскость. Вместо распределительного вала применен крестовый суппорт, обеспечивающий синхронизацию ведущего движения Sg от гидроцилиндра / (при продольном движении каретки-2) со следящим движением S щупа 3, получаемым от копира 4 (движение поперечной каретки 5). Резец 6 совершает одновременное (суммарное) движение в продольном и поперечном направлениях. В этой системе программоносителем является профиль копира, а траектории простых движений определяются направляюшцми суппорта (внутренним источником информации станка). В копировальных системах управления отсутствует активный поток информации о фактическом положении исполнительного устройства, поэтому их относят к системам управления незамкнутого типа.

Описанную схему управления прямого действия используют редко. Для уменьшения сил, возникающих на копире и щупе, между щупом и инструментом устанавливают усилитель (гидравлический или электрический). Работоспособность любого усилителя со следящей схемой действия обеспечивается наличием обратной связи. Однако такая связьимеет лишь местное значение и не изменяет общего вида незамкнутой копировальной системы управления станком; ее действие ограничено только блоком усиления сигнала управления.

Недостатком копировальной системы управления является не-зависимостъ ведущей и следящей подач, что приводит к различной подаче вдоль контура и, значит, к неодинаковому качеству обрабаты-

Рис. 21.5. Копировальная система управления



йаемоя поверхнтэста. Для улучшеяия условий резаиия направляющие поперечной каретки располагают под углом 60°, а тгогда и 46°, но при этом ухудшаются условия обработки обратных конусот и етутгеиек (для углов профиля детали ±30° рекшендуют сохранять тголожение поперечной каретки под углом 90° к направлению движения продольной каретки). Можно использовать сиеднальную сяему, обеспечитатощую полутение заадсимых скоростей подач в 1мэдоль-ном и поперечном направлениях.

На рис. l.B приведена схема тидрокопировальной систеш>1 управления с усилителем и устроисгеом получшин висимык подач. При продольном движении влево каретки суппорта от гидро-пили-ндра / щуп с гидрхэрасшредезштелем начинает подниматься по

Рас. 21,6. Схема гидрокошфд-вальиой системы с зависимыми подачами:

7 - привод продольного переие-щения ведущей подвчи Sy, 2 - автоматический гндрораспре-делштель; J - привод ткшеречного перемещения (следящ** подачи Sjj): 4, 5 - регулируемые дроссели; 6 - следящий гидрозолот-иик усилителя со щупом; 7 - копир; 8 - обрабатываемая заготовка

профилю копира 7, открывая доступ масла в нижнюю полость цилиндра 3. Под давлением масла поршень цилиндра 3 начинает перемещать поперечную каретку суппорта вместе с резцом вверх с подачей Бед. Шток поршня, жестко связанный с корпусом гидрораспределителя 6, поднимает его, стараясь ликвидировать образовавшуюся щель для прохода масла между проточками распределителя и корпуса. Эта жесткая обратная связь необходима при работе усилителя. При этом растет давление масла, выходящего из цилиндра 3 и следящего гидрораопределителя € (давление регулируется дросселем 5). Давление масла воздействует на золотник автоматического гидро-распределитеяя 2, который, опускаясь, дросселирует масло на выходе из цилиндра /, уменьшая тем самым скорость перемещения поршня, т. е. 5вед, которую можно дополнительно отрегулировать; дросселем 4. Устройство обеспечивает получение примерно постоян- ной подачи вдоль контура заготовки 8 (подача Зея изменяется в функции подачи 5сл)- Настройкой. дросселей 4 и 5 добиваются получения возможно большего постоянства результирующей по- да-чи вдоль контура обработки.

Часто в станках можно встретить сочетания различных систевд; управления формообразсванием и позиционированием. На токарном станке с механической системой управления гари объединении траекторий вращения заготовки с поступательным движением резиэ может быть обработана винтовая поверхность. Щш сложении двух!


поступательных дважений суппорта (продольного и поперечного) получается коническая поверхность на заготовке. При совмещении всех трех движений (трех потоков внутренней информации) образуется профиль койической резьбЫ:. При этом параметры детали (шаг и размер конуса резьбы) зависят от передаточного отношения кинематических связей между участвующими в формообразовании исполнительными устройствами.

ПрОЕраммоиосителями размеров основной формообразующей части управления являются шестеренчатые гитары шага и угла конуса, в то врем как другая часть управления, представлена программоносителем в виде упоров и конечных выключателей, а также ручного установочного движения резцд., определяющих недостающую размерную информацию процесса обработки, (диаметр и длину).

При использовании системы числового управления сложное движение (суммирование простых движений), осуществляет интерполятор, который по вводимой программе может устанавливать любые передаточные отношения между движениями.

Управление величиной пути давжения в системах путевого управления осуществляется в процессе изготовления программоносителей, например во время профилирования кулачков (определение участков подвода, отвода и рабочей подачи, см. рис. 21.4); величина перемещения толкателя соответствует подъему кривой кулачков или копиров (в незамкнутых системах), а также расстановке вдоль пути движения, упоров, воздействующих на путевые выключатели. Положение упора относительно выключателя определя.ется программой обработки (первый поток информации) и уста1йвливает длину пути. Сигнал, подаваемый выключателем в конечной точке программируемого пути при наезде на него упора, характеризует выполнение заданного программой перемещения; это второй поток информации.

Более сложные системы управления снабжают датчиками пути.. Датчики могут постоянно контролировать перемещение или положение рабочего органа и выдавать соответствующую информацию непрерывно или дискретно.. Датчики характеризуются дискретностью отработки, которая, обычно соответствует величине перем.еш,ения исполнительного устройства от одного сигнала-импульса управляющей программы. Датчики с непрерывным (аналоговым) сигналом, чаще всего фазового типа (сельсины, вращаюшдеся трансформаторы или резольверы и индуктосины), оцениваются углом поворота фазы (это их гарантируемая чувствительность). Получают распространение датчики, обеспечивающие точность и дискретность выше 1 мкм, со шкалой, образуемой лазерным лучом..

Автоматическое управление при наличии потока информации о фактическом поведении объекта исходящей от датчика, относится к замкнутой системе управления. При этом в управляющей системе происходит непрерывное сравнение сигналов программы с сигналами датчика о фактическом положении рабочего органа. Принято считать что такая система имеет полноценную обратную связь при усл.овии использования этой информации в качестве сигналов корректирующих процесс управления, т. е. когда система становится следя-



щей. Такую систему управления применяют в большинстве станков с ЧПУ со сложным формообразованием.

В системах позицтюниого типа активное сравнение сигналов программы и фактического положения обычно начинается ближе к концу программируемого перемещения (например, на участке торможения) путем сопоставления двух потоков информации и выработки окончательного сигнала в момент отработки перемещения.

В незамкнутых системах управления отсутствует поток информации о фактическом перемещении или положении. Благодаря применению специальных приводов дозированного перемещения с априорной информацией о величине перемещения имеется возможность достаточно точно отрабатывать задаваемый путь, устанавливая заранее величину доз (дискрет) и программируя их количество. Примерами механизмов с дозированным перемещением являются: храповые механизмы с регулированием числа захватываемых собачкой зубьев, мальтийские механизмы с изменением числа срабатываний водила или угла поворота креста, кулачковые приводы с различными профилями кулачка и регулируемой величиной хода толкателя, копиры и, наконец, шаговые двигатели, отрабатывающие разное количество программируемых импульсов.

В некоторых случаях сложного формообразования (в механических системах) контроль пути движения может происходить только для одного исполнительного устройства, совершающего простое движение, и лишь в его запрограммированном конечном положении. В замкнутых системах с ЧПУ со сложным формообразованием (с контурным управлением) датчики выдают постоянную информацию о положении всех рабочих органов, участвующих в формообразовании.

Иногда исполнительные устройства осуществляют движения деления (например, при изготовлении многозаходных резьб и червяков), являющиеся частным случаем позиционирования.

Программирование (управление) исходных положений может осуществляться переставными или постоянными жесткими упорами, положение которых обычно определяется конструкцией станка <в частности, они могут располагаться на командоаппара-тах, кинематически связанных с движением исполнительного устройства). При этом устройство поджимается к упору под действием привода (например, гидравлического) или привод каким-либо образом отключается (электродвигатель может выключаться с помощью реле максимального тока). Для этих целей можно также использовать те же конечные выключатели и датчики, что и для контроля пути.

В некоторых случаях с помощью датчиков приходится программировать и отрабатывать несколько исходных положений для одного и того же исполнительного устройства. Так, токарные станки с ЧПУ имеют три исходных положения суппорта: положение инструмента перед обработкой конкретной заготовки, исходное промежуточное положение при смене инструмента и предельное (крайнее) положение суппорта, определяемое характеристикой станка.

55>Управление исходным положением по принципу действия ничем не отличается от управления длиной пути при простом формообразовании или позиционировании.

Уже при использовании простейших систем управления механического типа наблюдается управление е вводом коррекции. Действительно, все такие системы нуждаются в предварительной наладке, когда по результатам пробных обработок вводят поправки (коррекцию), часто отклонясь от теоретического программирования размеров, не учитывающего особенности (точность) работы конкретного станка. При наладке автоматических станков вводят дополнительную информацию, иногда отклоняющуюся от расчетных величин. Для этого уточняют положение упоров, изменяют плечи рычагов толкателей в кулачковых механизмах или пригоняют копиры по месту. Наладка учитывает возможные отжимы и перебеги, деформацию отдельных звеньев механизмов станков под воздействием сил, возникающих в процессе обработки, и изменения температуры, износ инструмента, момент срабатывания конечных выключателей, время запаздывания работы аппаратуры управления (например, путем введения упреждающих сигналов) и другие отклонения от идеальных условий работы оборудования.

Если станок имеет предельную технически выполнимую точность, дальнейшее повышение ее может быть достигнуто путем использования дополнительных потоков информации, корректирующих основной поток управления (какое-либо из простых движений или программу). Например, при недостаточной точности передачи виит- гайка иЛи значительном влиянии температуры на деформацию винта можно применить механическую систему коррекции с дополнительными доворотами гайки от рычага, перемещающегося по коррекци-онной линейке, располагаемой вдоль движения салазок. В более совершенных системах управления, особенно при использовании ЧПУ, вместо подачи постоянно действующих для данной наладки станка корректирующих сигналов возможна организация изменяющегося во времени процесса корректирования (адаптивное управление). Он может распространяться как на отдельные участки программы (кадры), так и зависеть от информации, поступающей от разных датчиков (например, температуры), управляющих процессом корректировки, т. е. процесс может приспосабливаться к переменным условиям обработки по определенным критериям.

Во всех случаях управления происходит алгебраическое суммирование программируемых и корректирующих движений с помощью механических или электронных устройств. В последнем случае корректирующая информация может вводиться заранее в память или вычисляться оперативно, вызываться командами управления и суммироваться с программируемыми перемещениями; так, например, осуществляется коррекция шага ходовых винтов или автоматическая компенсация зазора в передачах при изменении направления движения.

Управление скоростью движения не влияет на траекторию формообразования, а связано с технологическими требованиями (режи-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 [ 74 ] 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

© 2003 - 2017 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка