Особенности ПГД станков с ЧПУ

По конструкции МРС с ЧПУ существенно отличаются от уни­версальных  МРС  наличием,  как специфических узлов,  так и принципом их построения, суть которого состоит в отсутствии «жестких»  кинема­тических связей  между  узлами станка,  обеспечивающих кинематику формообразования. В этом разделе рассмотрены особенности привода главного движения (ПГД) МРС с ЧПУ.
В приводах  главного движения МРС с ЧПУ преимущественно при­меняют регулируемые приводы с двигателем постоянного тока  и  тиристорным преобразователем напряжений.  Необходимая мощность при­вода главного движения станка изменяется в функции частоты враще­ния шпинделя.  При  этом номинальная мощность не используется при высоких и низких частотах вращения.  Как видно из рис. 2.20, по­лезная мощность привода,  полученная путем исследования, примерно до 1/3 или даже 1/2 диапазона регулирования возрастает пропорцио­нально  частоте  вращения  и регулирования в этой части диапазона необходимо производить с постоянным моментом.  Далее мощность при­вода достигает  своего максимума и после этого незначительно сни­жается при наибольшей частоте вращения.  На этом  участке  привод можно регулировать с постоянной максимально допустимой мощностью. Таким образом,  привод главного движения станка нуждается в дву­зонном регулировании, которое обеспечивают разными способами. Регулирование с постоянной максимально  допустимой  мощностью  осу­ществляется путем  изменения тока возбуждения при неизменном нап­ряжении на якоре.  При этом частота вращения изменяется вверх  от номинальной в небольшом диапазоне,  который определяется коммута­ционными возможностями двигателей постоянного тока.  Для двигате­лей постоянного  тока  серии 2П этот диапазон Др = const= 1:4.  В том случае,  когда по технологическим требованиям диапазон Др не­обходимо увеличить,  вводят дополнительную коробку скоростей. Для регулирования с постоянно максимально допустимым моментом необхо­димо изменять напряжение на якоре при неизменном возбуждении, так же как это делают в регулируемом приводе.  Частота  вращения  при этом регулируется вниз от номинала, и диапазон регулирования может быть достаточно большим.  Обычно по  технологическим  требованиям необходимо иметь Дм = const = 1:20. Однако в МС этот диапазон может быть увеличен.  Это связано с необходимостью точного позициониро­вания  шпинделя  станка при смене инструмента.  Привод (вращения) шпинделя в этом случае переключается  на  малую  «ползучую»  ско­рость,  при  которой  обеспечивается  высокая  точность остановки шпинделя по углу.

рис. 2.20

На рис.  2.21  показан один из возможных вариантов конструк­тивного решения привода главного движения МРС с ЧПУ, сочетающий в себе преимущество регулируемого привода постоянного тока с тиристорным преобразователем  и традиционной переборной группы универ­сальных МРС. Назначение переборной группы сводится к смещению ди­апазона бесступенчатого регулирования привода главного движения в сторону увеличения  в кратное число раз (в 2, 4 или более) за счет подбора передаточного отношения зубчатых колес. Таким образом, по­лучаются как бы два совмещенных диапазона регулирования: первый диапазон М1 (включена муфта 5),  второй диапазон Ml (включена муфта 6) .

рис. 2.21

В кинематической  схеме привода главного движения предусмот­рен фотоэлектрический датчик 12, главное назначение которого сво­дится к контролю частоты вращения шпинделя станка  при  нарезании резьбы.
Автоматическая смена  режущего  инструмента  в станках с ЧПУ наложила свой отпечаток на конструкцию шпинделя станка. В отличие от универсальных  станков,  шпиндель,  показанный на рис 2.3, имеет крутой (несамотормозящий) конус 7/24 и механизм зажима инструмен­та. Масло по трубопроводу 7 поступает в гидроцилиндр 6. Поршень 5 перемещается по  стрелке  влево,  тем  самым лепестки плунжерного захвата 3 размещаются в выточке «а». При помощи механизма автома­тической смены  инструмента оправка 2 входит в конусное отверстие до конца. При снятии давления в гидроцилиндре пластинчатые пружи­ны 4  разжимаются  и толкают шток 5 вправо,  лепестки плунжерного захвата западают в паз хвостовика (как показано  на  рис. 2.22)  и втягивают оправку в отверстие шпинделя.

рис. 2.22

Дальнейшее развитие механизма главного движения  осуществля­ется в  направлении расширения технологических возможностей МРС с ЧПУ. На одном станке необходимо получить готовое изделие  незави­симо от того,   какие    технологические операции выполняются: сверле­ние (эксцентричное),  фрезерование  пазов и криволинейных поверх­ностей,  торцов и других операций.  Здесь необходимо кроме  конс­труктивных решений по шпиндельному узлу одновременно вести разра­ботку и различного типа инструментальных головок  для  выполнения выше  указанных операций.

рис. 2.23

На рис.  2.23 показан один из вариантов  решения подобной задачи.  Главное движение в данном  случае  осуществляется по следующей кинематической цепи: от электродвигателя 1 через ременные передачи 2, 3 или 4, 5 вращение передается шпинде­лю 7.  При выполнении,  например,  фрезерных операций необходимо иметь медленное вращение шпинделя и большим  моментом.  Это  осу­ществляется следующим образом. Двигатель 1 отключается, включает­ся двигатель 14, который через червячную передачу 12 и 11 вращает шпиндель 7,  но перед этим при помощи гидроцилиндра 16 вводится в зацепление с червячным колесом 11 червяк 12. По мере того как не­обходимость  в медленном вращении шпинделя отпадает, червяк 12 вы­водится из зацепления с червячным колесом.