Гидроусилитель шагового двигателя


История станкостроения

Один шаговый двигатель с гидроусилителем обеспечивает перемещение обрабатываемой заготовки по одной оси координат.

Конструкция серводвигателя постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов

Для двух координатной системы ЧПУ, в универсальном токарном станке, устанавливается два, а для трех координатной — три шаговых двигателя с гидроусилителями. Наряду с достоинствами, которые заключаются в простоте системы ЧПУ в связи с отсутствием датчика обратной связи, такой привод имеет и недостатки. В электрогидравлическом приводе подач возможна потеря информации о перемещении, ее трудно быстро найти и локализовать. В МС используют серводвигатели с возбуждением от постоянных магнитов.

Ротор 2 двигателя установлен в подшипниках качения, расположенных в крышках 1 и 10. Якорная обмотка 3 питается током через коллектор 5 и щеточный аппарат 6. В корпусе двигателя, выполненного в виде трубы, по всему периметру наклеены постоянные магниты 4. Якорь 8 тахогенератора посажен на ротор двигателя. Статор 7 тахогенератора может быть оснащен постоянными магнитами или обмоткой возбуждения. Редуктор 11 револьвера соединен с ротором двигателя гибкой муфтой 9.

dozizhmash.ru

Адаптивные замкнутые системы

Это самоподнастраивающиеся системы, которые чаще всего работают следующим образом:

При изменении силы резания в процессе обработки изменяют величину подачи: с ростом силы резания подачу уменьшают и наоборот(см. блок –схему адаптивного управления). Она включает блоки измерения силы резания рх и ру и их записи, блоки коррекции координатных перемещений x,y и блоки оптимизации режимов резания. Устройство выполняет 2 функции: осуществляет измерения составляющих рх и ру силы резания по координатным осям и в соответствии с полученной информацией автоматически корректирует траекторию движения.

В блоке коррекции сигналы пропорциональные составляющим деформации фрезы по координатам Δx , Δy преобразуются в соответствующее число импульсов Δ Nx, ΔNy и алгебраически суммируются с числом импульсов исходной программы. Результирующий сигнал поступает на обработку привода подачи.

Конструктивные особенности станков с чпу Привод главного движения в станках с чпу

  1. Диапазон регулирования должен охватывать скорости, требуемые как для высокопроизводительной чистовой обработки, так и для позиционирования шпинделя.

  2. Должен обеспечить длительный режим работы при полном использовании мощности

  3. Бесступенчатое регулирование частоты вращения и как можно меньше механических ступеней

  4. Минимальное время разгона и торможения.

Приводы подач

Преобразование электрических сигналов в перемещение рабочих органов станка, стола, салазок, суппорта, шпиндельной бабки осуществляется приводами подач, состоящими из приводного двигателя, передаточных механизмов и системы обратной связи с ДОС. Привод подач – один из основных Эл-тов станка с ЧПУ, определяющий его производительность, точность, надежность работы и стоимость.

Основные хар-ки привода подач: мощность, скорость, быстродействие, точность, диапазон регулирование, кпд, стоимость, габариты.

В качестве приводных двигателей в станках с ЧПУ применяют шаговые Эл-двигатели постоянного тока и гидродвигатели.

Шаговый двигатель подач с гидроусилителем.

Шаговый привод подач имеет разомкнутую схему управления и строится на основе несилового шагового Эл-двигателя и гидроусилителя или с применением силового шагового Эл-двигателя.

При применении шагового двигателя точность перемещения рабочих органов станка будет определяться погрешностью отработки шагового двигателя в командных двигателях, а также зазорами и упругими деформациями кинематической цепи.

Шаговые двигатели обеспечивают строго определенный угол поворота ротора при подаче направляющего напряжения на обмотки его статора.

Принцип работы шагового двигателя напоминает работу поворотного электромагнита.

Схема работы шагового двигателя с гидроусилителем (рис.39 а).

При повороте ротор шагового двигателя на определенный угол винтовая часть 1 распределителя вывертывается из неподвижной в этот момент гайки 2 , перемещая распределитель влево. При этом масло поступает в полость гидродвигателя 3, который через зубчатую передачу 4 вращает ходовой винт 5 привода рабочего хода 6.

При повороте ротора гидродвигателя поворачивается гайка 2 (при неподвижной винтовой части распределителя) и возвращает распределитель обратно в первоначальное положение до момента перекрытия в нем щелей. Последнее произойдет при повороте ротора гидродвигателя точно на такой же угол, на который повернулся распределитель от шагового двигателя . При повороте шагового двигателя в другую сторону распределитель перемещается уже вправо и открывает каналы для прохода масла под давлением в другую полость гидродвигателя, вращая его тем самым в другую сторону.

studfiles.net

Гидропривод станков с числовым программным управлением

В отечественных станках с ЧПУ наиболее широкое применение находит следящий гидропривод, включающий исполнительный гидродвигатель и средства управления (электрические, электрогидравлические, механические, пневматические и т. п.).

Следящие гидроприводы разделяют на ряд групп, например, по числу щелей в дросселирующем гидрораспределителе (одно-, двух- и четырехщелевые), по числу следящих перемещений, осуществляемых рабочими органами, по виду средств, с помощью которых осуществляется регулирование скорости слежения (с дроссельным, объемным и комбинированным регулированием), по числу и принципу действия каскадов усиления сигналов задающего устройства (одно-, двух- и многокаскадные) и т. д.

Гидравлические машины имеют небольшие размеры и малую инерционность, что обеспечивает высокой быстродействие гидропривода и плавный рабочий ход рабочих органов, а также повышенную точность позиционирования. Наибольшее применение в станках с ЧПУ получил следящий привод с гидроусилителем момента.

Как правило, гидравлические схемы непосредственно приводов (исключая систему управления) станков с ЧПУ довольно просты. Они включают типовую насосную установку переменной подачи с дроссельным, объемным или комбинированным регулированием, вырабатывающую подачу равную расходу в гидросистеме, при малом изменяемом давлении, а также гидродвигатели или усилители момента, связанные с рабочими органами станка. На рис. 1 приведена гидравлическая схема широко распространенного токарного станка с ЧПУ мод. 16К20ФЗ.

Гидравлическая схема токарного станка с ЧПУ 16К20Ф3

Гидропривод токарного станка с ЧПУ мод. 16К20ФЗ

Управление гидроприводом, различные блокировки, зажим и разжим патрона осуществляются элементами электрической схемы. В гидропривод станка входят:

  1. гидростанция с регулируемым насосом аксиально-поршневого типа Н1, насосом подпитки Н2, фильтром Ф и холодильником X, аккумулятором А, а также контрольно-регулирующей аппаратурой;
  2. гидроусилитель моментов продольного хода каретки УМ1;
  3. гидроусилитель моментов поперечного хода суппорта УМ2.

Включение гидропривода осуществляют нажатием кнопки «Пуск» гидроагрегата. Работа гидропривода происходит в соответствии с подачей электрических команд от пульта управления к шаговым двигателям гидроусилителей. Работа гидроусилителей момента поперечного хода суппорта и продольного хода каретки происходит с помощью шаговых двигателей, выходные валы которых посредством муфт жестко соединены с входными валами гидроусилителей. При отработке шаговым двигателем какого-то числа электрических импульсов происходит поворот входного вала и смещение запорно-регулирующего элемента дросселирующего гидрораспределителя на пропорциональную величину. Масло от насоса через щели гидрораспределителя и распределительный диск воздействует на поршни ротота гидроусилителя, который поворачивает выходной вал пропорционально величине открытия щелей. За счет энергии масла, подводимого к гидроусилителю, электрические сигналы малой мощности, поступающие на вход шагового двигателя, усиливаются и преобразуются в синхронное (по отношению к валу шагового двигателя) вращение выходного вала гидроусилителя с вращающим моментом, необходимым для перемещения рабочих органов. Величину поворота выходного вала гидроусилителя определяет число поданных импульсов на шаговый двигатель, а скорость — частота их следования.

chiefengineer.ru

История станкостроения

Гидроусилитель ГУ представляет собой аксиально-поршневой гидромотор со следящим управлением.

Он обеспечивает увеличение крутящего момента, развиваемого шаговым двигателем. В роторе 3 двигателя расположены поршни 2, которые могут перемещаться в осевом направлении. Под давлением масла, поступающего в двигатель через полукольцевой паз Pi распределителя 4, поршни 2 упираются в кольцо 1 упорного шарикоподшипника. Кольцо расположено наклонно, и поршни, скользя по наклонной плоскости, образованной подшипником, заставляют ротор поворачиваться в направлении, показанном на рисунке стрелкой. Когда поршень попадает в положение А, приток масла к нему прекращается, так как отверстие ротора попадает на перемычку распределителя.

При дальнейшем повороте масло из-под поршня через полукольцевой паз Р2 распределителя поступает на слив. Таким образом, каждый поршень за половину оборота ротора совершает рабочих ход, а за следующие пол-оборота — обратный (холостой) ход. Для изменения направления вращения ротора масло под давлением подают в паз Р2 , а из паза направляют на слив. Управление потоком масла обеспечивает следящее устройство СУ, управляемое шаговым двигателем. Вал шагового двигателя ШД соединен с плунжером 6 следящего устройства. На плунжере имеются кольцевые канавки К и К2 и продольные пазы Г\и П2 . Плунжер вставлен во втулку 5, соединенную с валом гидроусилителя. Втулка 5 находится в корпусе 7, имеющем кольцевые канавки В — В4 . К кольцевой канавке В2 подводится (канал Д) масло под давлением; канавки В3 служат для отвода масла на слив (канал С); канавки В и В4 соединены каналами с полостями распределителя 4. В положении, а, плунжер 6 перекрывает доступ масла к гидроусилителю, и он не работает. Но достаточно повернуть плунжер на очень небольшой угол, чтобы масло от гидронасоса по каналу Д, кольцевой канавке корпуса следящего устройства и отверстию втулки5 попало в паз П, плунжера и далее через канавки К и распределитель 4 в ротор гидроусилителя, поворачивая его в том же направлении, что и плунжер. Масло на слив удаляется из гидроусилителя через кольцевую канавку В4 и паз П2 плунжера и отверстие 02 втулки 5, канавку В3 и канал С. Если вращать плунжер с помощью шагового двигателя непрерывно, то одновременно, «догоняя» его, будет вращаться и ротор гидроусилителя, а вместе с ним ходовой винт; исполнительный орган станка получит движение подачи. При остановке плунжера он перекроет отверстия втулки, движение потоков масла прекратится, и ротор гидроусилителя немедленно остановится. Для реверсирования гидроусилителя достаточно переключить направление вращения вала шагового двигателя. Направление потоков масла в следящем устройстве изменится на противоположное.

dozizhmash.ru


Смотрите также