Конструктивные элементы станков с ЧПУ.

Конструктивные элементы станков с ЧПУ.


Система координат детали и инструмента.

Для задания положения режущей части инструмента относительно державки употребляют систему координат инструмента. При всем этом инструмент описывается в рабочем положении в сборе с державкой. Начало системы координат инструмента располагают в базисной точке инструментального блока. При установке инструмента на станок базисная точка инструментального блока совмещается с базисной точкой элемента станка.

Режущая часть инструмента характеризуется положением его верхушки и режущих кромок относительно базисной точки. Верхушка инструмента задается радиусом закругления и координатами настроечной точки (к примеру, центр радиуса при верхушке резца). Верхушка вращающегося инструмента размещается на оси его вращения. Настроечная точка инструмента применяется при вычислении траектории перемещения инструмента.

Третей системой координат применяемой в при обработке деталей на станках с ЧПУ является система координат детали. Система координат детали – это система, в какой определены все размеры данной детали и даны координаты всех опорных точек контура детали. Система координат детали перебегает в систему координат программки. В ней описываются координаты всех точек и частей, в том числе линии движения вспомогательных перемещений нужных для составления УП по обработке данной детали.



Система координат детали агрессивно связывается с системой координат станка, методом установки детали в приспособление (к примеру, трехкулачковый патрон). В системе координат детали выбирается начальная точка начала обработки (ноль программки). При многоинструментальной обработке количество таких точек соответствует числу инструментов. Эта точка выбирается исходя из критерий обработки, нужна для приближения инструмента к заготовке и при правильном выборе содействует сокращению холостых перемещений.

Системы координат инструмента и детали приводятся при установке к системе координат станка. Такая связь координат позволяет выдерживать заданную точность при переустановке заготовок.

Механические узлы станков с ЧПУ изготовляют с завышенной точностью, жесткостью, виброустойчивостью, надежностью. Это обосновано высочайшей ценой таких станков и как следствие необходимостью 2-ух либо 3-х сменной их работы.

Станины станков с ЧПУ являются основными базисными элементами, так как на их располагают направляющие станков. Встречаются последующие разновидности станин:

1) чугунные станины, снаряженные железными закаленными и шлифованными направляющими (как роликовыми направляющими качения, так и гидростатическими);

2) сварные станины и стойки, имеющие закаленные направляющие, в большинстве случаев прямоугольной формы; особая разработка сварки и термической обработки обеспечивает сохранение начальной точности на долгое время;

3) станины токарных станков с ЧПУ имеющие вертикальное либо наклонное размещение плоскости направляющих для обеспечения схода стружки.

Направляющие. В станках с ЧПУ наибольшее распространение получили направляющие качения и комбинированные. В таких направляющих употребляют закаленные приворачиваемые мощные планки, по которым передвигаются за ранее нагруженные роликовые опоры (направляющие качения с циркулирующими роликовыми опорами). К недочетам направляющих качения можно отнести некое удорожание конструкции, также пониженную демпфирующую способность в направлении перемещений. Для устранения последнего недочета употребляют комбинированные направляющие. Не считая того, находят применение гидростатические и аэростатические направляющие.

К главному приводу станков с ЧПУ предъявляют требования завышенной мощности и бесступенчатого регулирования скорости при управлении от ЧПУ. Употребляют разные типы головного привода: с асинхронным электродвигателем; с регулируемым электродвигателем неизменного тока; с электродвигателем, используемым вместе с гидроусилителем.

К шпинделю станка с ЧПУ предъявляют требования завышенной жесткости и высочайшей точности вращения. Особенное значение в шпиндельных узлах станков уделяется теплоотводу, который осуществляется обычно специальной системой смазки и остывания.


Загрузка...

Привод подач для станков с ЧПУ должен удовлетворять последующим требованиям:

- иметь расширенный спектр регулируемых подач – от 1 до 10000 мм/мин;

- владеть завышенной жесткостью кинематических цепей и плавностью хода, в особенности при неспешных перемещениях;

- иметь завышенную долговечность и возможность дистанционного управления от УЧПУ.

В станках с ЧПУ употребляются последующие типы приводов подач:

Привод от асинхронного мотора через автоматическую коробку.

Более всераспространенный привод от электродвигателя неизменного тока с преобразователями для регулирования частоты вращения в широких границах, к примеру с тиристорным регулированием.

Гидропривод – от гидроцилиндров либо гидродвигателей, при всем этом гидродвигатель обычно устанавливают на конечное звено привода (в большинстве случаев это пара винт-гайка). При изменяется в купе с шаговым электродвигателем, как усилитель вращающего момента электродвигателя.

Передача винт-гайка качения в приводах подач станков с ЧПУ отыскала обширное применение благодаря тому, что по сопоставлению с винтообразными парами скольжения у их более высочайший КПД, также способности заслуги беззазорной передачи методом регулировки, с высочайшей осевой жесткостью.

Для ускорения стремительных перемещений (до 20 м/мин) в приводах станков с ЧПУ используют передачи с автоматическим регулированием натяга. Такие передачи дают возможность избежать нагрева при резвом перемещении методом уменьшения натяга, а при рабочих подачах обеспечить высшую твердость методом роста натяга.

Для воплощения адаптивного управления подачами применяю приводы подач снаряженные датчиками осевой составляющей силы резания.

Датчики оборотной связи. В текущее время все станки с ЧПУ являются замкнутыми системами управления (с оборотной связью). Такие системы снабжены датчиками оборотной связи, которые позволяют системе ЧПУ выслеживать реальное положение рабочего органа в системе координат станка либо скорость его движения. Разработаны датчики самых разных конструкций: магнитные, фотоэлектрические, индукционные, электронные, оптические, ультразвуковые и др. Но с развитием станкостроения в системах с ЧПУ равномерно выделились желательные типы.

Все датчики оборотной связи делят на линейные и радиальные. Предпочтение отдается последующим типам датчиков: из линейных – линейный индуктосин и оптическая шкала; из радиальных – радиальный, крутящийся трансформатор либо резольвер, фотоэлектрические.

Линейный индуктосин состоит из линейки, агрессивно закрепленной на недвижной части станка и движка (слайдера) перемещаемого совместно с подвижной частью станка. На линейку нанесена обмотка с шагом 2 мм. На слайдере выполнены две обмотки сдвинутые относительно друг дружку на ¼ шага либо на 90º по фазе. При всем этом слайдер является статором, и его обмотки питаются переменным напряжением с частотой 4000 Гц. Линейка индуктосина является ротором, и с ее обмоток снимается сигнал Uа в виде синусоидального напряжения. Сдвиг по фазе напряжения, индуцированного на линейках, находится в зависимости от положения обмоток линеек относительно обмоток слайдера. Смещение слайдера временами приводит к изменению сдвига фаз от максимума до минимума, что обеспечивает соответственный электронный сигнал-импульс в системе преобразователя сдвига фаз в импульсы. Сумма импульсов, подсчитанная счетчиком, дает перемещение рабочего органа.

Действие фотоэлектрического датчика основано на считывании луча фотодиодами. Радиальный фотоэлектрический датчик имеет прозрачный диск с нанесенными рисками. При прохождении опасности меж источником света и фотодиодом, луч прерывается, что фиксируется счетчиком.

Крутящийся трансформатор – это микромашина переменного тока, служащая для преобразования угла поворота ротора в синусоидальное напряжение. При повороте вала ротора механический угол вращения преобразуется в электронный, т.е. сдвиг фаз.

Электронный шаговый движок. Употребляется в приводах подач станков с ЧПУ. Представляет собой синхронную машину с сосредоточенными обмотками и реактивным ротором.

Разглядим механизм работы шагового мотора построенного по трехфазной схеме. Статор имеет три пары полюсов и обмоток. Ротор также разбит на три секции, любая из которых смещена по окружности, относительно другой, на 1/3 межполюсного расстояния. При подаче неизменного тока на обмотки первой фазы, и отсутствии тока в других обмотках, возникнет магнитное поле меж надлежащими полюсами. Ротор установится в положение, при котором полюса будут находиться друг против друга. Если потом выключить питание на первой обмотке и сразу включить питание на 2-ой обмотке, то ротор оборотится на 1/3 шага. При поочередной подаче тока в обмотки 1, 2, 3 ротор будет крутиться. Современные шаговые движки с большой частотой импульсов тока, обеспечивают скорости подач до 5 – 10 м/мин.

В виду того, что шаговые электродвигатели владеют маленький мощностью, усиление вращающего момента обеспечивают с помощью гидравлического усилителя. Вращающий момент усиливается за счет использования энергии масляного потока от гидростанции.

В состав электрогидравлического шагового мотора заходит электронный шаговый движок, гидроусилитель момента, состоящий из аксиально-поршневого гидромотора (ГМ) и следящего устройства (СУ). СУ управляется шаговым электродвигателем. При повороте ротора на малозначительный угол происходит направление масляного потока от гидронасоса к гидромотору, который производит вращение вала станка. При изменении направления вращения электродвигателя происходит перенаправление масляного потока, что приводит к перенаправлению вращения вала станка. Если же шаговый электродвигатель останавливается, то следящее устройство перекрывает поток масла на гидромотор, и тем, останавливая его вращение.

Преимуществом шагового электродвигателя является отсутствие датчиков оборотной связи, тахогенератора и отсутствие коллектора с щетками. Недочетом является малая мощность. Недочетом электрогидравлического шагового мотора является необходимость наличия дополнительного оборудования, а конкретно гидростанции.

Следящие приводы подач. Привод подач – один из главных узлов, определяющих производительность и точность станка с ЧПУ. Современные УЧПУ сформировывают сигналы управления приводом фактически безинерционно, в связи, с чем свойства станка в большой степени зависят от используемого электродвигателя и схемы управления им.

Высочайшими показателями характеризуется тиристорный привод с низкоскоростным высокомоментным движком неизменного тока и возбуждением от высокоэнергетических магнитов. Такие движки имеют большой момент инерции, обеспечивают отличные динамические свойства, приобретенные в итоге использования высокоэнергетических глиняних магнитов, выдерживающих 10-15 кратные пиковые моменты без размагничивания. Значимая масса и теплоемкость ротора позволяют существенно длительно (до 30 мин) выдерживать огромные перегрузки.

Применение таких приводов позволило упростить конструкции приводных устройств рабочих органов станков. Установка их не просит высочайшей точности и регулировки. Применение в совокупы с современными винтообразными парами и направляющими обеспечивает ускоренные перемещения при вращающем моменте привода, равном 15-20% от номинального вращающего момента, нужного для процесса резания. В то же время резание с большенными усилиями может быть при скорости 15-20% от скорости резвого перемещения.

Следящий привод имеет, как минимум два датчика оборотной связи. 1-ый – по скорости (тахогенератор), в большинстве случаев устанавливаемый в корпусе электродвигателя. 2-ой – по пути, устанавливается на станке. В станках обычной точности используют радиальный датчик устанавливаемый на ходовой винт. Так как пара винт-гайка не окутана оборотной связью, ее погрешности переносятся на изделие. Суммарную периодическую погрешность, компенсирую с помощью программных средств.

В прецизионных станках используют высокоточные линейные датчики устанавливаемые на столе. При всем этом происходят колебания привода вызванные зазорами кинематической цепи.

В томных станках используют гибридную схему. При всем этом употребляются оба датчика: радиальный – употребляют для позиционирования, а линейный – для автоматической корректировки погрешностей цепи.

Высокомоментные движки неизменного тока состоят из корпуса статора, на внутренней стороне которого размещены высокоэнергетические магниты. Снутри размещен ротор, имеющий несколько обмоток, концы которых выведены на коллектор, через который на обмотки подается напряжение с помощью щеток. На валу ротора также размещен тахогенератор, снимающий показания скорости вращения ротора. Не считая того, таковой движок может быть обеспечен электрическим тормозом.

Устройство автоматической смены инструмента. Автоматическая смена инструмента одна из основных особенностей станков с ЧПУ. Простым устройством смены инструмента является револьверная головка. Применяется на токарных станках с ЧПУ. Такие устройства позволяют создавать автоматическую смену установленных в резцедержатель инструментов и состоят из резцедержателя, устройства поворота резцедержателя, электронного либо гидравлического мотора, датчика положения инструмента. Современные станки оснащаются револьверными головками на 6, 8, 10, 12 позиций, дозволяющие создавать смену инструмента за 1-2 с.

Более сложными смотрятся устройства смены инструмента для фрезерных и многоцелевых станком с ЧПУ. В общем случае такие устройства состоят из 2-ух частей, а конкретно из магазина, служащего для сотворения припаса инструментов, достаточного для обработки детали и устройства автоматической смены инструмента, передающего инструмент из магазина в шпиндель станка и назад. При соосном расположении инструментов в гнезде магазина и шпинделе станка довольно повернуть магазин до совмещения гнезда магазина с осью шпинделя, а потом, перемещая шпиндель повдоль оси, вытолкнуть инструмент из магазина и закрепить в шпинделе.

В таких устройствах инструментальный магазин делают виде громоздкого барабана, с наклонной осью (относительно оси шпинделя) вращения. При всем этом с осью шпинделя совмещается с осью инструмента находящегося в нижнем положении. При движении пиноли станка вниз происходит автоматический зажим инструмента, находящегося в нижнем положении. Во время перемещения пиноли в последнее верхнее положение происходит отсоединение инструмента, а в последнем верхнем положении пиноли осуществляется поиск инструмента данного программкой.

Рассмотренный метод имеет недочеты: 1) пиноль шпинделя совершает долгие вспомогательные ходы, нужные для перемещения инструмента в рабочую зону; 2) наибольшая емкость магазина ограничена, ввиду нахождения его в конкретной близости от зоны резания; 3) для поиска инструмента магазин должен отводится от заготовки на существенное расстояние; 4) загрязнение устройств, режущих и вспомогательных инструментов, не находящихся в процессе резания, стружкой, подаваемой СОЖ.

Для размещения инструментального магазина вне рабочей зоны станка, его поднимают над шпиндельной бабкой либо выносят на отдельную стойку. При всем этом ось шпинделя и оси инструментов находящихся в магазине не совпадают. Такие магазины имеют значительно огромные размеры и позволяют расположить в их все нужные инструменты, также сделать деталь за одну установку. Смена инструмента осуществляется с помощью автооператора с 2-мя захватами. Магазин поворачивается в положение для смены инструмента, автооператор сразу захватывает инструмент установленный в шпинделе и магазине. Потом совершает поворот на 180º и устанавливает в шпинделе инструмент нужный для выполнения операции, а в магазин возвращает отработавший. При таком методе различают устройства автооператора, который может иметь возможность только поворота на 180º , а может совершать движения для доставки инструмента к шпинделю станка. Последний имеет преимущество т.к. нет необходимости перемещения пиноли из зоны резания в зону для смены инструмента, что уменьшает время цикла обработки детали.




Возможно Вам будут интересны работы похожие на: Конструктивные элементы станков с ЧПУ.:


Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Похожый реферат

Cпециально для Вас подготовлен образовательный документ: Конструктивные элементы станков с ЧПУ.