Линейный электрогидравлический привод подачи силового узла с автономным задатчиком перемещения

 

Выпускаемые в настоящее время агрегатные, шлифовальные, фрезерно-центровальные и другие гидрофицированные станки для массового автоматизированного производства имеют, как правило, гидравлический привод с путевым управлением. Это не позволяет встраивать их в ГПС и требует разработки принципиально иных схем построения приводов, которые обеспечивают, во-первых, автоматизацию переналадок циклов движения силовых узлов при смене объектов производства и, во-вторых, максимальную унификацию базовых деталей станков и силовой части приводов в обычном и новом исполнении, предназначенном для ГПС.

Указанная цель может быть реализована при использовании ЛЭГП с автономными задатчиками перемещений (АЗП) в качестве управляющих устройств. Принципиальная схема привода показана на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема ЛЭГП с АЗП

Силовой стол 1с установленным на нем рабочим органом (РО) 2 перемещается от гидроцилиндра 3. Скорость и ход устанавливаются автономным задатчиком, выполненным в виде отдельного устройства 5, состоящего из управляющего шагового двигателя (ШД) 6, дросселирующего распределителя 8, механизмов сравнения 7 и обратной связи 4. При работе ЛЭГП с АЗП сигнал от системы ЧПУ в виде угла поворота ШД поступает в механизм сравнения, который перемещает распределитель в сторону уменьшения рассогласования между заданным положением, определяемым ШД, и фактическим положением РО.

Выбор рассмотренной схемы объясняется следующими преимуществами, которые дает ЛЭГП с АЗП:

· гидроцилиндр обеспечивает отсутствие промежуточных передач между двигателем и РО станка, малую инерционность подвижных частей, и, как следствие, высокое быстродействие, хорошую плавность хода в широком диапазоне изменения скоростей;

· автономный задатчик позволяет охватить конечное звено (РО станка) отрицательной обратной связью по положению и тем самым повысить точность и жесткость (в частности, компенсировать упругие и тепловые деформации, возникающие в силовых элементах привода), а также предохранить его звенья от поломок при перегрузках благодаря возможности установки дополнительных предохранительных элементов;

· используемый в качестве задающего шагового электродвигателя задатчик обеспечивает простую и надежную конструкцию привода, так как в этом случае отпадает необходимость в установке датчиков обратной связи и применении соответствующих электронных схем управления.

Кроме того, выполнение задатчика в виде малогабаритного автономного устройства обеспечивает легкость встраивания в су­ществующее оборудование, что позволяет унифицировать силовые узлы станков обычного исполнения предназначенных для ГПС.

Указания к расчёту режимов резания

Металлорежущие станки предназначены для обработки металла пу­тем снятия стружки. Они обеспечивают изготовление деталей требуе­мой формы с заданными точностью размеров и шероховатостью по­верхности. Обработка может производиться при помощи одного или нескольких инструментов.

В зависимости от способа обработки существуют станки следующих основных групп: токарные, сверлильные, шлифовальные, фрезерные, строгальные.

Металлорежущий станок, на котором производится процесс реза­ния, является технологическим объектом управления. Основными тех­нологическими процессами металлообработки являются точение, рас­точка, строгание, сверление, фрезерование и шлифование.

Точение (рис.2) осуществляется на токарных станках за счет вращения обрабатываемого изделия 1 (главное движение) и переме­щения резца 2 (движение подачи).

Окружная скорость изделия в точке соприкосновения резца с об­рабатываемой деталью называется скоростью резания. Скорость реза­ния, м/мин, определяется по формуле

                                                         (1)

где d_и — диаметр обработки, м; ω_и — угловая скорость изделия, рад/с.

Величина подачи определяется перемещением резца, приходящим­ся на один оборот изделия. Глубина резания представляет собой раз­ность радиусов обрабатываемой и обработанной поверхностей. Быст­рое перемещение суппорта, зажим и отжатие обрабатываемого изде­лия, перемещение люнета, задней бабки и другие движения относят­ся к вспомогательным.

В процессе обработки происходит износ инструмента h, который можно разбить на три периода (рис. 1,6): I - приработка, II - нор­мальный и III- усиленный износ, заканчивающийся "посадкой" (затуплением) инструмента. Износ h₀, при котором общий срок службы инструмента получается наибольшим, а расход наименьшим, называ­ют оптимальным. Оптимальный износ обеспечивает минимальную стоимость инструмента, отнесенную на одну деталь. По достижении оптимального износа h₀ инструмент перетачивают. Время работы ин­струмента между двумя переточками определяет его стойкость Т.

 

Рис. 2. Схема токарной обработки (а) и график износа иноса инструмента (б)

 

Параметры обработки связаны между собой эмпирической фор­мулой

                                                                        (2)

где С_у — коэффициент, характеризующий вид и условия обработки, а также материал изделия и резца; s — подача, мм/об; t_р — глубина резания, мм: Т - стойкость, мин; x_v, y_v, т - показатели степени, за­висящие от свойств обрабатываемого металла, материала резца и вида обработки.

При снятии стружки резцом возникает усилие F, приложенное к ре­жущей кромке инструмента, которое может быть разложено (рис. 1, а) на три составляющие:

                                                             (3)

 где F_z - главная касательная сила, действующая в направлении траек­тории главного движения, преодолеваемая шпинделем станка и назы­ваемая усилием резания; F_y - радиальная сила, действующая нормаль­но к обработанной поверхности и создающая давление на суппорт; Р_у - осевая сила, действующая в направлении подачи.

Расчет усилия резания производится по эмпирической формуле

                                                               (4)

где С_F коэффициент, характеризующий материал детали, резца и вид токарной обработки; х_F, у_F, n показатели степени.

Коэффициенты и показатели степени в (3) и (4) принимаются по справочникам режимов резания [11].

По аналогичным формулам рассчитываются усилия F_у и F_x, кото­рые можно принять равными F_x ≈ 0,4F_z и F_у ≈ 0,3F_z.

Усилие F_П действующее на механизм подачи, помимо собственного усилия подачи F_x содержит также составляющие, возникающие в на­правляющих за счет сил трения от действия усилий F_z и F_у :

                                   F_П=F_x+μ(F_z+F_у)                                                                  (5)

где μ - коэффициент трения в направляющих.

 

 

Мощность резания, кВт,

                                                                                                                                         (6)

Мощность подачи, кВт,

                                                     (7)

Поскольку скорость подачи во много раз меньше скорости резания, мощность подачи намного меньше мощности резания и составляет относительно последней 1 — 0,1 %.

Расточка применяется для черновой, чистовой и алмазной обработок отверстий на токарных и расточных станках. При расточке резцы, оснащенные пластинками из быстрорежущей стали, твердых сплавов или из ограненного технического алмаза, закрепляют в оправках. Ско­рость, силу и мощность резания при черновой и чистовой расточках определяют по тем же формулам (2) -- (6), что и для точения.

Строгание (рис. 3) можно рассматривать как точение участка дета­ли с бесконечно большим диаметром. При этом деталь 1 перемещает­ся возвратно - поступательно относительно резца 2, снятие стружки про­исходит в течение рабочего хода, а обратный ход совершается вхолос­тую. Скорость, с которой деталь перемещается относительно резца при рабочем ходе, называется скоростью резания v, м/мин. Продоль­ное перемещение стола является главным движением.

Перемещение резца за один двойной ход стола перпендикулярно главному движению называется движением подачи х, мм/мин. Вели­чина /р, на которую углубляется резец в изделие при одном проходе, называется глубиной резания. Перемещение траверсы и суппортов, подъем резца при обратном ходе, установочные медленные перемеще­ния стола относятся к вспомогательным движениям.

Скорость, усилия и мощность резания при строгании определяют по тем же формулам (1) - (3), что и для точения.

Сверление (рис. 4) осуществляется за счет вращательного (глав­ного) движения инструмента - сверла 1 (иногда детали) и его про­дольного перемещения в детали 2 - движения подачи. Продольное и поперечное перемещения стола, перемещение шпиндельной бабки, за­жим колонны являются вспомогательными движениями.

Окружную скорость на периферии сверла v, м/мин, называют ско­ростью резания при сверлении. Перемещение сверла вдоль своей оси за один оборот определяет подачу. Скорость резания при сверлении нахо­дят по эмпирической формуле

                                                                             (8)

где С_v  -- коэффициент, зависящий от материала детали и сверла; d_c -- диаметр сверла, мм; Т - стойкость сверла, мин; s -- подача, мм/об; у_v,, z_v, т -- показатели степени, зависящие от материала детали и диа­метра сверла.

Вращающий момент, Нм, при сверлении определяют по эмпиричес­кой формуле

                                                                 (9)

откуда, зная угловую скорость сверла, рассчитывают мощность реза­ния, кВт:

                                                                        (10)

Сила, Н, преодолеваемая механизмом подачи при сверлении, также оп­ределяется по эмпирической формуле:

                                                                       (11)

Рис. 4. Схема сверления

Все коэффициенты и показатели сте­пени, входящие в эмпирические форму­лы, приводятся в справочниках по ре­жимам резания

Фрезерование (рис. 5) производит­ся вращающейся фрезой 1, имеющей несколько режущих лезвий — зубьев, каждое из которых за счет поступатель­ного перемещения фрезы относитель­но детали 2 снимает стружку в преде­лах определенного угла поворота фре­зы, а затем вращается вхолостую. Главным движением при фрезеровании является вращение фрезы, перемещение детали относительно инструмен­та представляет движение подачи. Быстрое перемещение стола, на кото­ром укреплена деталь, и ускоренное перемещение шпиндельной бабки при наладке относятся к вспомогательным движениям.

Под скоростью резания, v, м/мин, понимают окружную скорость на периферии фрезы, которую определяют по эмпирической формуле

                                                                 (12)

где С_v,q, т, п., х_v, у_v, k — коэффициент и показатели степени, завися­щие от материала детали и фрезы, вида обработки и охлаждения; d_Ф -- диаметр фрезы, мм; s_z -- подача на зуб фрезы, мм; В — ширина фре­зерования, мм; z -- число зубьев фрезы.

Рис. 5. Схема фрезерования

Усиление резания, Н, определяют по выражению

                                                                 (13)

Мощность резания, кВт, рассчитывают по формуле

                                                      (14)

где n_ф — частота вращения фрезы, n_ф = 30w_Ф/p.

Все коэффициенты и показатели степени в (12) и (14) приводят­ся в справочниках по режимам резания.

Шлифование (рис. 6) производится, как правило, абразивными кругами, при этом каждое абразивное зерно в зоне обработки рабо­тает как резец, снимая стружку с детали в пределах определенного угла поворота. Главное движение при шлифовании — вращение шли­фовального круга 1; поступательное перемещение круга относитель­но детали 2 представляет движение подачи.

Различают плоское шлифование (рис. 6, д, б), при котором обраба­тывается плоская поверхность, и круглое шлифование (рис. 6, в, г), при котором обрабатывается поверхность тела вращения. Плоское шлифование может осуществляться периферией (рис. 6, д) или тор­цом (рис. 6, б) шлифовального круга 1.

Рис. 6. Схема шлифования на станках

а — плоскошлифовальном с прямоугольным столом; б — плоскошлифоваль­ном с круглым столом; в — круглошлифовальном; г — внутришлифовальном; 1 - шлифовальный круг; 2 - деталь; 3 - стол (магнитная плита)

Стол 3, на котором устанав­ливается магнитная плита для крепления деталей 2, может иметь прямо­угольную и круглую формы. На шлифовальных станках с прямоуголь­ным столом (рис. 6, а) последний совершает возвратно-поступатель­ное движение (продольная подача s_п), периодическое дозированное перемещение (поперечная подача s_п,п) и перемещение на врезание s_вр. На шлифовальных станках с круглым столом (рис. 6, б) одним из движений подачи является вращение деталей с магнитной плитой и столом со скоростью w_с. Другое движение подачи - перемещение s_к шлифовального круга в радиальном направлении относительно стола, а также перемещение на врезание s_вр.

Выбор режимов резания при шлифовании определяется по технологическим таблицам, составленным на основании эмпирических данных.

При круглом наружном (рис. 6, в) и внутреннем (рис. 6, г) шлифованиях изделие получает вращение со скоростью w_и как пра­вило, в сторону, противоположную вращению шлифовального круга. Относительное перемещение шлифовального круга вдоль оси враще­ния детали представляет продольную подачу s_п.

Скорость резания при шлифовании v, м/с, определяется окружной скоростью шлифовального круга и равна примерно 20—80 м/с. При этом допускаются небольшие глубины шлифования t_р, равные 0,05— 0,005 мм. Все большее применение стало находить силовое шлифо­вание, обеспечивающее значительную глубину шлифования — до 10 мм.

В процессе шлифования абразивные зерна притупляются, что при постоянной подаче влечет за собой увеличение мощности шлифова­ния и образование прижогов на поверхности детали. Для устранения этих явлений круг правят, срезая слой абразива и вводя в работу зер­на с новыми режущими кромками. Время работы круга между двумя последовательными правками характеризует его стойкость Т, мин.

При плоском шлифовании периферией круга на станках с прямо­угольным столом стойкость может быть рассчитана по формуле

                                                             (15)   

где С_v — коэффициент, зависящий от скорости резания; s_П ^— скорость движения стола (продольная подача), м/мин; s_ПП — попереч­ная подача в долях ширины шлифовального круга; sвр -- подача на врезание на ход стола, мм/ход; k1, k2 — коэффициенты, зависящие от обрабатываемого материала и диаметра шлифовального круга.

---

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 363; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!