1.2Привод главного движения станков с чпу

Требования к приводу главного движения станков с ЧПУ:

• жесткая механическая характеристика;

• малое время переходных процессов;

• малые потери мощности;

• постоянная мощность на выходном звене независимо от его скорости;

• возможность автоматического изменения скоростей под нагрузкой или в процессе настройки.

Наиболее распространенные типы приводов главного движения станков с ЧПУ:

• электромеханический привод со ступенчатым регулированием с асинхронным нерегулируемым или многоскоростным двигателем и коробкой скоростей (токарные, токарно-револьверные, сверлильные, фрезерные и др. станки малых и средних размеров с коротким циклом обработки или использующие инструменты, размеры которых образуют геометрический ряд);

• электромеханический привод с бесступенчатым или комбинированным регулированием с регулируемым электродвигателем постоянного тока или частотно-регулируемым асинхронным электродвигателем и — при смешанном регулировании — ступенчатой коробкой скоростей (токарные, многооперационные, многоцелевые и др. станки с широким диапазоном регулирования частоты вращения шпинделя);

• гидравлический с бесступенчатым регулированием (гидрофицированные фрезерные, многоцелевые, агрегатные, шлифовальные и др. станки).

1.2.1Кинематический расчет привода главного движения со смешанным регулированием

Приводы с бесступенчатым регулированием и электродвигателями постоянного тока являются основными для станков с ЧПУ.

При регулировании частоты вращения двигателя изменяются развиваемый момент M_Э и мощность N_Э. Условно диапазон регулирования двигателя можно разделить на три зоны:

1. от минимальной частоты вращения двигателя n_Эmin до номинальной n_Эн — с постоянным крутящим моментом (M_Э=const) и изменяющейся мощностью (N_Э=var);

2. от номинальной частоты вращения двигателя n_Эн  до максимальной n_Эmax — с постоянной мощностью (N_Э=const) и изменяющимся крутящим моментом (M_Э=var);

3. от частоты вращения двигателя n_Эmax до n'_Эmax — с изменяющимися (снижающимися) мощностью (N_Э=var) и крутящим моментом (M_Э=var).

Рисунок 8

Обычно в приводах главного движения станков с ЧПУ используется двухзонное (в зонах I и II) регулирование приводного двигателя, однако использование регулирования в зоне III позволяет полнее использовать возможности двигателя, так как в большинстве металлорежущих станков высокие частоты вращения на выходе привода соответствуют работе на чистовых режимах, — со сравнительно малыми нагрузками, при которых не требуется развивать полную мощность двигателя.

Если диапазон регулирования двигателя недостаточен для обеспечения бесступенчатого регулирования частоты вращения (в том числе с использованием полной мощности) на выходе привода, применяется привод со смешанным электромеханическим «бесступенчато-ступенчатым» регулированием. Такой привод представляет собой комбинацию регулируемого электродвигателя и механической коробки скоростей с диапазонами регулирования соответственно R_Э и R_КС. Общий диапазон регулирования такого привода R_n разделен на несколько поддиапазонов, количество которых равно числу ступеней Z механической коробки скоростей. В каждом из этих поддиапазонов регулирование частоты вращения осуществляется бесступенчато приводным двигателем.

Исходные данные для расчета:

пределы частот вращения шпинделя, мин^-1: n_min, n_max;

пределы частот вращения шпинделя с использованием полной мощности, мин^-1:

n_Nmin, n_Nmax;

параметры регулируемого электродвигателя (выбираются по каталогу):

частота вращения, мин^-1:

номинальная n_Эн;

максимальная n_Эmax, n'_Эmax.

Диапазон регулирования привода

Диапазоны регулирования привода в зонах I, II, III:

Диапазоны регулирования двигателя в зонах II, III:

Число ступеней коробки скоростей, обеспечивающее бесступенчатое регулирование привода в зоне II (с использованием полной мощности двигателя) предварительно принимается равному большему из значений, рассчитанных по формулам

Округление расчетного значения Z до целого следует производить в большую сторону.

Знаменатель геометрического ряда коробки скоростей назначается в интервале

Значение φ, принимаемое для коробки скоростей в данном случае, может отличаться от рекомендуемых нормалью станкостроения значений φ для ступенчатых приводов. Верхний предел φ обеспечивает максимальный диапазон регулирования привода в зоне II R_nII. Это позволяет создать определенный резерв роста производительности обработки на данном станке, так как фактическое значение R_nII в этом случае обычно превышает требуемое. Однако при больших значениях φ могут возникнуть определенные затруднения с обеспечением компактности зубчатых передач привода, что может потребовать применения в коробке скоростей особых видов структур (см. ниже) и усложнения привода. Нижний предел φ позволяет при обеспечении заданного диапазона R_nII использовать наиболее компактный привод.