- •Состояние станкостроения в мире. Станкостроение рб, данные по отрасли белоргстанкинпрома.
- •Роль станкостроения в обеспечении научно-технического прогресса. Тенденции развития станочного оборудования.
- •Процесс создания станков. Исходные данные при конструировании.
- •Этапы конструирования станочного узла,станка,комплекса.
- •Приводы главного движения. Структура привода главного движения.
- •Классификация приводов. Электрические, гидравлические и пневматические двигатели, применяемые в приводах.
- •Ряды частот вращения шпинделя при ступенчатом регулировании скорости. Диапазон регулирования привода. Знаменатель ряда частот, его стандартные значения.
- •Требования, предъявляемые к приводам главного движения.
- •Приводы с последовательно-соединёнными групповыми передачами. Характеристика групповой передачи. Формула привода.
- •Аналитический метод определения передаточных отношений. Предельные передаточные отношения элементов кинематической цепи.
- •20. Динамика привода главного движения. Определение нагрузки на привод. Потери мощности в приводе. (из интернета)
- •21. Определение чисел зубьев колес групповых передач(из интернета)
- •22. Приводы с бесступенчатым регулированием скорости. Способы бесступенчатого регулирования.
- •23. Современные коробки скоростей с бесступенчатым регулированием.
- •Привод подачи. Структура приводов подач. Особенности расчёта приводов подач.
- •Типовые механизмы приводов подач (тяговые устройства). Современные механизмы подачи, шаговые двигатели, сервоприводы.
- •Механизмы управления коробками скоростей и коробками подач.
- •Системы управления с предварительным набором требуемой скорости.
- •Дистанционное управление кс и кп. Механизмы блокировки кс и кп.
- •Конструкции составных зубчатых блоков. Требования, предъявляемые к механизмам управления.
- •Легкость и удобство манипулирования
- •Быстрота управления
- •30. Шпиндельные узлы. Составные элементы шпиндельного узла.
- •31. Приводы шпинделей.
- •32. Конструкции переднего конца.
- •33. Расчёт шу на жёсткость.
- •34. Мотор-шпиндели, описание, характеристики. Примеры современных шу.
- •35. Типы опор. Требования, предъявляемые к опорам шпинделей.
- •Виброустойчивость шпинделей. Основные методы повышения виброустойчивости шу и технических систем в целом.
- •Конструкции и свойства подшипников качения для опор шпинделей.
- •Смазывание подшипников жидким материалом. Смазочные материалы.
- •Смазывание подшипников пластичным материалом.
- •Уплотняющие устройства шу.
- •Типовые компановки шу с опорами качения.
- •Рекомендации по конструированию шу.
- •Шу с гидростатическими опорами. Принцип работы радиального, упорного и радиально-упорного подшипников.
- •Конструкции гидростатических опор.
- •Шу с гидродинамическими опорами. Принцип работы подшипников.
- •Гидродинамический подшипник лон 88.
- •Гидродинамический подшипник лон 34.
- •Тяговые устройства приводов.
- •Базовые детали. Типы базовых деталей. Требования к ним. Конструирование базовых деталей.
- •Направляющие. Основные типы.
- •Формы направляющих. Расчёт направляющих.
- •Устройства автоматического манипулирования заготовками
- •Промышленные роботы. Классификация. Конструкции.
- •Устройства для подачи сож. Смазочные системы классификация.
- •Автоматические линии станков. Оборудование ал.
- •Принципы построения ртк, гпм, гап и гпс.
- •Современные станкостроительные заводы мира. Мировые тенденции в станкостроении.
Типовые механизмы приводов подач (тяговые устройства). Современные механизмы подачи, шаговые двигатели, сервоприводы.
Тяговые устройства служат для перемещения подвижных узлов станка по направляющим прямолинейного или вращательного движения. Они являются последним звеном кинематической цепи привода подач, вспомогательных движений или главного привода (карусельные, протяжные, строгальные, долбежные станки).
Требования предъявляемые к тяговым устройствам:
Обеспечить заданное значение изменения скорости движения(как правило необход. Поддерживать постоянной)
Высокая чувствительность (перемещение на малый путь
Быстродействие всего привода. В значительной мере зависит от инерционных и упругих свойств всего привода.
Жесткость тягового устройства. Влияет на статические и динамические погрешности движения исполнительного узла станка.
Отсутствие зазоров
Тяговые устройства бывают:
Механические - служат для преобразования вращательного движения в прямолинейное движение в узлах станка вдоль направляющих. Наибольшее распространение получили:
Винт-гайка
Кривошипно-шатунный
Червяк-рейка
Колесо рейка
Ленточный механизм
Электромагнитные – используются редко так как не могут создать значительное тяговое усилие.
Наибольшее применение нашли:
Линейный электродвигатель
Соленойды
Безконтактные электромагнитные передачи
Гидравлические – распространение виде поршень - цилиндр
Пневматические
Выбор того или иного тягового устройства в значительной мере зависит от величины тяговой силы и необходимого перемещения подвижного узла.
Пара винт—гайка скольжения отличается:
малым шагом при применении в качестве тягового устройства однозаходных ходовых винтов, что обусловливает высокую редукциюи малый крутящий момент на ходовом винте:
самоторможением при одно- и двухзаходных винтах, что позволяет применять эту пару для установочных движений под нагрузкой и для вертикальных перемещений с целью более надежной фиксации подвижного узла.
Недостатком передач винт—гайка скольжения является наличие смешенного трения и связанное с ним изнашивание, а также низкий КПД одно- и двухзаходних винтов.
Материал винта: азотируемые стали 18ХГД, 40ХФА
Материал гайки: оловянистые бронзы, в случае невысоких требований точности применяют полимерные материалы.
Из соображений наименьшего трения целесообразно применять прямоугольный профиль резьбы однако в станках он применяется редко, более распространенным является трапециидальный профиль с углом профиля 30°, а в прецизионных станках применяют резьбы с меньшим углом профиля (10—20°).
Длинные ходовые винты обычно изготавливают составными, причем длина составных частей 600-1500 мм.
Передача винт—гайка качения является основным видом тягового устройства для станков с числовым управлением. Механизмы винт—гайка качения используют в приводе подач столов, суппортов, траверс почти всех станков малых и средних размеров, а также и некоторых тяжелых станках. Другой областью широкого применения механизмов является привод подач обычных станков, неоснащённых системами Числового управления, таких, как фрезерные, токарныё. расточные, сверлильные, шлифовальные, зубообрабатывающие, резьбообрабатывающие, агрегатные станки автоматических линий, копировальные и т. д. Причиной, этого является высокая Жесткость и безотказность соединения винт—гайка.
Основными преимуществами механизмов винт—гайка качения являются:
возможность передачи больших усилий;
низкие: потери на трение; КПД этих механизмов составляет 0,9— 0,95 по сравнению с 0,2—0,4 для передач винт—гайка скольжения;
малый крутящий момент на ходовом винте вследствие высокого КПД возможность полного устранения зазора в механизме и создания натяга, обеспечивающего высокую жесткость;
почти полная независимость силы трения от скорости и весьма малое трение покоя, что способствует обеспечению устойчивости (равномерности) движения;
высокая точность за счет создания предварительного натяга;
малая изнашиваемость, а следовательно, длительное сохранение точности; малое тепловыделение, снижающее температурные деформации винта и повышающие точность обработки;
Передача червяк—рейка качения представляет собой короткий шариковый винт, который в результате вращения перемещается по длинной червячной рейке, укрепленной на станине станка. Возврат шариков осуществляется через канал, расположенный в теле червяка. Передача обладает сложной технологией изготовления (шлифование резьбы секций реек длиной 200—300 мм), а также сложным монтажом (непараллельность направляющих станка оси рейки не должна превышать 5—8 мкм на всей длине хода). По этим причинам шариковые передачи червяк—рейка пока широкого распространения не получили, но по мере совершенствования область их использования будет расширяться. Достоинством передачи качения перед гидростатической передачей червяк—рейка является отсутствие системы смазывания и меньшие температурные деформации.
Шаговые двигатели (ШГ)
ШГ яв-ся двигателем постоянного тока без коллекторного узла. Обмотки у шагового двигателя яв-ся частью статора. На роторе расположены постоянные магниты.Обычно система разрабатывается таким образом, чтобы была возможность вывода положения ротора в любую фиксированную позицию. Данные двигатели работают в дискретном (шаговом) режиме. Т.е. N шагов за 1 оборот ротора.
ШГ делятся на 2 разновидности:
Двигатели с постоянными магнитами
Двигатели с переменными магнитным сопротивлением
Последовательная активация обмоток на статоре вызывает дискретные угловые перемещения ротора. ШГ позволяют создать сравнительно высокий момент при относительно низких скоростях вращения. При увеличении частоты вращения момент уменьшается. В машиностроении наибольшее распространение получили шаговые двигатели с дискретностью 1,8°/шаг либо 1,9°/шаг. Точность выставления шага определяется количеством max обмотки статора и ротора.
Сервопривод
Привод с управлением через обратную связь позволяющий точно управлять параметрами движения. По сути сервоприводами яв-ся любой тип механического привода, имеющий в своем составе датчик (положения, скорости, усилия и т.д.)и блок управления приводом автоматически поддерживающий необходимые параметры на датчике.
В состав серво привода входит:
Привод (электромотор с редуктором, пневмо цилиндр и т.д.)
Датчик обратной связи (энкодер)
Блок питания и управления (преобразователь частоты, инвертор, серводрайв)
Для управления сервоприводами используют специальные ЧПУ контроллеры, мощности двигателей 0,05-15 кВТ, моменты от 0,15 до 50 Н/м
Сравнение сервопривода и шагового двигателя
Надежность
ШГ - высокая, ресурс двигателя зависит только от ресурса подшипников
СП - надежность сравнима с ШГ
Эффект потери шагов
ШГ – присуща всем, этот эффект проявляется в некотором неконтролируемом смещении траектории инструмента от необходимой. Чем больше длина траектории, тем значительно сильнее сказывается данный фактор. Эффект потери шагов возникает при неправильном управлении двигателя (выход за допустимые характеристики двигателя)
СП – эффект отсутствует, так как имеется датчик положения, который постоянно отслеживает движение ротора двигателя. Управляющая система анализирует полученные данные и при необходимости дает управляющие сигналы на двигатель <=> обратная связь.
Скорость перемещения
ШГ – 150…300 мм/м
СП – на х/х до 1,5 м/с
Динамическая точность – max отклонение реальной траектории перемещения инструмента от заданной.
ШГ – высокая, при хорошем исполнении мех. Передач разсоглассование не превышает 20мкм. Благодаря этому ШГ применяется в системах для сложной контурной обработки деталей.
СП – динамическая точность 1-2 мкм
Стоимость
ШГ – используют дорогостоящее земельные магниты. Ротор и статор изготавливают с высокой точностью. Поэтому имеют значительную стоимость.
СП – используют датчик положения ротора, применение достаточно сложного блока управления. Стоимость выше чем у ШГ.
Ремонтопригодность
ШГ – при выходе из строя обмотки статора ее замену может произвести только завод изготовитель, так как при разборе происходит разрыв магнитных цепей внутри двигателя и соответственно размагничивание магнита.
СП – дешевле купить новый.
Столкновение с препятствиями
ШГ – при столкновении с препятствиями из – за которого может произойти даже остановка двигателя не вызовет у него серьезных повреждений.
СП - при столкновении с препятствиями управляющая электроника определяет, что произошло увеличение нагрузки => для ее компенсации повышает уровень тока подаваемого на двигатель. При остановке СП возможно его сгорание. Если не установлено более современная управляющая электроника.
Преимущества:
ШГ:
Высокая ндежность
Низкие требования к обслуживаещему персоналу
Относительно низкая цена
Высокая динамическая точность
СП
Высокие динамические характеристики
Отсутствие эффекта потери шагов
Высокая перегрузочная способность
Недостатки:
ШГ:
Уменьшение крутящего момента на скорости
Низкая ремонтопригодность
Возможность эффекта потери шагов
СП
Высокая цена
Сложное устройство
Повышенное требование к обслуживающему персоналу
Низкая ремонтопригодность
ШГ и СП не являются конкурентными у каждого из них своя ниша.
ШГ применяют в недорогих станках с ЧПУ (до 15 тыс $), для обработки на средних скоростях легких сплавом и легких металлов.
СП используют в высокопроизводительном оборудовании, где главный критерий производительность.