Файл: Маталин, А. А. Многооперационные станки.pdf

w

Рис. 130. Замкнутая система управления с ин­ дуктивным и фотоэлектрическим датчиками

суммарного напряжения в обмотках 3 и 4 на величину, завися­ щую от взаимного расположения линейки 1 и головки 5. Раз­ ность фаз напряжений с помощью электронного преобразовате­ ля преобразуется в импульсы тока. Эти импульсы воспринима­ ются счетчиком импульсов, который фиксирует положение рабочего органа станка. В современных индуктосинах величина дискреты колеблется в пределах 0,005—0,01 мм.

Быстродействие этой системы несколько ниже, чем у систем с фотоэлектрическими датчиками, и определяется в основном частотой питающего индуктосин напряжения. Вместе с этим та­ кая система обеспечивает контроль при достаточно большой скорости движения рабочего органа (до 5—7 м/мин).

Описанные выше системы сравнительно просты по конструк­ тивному исполнению. Они компонуются на стандартных элемен­ тах, что повышает надежность их работы. Однако изготовление элементов и особенно шкал фотоэлектрических датчиков к лине­ ек индуктосиона возможно лишь на специализированных пред­ приятиях. К недостаткам датчиков, примененных в описанных системах, следует также отнести большие технологические труд­ ности, возникающие при уменьшении дискретности их до 0,001 мм, что необходимо для многооперационных станков высо­ кой и особо высокой точности. Коллективом СКБПС (г. Одесса)

точность измерения и дискретность до 0,001 мм. Основными эле­ ментами этой системы являются индуктивный датчик 1 (рис. 130), якорь которого связан с приводом перемещения ра­ бочего органа, круговой фотоэлектрический датчик 2, импульс­ ный преобразователь 3 и счетчик импульсов 4.

262

Индуктивный датчик (рис. 131, а) состоит из винта-якоря 2 и двух гаек 1 и 3 с катушками 4. Винт-якорь и гайки имеют пря­ моугольную резьбу с толщиной витка, равной четверти шага. Наружный диаметр резьбы винта якоря несколько меньше внут­ реннего диаметра гайки, что позволяет гайке и винту переме­ щаться беспрепятственно относительно друг друга. Катушки 4 каждой гайки соединены последовательно и включены в мосто­ вую схему (рис. 131, б), которая питается переменным током с частотой 50 Гц. Возникающий в катушках 4 магнитный поток проходит через витки резьбы винта и гаек, а также через воздуш­ ный зазор между ними. При перемещении винта относительно гаек или при его вращении величина воздушного зазора между витками резьбы изменяется, что приводит к изменению индук­ тивного сопротивления катушек, вследствие чего в диагонали мостовой схемы протекает синусоидальный ток / амплитуда ко­ торого зависит от взаимного расположения винта-якоря 2 и гаек 1 и 3. Шаг синусоиды равен шагу / резьбы датчика. Форма кри­ вой тока зависит от многих факторов, в том числе от величины питающего напряжения, симметрии схемы, симметрии витков резьбы гаек и др. Однако симметричные положения гаек относи­ тельно винта-якоря, при которых в диагонали мостовой схемы ток равен нулю, отмечаются датчиком с высокой точностью, в основном зависящей лишь от точности резьбы винта-якоря. Точ­ ность отсчета этих положений может достигать 0,0017 мм.

В системе, приведенной на рис. 130, винт-якорь индуктивного датчика с помощью зубчатых передач 11, 8 и червячно-реечной передачи 7 связан с перемещением рабочего органа. Это обеспе­ чивает вращение винта-якоря при движении рабочего органа и поддержание приблизительно постоянного зазора в магнитопроводе датчика. Зазоры и погрешности в кинематической цепи вы­ зывают незначительные колебания воздушного зазора датчика, что приводит к возникновению тока в его мостовой схеме. При этом возникает сигнал рассогласования, который воспринимает­ ся блоком 5, управляющим электродвигателем 6. Последний,

Рис. 131. Индуктивный винтовой датчик:

а — схема конструкции; б — схема включения; в — изменение тока в диагонали мос­ товой схемы

263

с помощью червячной пере­ дачи 10 и дифференциала 9, доворачивает винт-якорь в сторону уменьшения сигна­ ла рассогласования. Вслед­ ствие такой обратной связи по току индуктивного дат­ чика винт-якорь вращается синхронно движению рабо­ чего органа. Отсчитывая угол поворота винта-якоря, можно измерить величину перемещения рабочего ор­ гана.

Отсчет угла поворота винта-якоря производится установленным на нем кру­ говым фотоэлектрическим датчиком (рис. 132). Этот датчик состоит из статора 8 и ротора 7, вращающегося в статоре на шарикоподшип­ никах. Ротор датчика уста­

навливается на конический хвостовик 6 винта-якоря, выполнен­ ный в виде конуса Морзе. Статор удерживается неподвижно с помощью штыря 1. На статоре датчика смонтированы освети­ тель 5 с фокусирующим устройством луча, стеклянная решетка 3 и два фотодиода 4. На роторе установлена стеклянная шкала 2, на торце которой нанесены равномерно 1250 штрихов. Толщина штрихов равна промежутку между ними. На торце решетки 3 против каждого фотодиода нанесены две градуировки, аналогич­ ные градуировке шкалы, но смещенные относительно друг друга на XU шага штрихов.

При шаге винта-якоря t = 5 мм шаг импульсов фотоэлектриче­ ского датчика соответствует 0,001 мм перемещения рабочего органа 12. Импульсы, формируемые в электронном устройстве 3, воспринимаются счетчиком 4, который формирует в числовом виде полную информацию о величине перемещения рабочего органа.

Описанные выше счетные системы, как уже отмечалось, имеют основной недостаток, который проявляется в потере информации о положении рабочего органа при непроизвольном выключении напряжения питания станка. Хотя такое выключение напряже­ ния не так часто происходит, а для участка, на котором установ-

264

лен станок, может быть существенно ограничено, потеря напря­ жения питания вызывает необходимость установки рабочего органа в известное положение и ввода вручную в систему ЧПУ информации о его положении.

Такая операция вызывает большие непроизводительные по­ тери времени. Для сокращения этого времени счетные системы путевого контроля снабжаются нуль-индикаторами, которые фиксируют одно из положений рабочего органа, например край­ нее.

При установке заготовки на многооперационном станке оп­ ределяется расстояние от фиксированного положения рабочего органа до базовой позиции, используемое в случае потери инфор­ мации, для установки вручную рабочего органа.

Аналоговые системы отсчета перемещений рабочих органов не теряют информацию при непроизвольных выключениях на­ пряжения питания, в результате чего в станках с такими систе­ мами отсутствуют потери времени на восстановление информа­ ции о положении рабочих органов. В системе, как правило, ис­ пользуются два типа датчиков — точные и грубые. Точные дат­ чики отсчитывают положение рабочего органа с наименьшей дискретностью, в то время как грубые датчики определяют его положение с большей дискретностью. В качестве аналоговых датчиков в станках с ЧПУ наибольшее распространение получи­ ли фазовые датчики. Для точного отсчета положения рабочего органа применяются линейные датчики типа развернутого сель­ сина, разработанного заводом «Тяжстанкопресс» им. А. И. Еф­ ремова, типа ДЛМ, разработанного ЭНИМСом, и линейные индуктосины. Грубый отсчет производится набором сельсинов или вращающимися трансформаторами.

Аналоговая система путевого контроля с точным датчиком типа развернутого сельсина, примененная на многооперационных станках мод. 2А622Ф4, приведена на рис. 133. На рабочем органе 8 жестко закреплена головка 7 развернутого сельсина, содержа­ щая трехфазную обмотку, питающуюся переменным током про­ мышленной частоты, и однофазную обмотку, в которой индукти­ руется ток со сдвигом фазы, пропорциональным перемещению головки относительно неподвижной зубчатой рейки 6. С привод­ ным винтом 9, с помощью зубчатой передачи, связан датчик грубых перемещений, состоящий из трех сельсинов 1, которые между собой соединены зубчатыми передачами 2, 3, 4 и 5. Пере­ даточное отношение зубчатых передач 2 и 3, 4 и 5, связывающих каждый сельсин, равно 1 : 10. В однофазных обмотках сельсинов индуктируется ток, фаза которого пропорциональна углу пово­ рота приводного винта, а следовательно, также пропорциональна перемещению рабочего органа. С помощью согласующего уст­ ройства 11 однофазные обмотки развернутого сельсина и сельси­ нов грубого датчика связаны с преобразователем 10 фазы в чис­ ло. Дискретность этой системы путевого контроля составляет

265

0,01 мм. Система обеспечивает точность измерения положения рабочего органа в пределах 0,04 мм.

В многооперационном станке мод. МА2612Ф2, разработан­ ном ЭНИМСом, применен в качестве точного датчика положения линейный фазовый датчик типа ДЛМ. Система по своей струк­ туре аналогична схеме, приведенной выше, и обеспечивает дис­ кретность измерения 0,01 мм и точность 0,02 мм. Аналогично по­ строены системы с использованием в качестве датчиков точного отсчета индуктосинов. В этих системах в качестве датчиков гру­ бого отсчета перемещения используются либо круговые индуктосины, либо вращающиеся трансформаторы, принцип работы ко­ торых аналогичен сельсинам. Такие системы путевого контроля применяются на многих зарубежных многооперационных стан­ ках. Как правило, дискретность отсчета системы с индуктосинами находится в пределах 0,005—0,01 мм, а точность отсчета

0,01—0,02 мм.

§ 7. КОНСТРУКЦИИ ЗАЖИМНЫХ УСТРОЙСТВ РАБОЧИХ ОРГАНОВ МНОГООПЕРАЦИОННЫХ СТАНКОВ

Рассмотрим конструкции зажимных устройств наиболее ха­ рактерных узлов многооперационных станков: стола, гильзы шпинделя и круглого стола. На станках, где отсутствуют гидро- и пневмоприводы, зажимные устройства имеют, как правило, электромеханический привод; схема устройства: зажим — мощ­ ной пружиной, отжим — приводом.

К конструкциям зажимных устройств предъявляют следую­ щие требования: 1) высокое быстродействие; 2) высокая надеж-

266

ность; 3) минимальный увод подвижного органа после его зажи­ ма; 4) простота, доступность и удобство обслуживания.

Конструкции и приводные элементы зажимных устройств многооперационных станков отличаются большим разнообрази­ ем: винтовые, эксцентриковые, пружинные, гидравлические, пнев­ матические, электромеханические и др.

Закрепление стола вертикального многооперационного стан­ ка мод. 243ВМФ2 (рис. 134) производится двумя зажимами, прикрепленными жестко к основанию и связанными между собой валом 1. К салазкам крепят стальные закаленные ленты 8, обес­ печивающие минимальный увод салазки при зажиме. При зажи­ ме лента прижимается к неподвижной губке 7 рычагом 4 от действия пакета тарельчатых пружин 6, предварительно оттарированного. Отжим производится эксцентриковым валом 3 с при­ водом через шестерню 5 от электродвигателя через понижающий редуктор. При повороте шестерни 5, а следовательно вала 3, его эксцентрично расположенная шейка поднимает сидящую на подшипниках втулку. Она поднимет упирающийся в ее поверх­ ность торец винта, ввернутый в рычаг 4. Рычаг повернется, сож­ мет пакет пружин и освободит ленту 8. Микропереключатель, взаимодействующий через рычаг с кулачком 2, закрепленным на шестерне 5, управляет приводным двигателем. Зажим распо­ ложен в удобном для обслуживания месте, прост в регулировке, вполне надежен и обеспечивает минимальные уводы стола при зажиме в пределах 0—2 мкм.

Крепление узлов, перемещаемых беззазорными шарико-вин­ товыми передачами, производится зажимом мембраны 2, жестко закрепленной на винте. Кон­ струкция зажима и схема управ­ ления приводным двигателем со встроенным редуктором 1 анало­ гична описанной выше, однако в этом случае сила зажима значи­

267