Файл: Сергиевский, Л. В. Наладка, регулировка и испытание станков с программным управлением учебное пособие.pdf

котором нули мерительных линеек совпадают с нулями нониусов. Нулевым положением рабочих органов, на­ пример, станка ФП-17М является: стол — среднее поло­ жение, ползун — крайнее заднее положение, головка — крайнее верхнее положение. Ось фрезерной головки должна совпадать с осью технологической втулки 0 20А, расположенной в столе (допустимый эксцентриситет при повороте шпинделя с установленным на нем индикато­ ром — не более 0,02 мм), а расстояние от рабочей поверх­

можно установить электрический нуль вращением кор­ пуса сельсина в его монтажном отверстии. Электрический нуль будет иметь место, когда при приложении надлежа­ щего напряжения на С1С2 напряжение на Р1РЗ будет равно нулю. Но напряжение на Р1РЗ будет также равно нулю, когда сельсин повернется на 180° от положения электрического нуля.

Имеется несколько способов распознавания, является ли это положение электрическим нулем или сдвинуто относительно него на 180°. Рассмотрим один из этих способов.

Если смотреть вдоль вала ротора спереди датчика и повернуть вал ротора по часовой стрелке на малый угол, то при совпадении фазы появившегося напряжения на Р1РЗ с фазой напряжения на С1С2 сельсин будет около электрического нуля. Фаза может быть определена с по­ мощью осциллографа по фигурам Лиссажу или с помощью специального фазометра.

На точность индикаторного режима работы сельсинной передачи оказывают влияние следующие факторы: вели­ чина моментов трения и нагрузки приемника, конструк­ тивные и электрические параметры сельсинов и параметры и точность настройки.

Обычно эта погрешность определяется эксперимен­ тально в виде полусуммы абсолютных значений макси­ мальных ошибок, полученных для двух направлений вращения датчика в пределах одного оборота. Так, на­ пример, при максимальных ошибках -fA ax для одного направления вращения и —Да2 для противоположного максимально возможная погрешность для сельсина опре­ делится из выражения

Aa = ± -Afll j An>•

127

В фазовых системах ЧПУ для контроля и регулиро­ вания скорости движения рабочих органов в качестве датчиков обратной связи по скорости применяют тахогенераторы, которые выполняют роль воспринимающего элемента следящей системы. Работа тахогенератора опи­ сывается уравнением дифференцирующего звена, и, сле­ довательно, тахогенератор выполняет в системах ЧПУ роль корректирующего устройства.

Погрешность тахогенераторов постоянного тока за­ висит от температуры (изменяется сопротивление обмоток и магнитная проницаемость стали) и нестабильности щеточного контакта.

Для многих следящих систем эта погрешность не является серьезным недостатком, но становится таковым, если в системе будет режим, при котором вращение проис­ ходит с малой скоростью. Подпрыгивание щеток из-за наличия коллектора при малых скоростях вращения создает дополнительные ложные изменения напряжения, снимаемого с тахогенератора. Поэтому при регулировании щеточных механизмов необходимо особое внимание уде­ лять равномерности усилия прижатия и прилегания щеток.

Подобно любому электромеханическому устройству, используемому в системах ЧПУ, тахогенераторы должны иметь точные и концентричные валы н установочные мон­ тажные поверхности, так как при нарушении этих усло­ вий наступает преждевременный износ подшипников и даже поломка вала.

В качестве датчиков обратной связи по положению в замкнутых системах ЧПУ фазового типа применяются вращающиеся трансформаторы и редусины. При уста­ новке и регулировке этих датчиков к ним предъявляются те же требования, что и к сельсинной передаче или тахогенераторам. Регулировка нулевого положения осуще­ ствляется, как для сельсинной передачи, в трансформатор­ ном режиме [19, 30, 44].

в фазовых системах ЧПУ, которые осуществляют преоб­ разование фактического положения управляемого эле­ мента в фазу переменного напряжения, используются электромеханические фазовращатели. В станках типа

128

ФП-7, ФП-17, ПФП-5, 6М13-ГН1 и др. в качестве фазо­

трансформатора в фазовращательный режим с расщепле­ нием магнитного поля рассмотрена в гл. II, §9. Напря­ жение питания подводится к роторной обмотке, а выход­ ное напряжение снимается со средней точки /?С-цепочки, включенной между статорными обмотками. Для правиль­ ной работы схемы фазовращателя необходимо, чтобы выполнялось условие U)RC — 1. Параметры цепочки найдем следующим образом [19]. Пусть индуктивность обмотки вращающегося трансформатора равна L, а ее активное сопротивление (с учетом потерь) равно RL. Тогда ток в этой обмотке

/ — комплексная величина.

Ток во второй обмотке с включенной цепочкой

( 10)

(Я + ЯП+ /■(«*>*. - ^ )

Приравнивая амплитуды токов и их фазы с учетом, что между ними должен быть сдвиг 90°, получим систему из двух уравнений

Как следует из приведенного ранее анализа, схема питания вращающегося трансформатора по принципу расщепления магнитного поля вносит фазовую ошибку при вращении ротора.Количественно эта ошибка будет

тем больше, чем выше скорость вращения трансформатора, и в не­ которых случаях может явиться причиной существенных фазовых искажений. При использовании данной схемы возникают также фазовые и амплитудные ошибки при отклонении частоты питаю­ щего напряжения от номинального значения. Колебания частоты мо­ гут возникать из-за детонации магнитной ленты при протягива­ нии ее через лентопротяжный ме­ ханизм. Еще более существенная ошибка появится, если запись программ производится на разных интерполяторах со своими фазо­ выми преобразователями и лен­ топротяжными механизмами. Это

приводит к тому, что цепочку RC вращающегося транс­ форматора необходимо подстраивать каждый раз, как сменится интерполятор, так как скорость магнитной ленты у разных записывающих устройств практически будет разной, и эта разность может составлять 2—3% и более.

Экспериментальная величина изменения амплитуды напряжения в схеме с расщеплением магнитного поля вращающегося трансформатора в зависимости от откло­ нения частоты питающего напряжения от номинала при постоянных значениях R и С, и считая L и RL тоже по­ стоянными, приведена на рис. 61. При настройке це­ почки RC фазорасщепителя необходимо учитывать этот фактор.

Из рассмотренных выражений (9), (10) и (11), (12) видно, что на настройку фазовращателя влияют два параметра — величины емкости и сопротивления; от того, как они подобраны, будет зависеть правильная работа фазовращателя. На рис. 62 показаны зависимости изме­ нения напряжения на выходе фазовращателя при раз­ личных отклонениях емкости и сопротивления от номи­ нальных значений.

По принципу действия фазовые системы ЧПУ отно­ сятся к двухканальным системам. Двухканальными си­ стемами называют такие системы, информация в которых передается по двум каналам и сигнал управления выра-

130

батывается на основе анализа сообщений как первого, так и второго каналов. Поэтому любые фазовые или ампли­ тудные искажения, вносимые системой управления, ска­ жутся на устойчивости работы системы.

Одним из источников фазовых погрешностей являются цепи связи (емкости) в усилителях переменного тока, которые предназначены для передачи переменной соста­ вляющей тока (напряжения) с минимальными потерями и разделения постоянной и переменной составляющих тока (напряжения).

Реостатно-емкостная связь состоит из активных и емкостных сопротивлений (см. схемы на рис. 19 и 64). Поэтому частотно-зависимыми элементами в транзистор­ ных схемах будут конденсаторы связи и собственно тран­ зистор. Частотные свойства транзистора зависят от но­ сителей тока, диффундирующих от эмиттера к коллек­ тору, которые движутся сравнительно медленно и до­ стигают его неодновременно. Поэтому по мере изменения частоты ток коллектора при заданном токе эмиттера изме­ няется по амплитуде и фазе. В первом приближении можно считать транзистор частотно-зависимым элементом с по­ стоянной времени ха при включении по схеме с общей

^ном +

131

предполагается, что их величины выбраны и обеспечи­ вают работоспособность каждого каскада усилителей системы управления станком с ЧПУ.

Условием, что сдвиг фаз, вносимый цепью связи, равен нулю, является выражение

(13)

где тн — постоянная времени цепи в области низких частот, зависящая от емкости цепи связи и сопротивления нагрузки;

тв — постоянная времени цепи связи в области выс­ ших частот, зависящая от емкости, параллельно подключенной сопротивлению, и сопротивления нагрузки каскада;

со — частота передаваемого сигнала.

Из выражения (13) следует, что при настройке частотно­ зависимых цепей усилителей необходимо давать оценку при подборе элементов цепей связи каскадов усилителей как для фазовых, так и для импульсных систем ЧПУ.

Принципиальная схема реостатно-емкостной связи транзисторного усилителя и вид фазово-частотной харак­ теристики цепи связи показаны на рис. 63. Цепь Ес и Rc представляет источник сигналов с внутренним сопро­ тивлением Rc.

Рис. 63. Влияние цепей связи на нас- тошную характе­ ристику:

6 — фазочастотная характеристика цени связи

132

Рис. 64. Влияние эмиттерных цепей усилителя на час­ тотную характеристику:

а— схема каскада; 6 — фазовая характеристика

Внекоторых схемах цепей смещения для стабилизации коллекторного тока используется отрицательная обратная связь по току, создаваемая включением сопротивления R3

вцепь эмиттера. При этом уменьшается коэффициент усиления каскада по напряжению и увеличиваются его входное и выходное сопротивления.

Схема для определения влияния емкости в цепь эмит­ тера на частотные свойства каскада показана на рис. 64. Сопротивление в цепи эмиттера R3 обычно блокируется конденсатором Сэ, чтобы уменьшить полное сопроти­ вление в цепи эмиттера для переменной составляющей тока.

Впрактических схемах транзисторных каскадов угол сдвига фаз, вносимый цепью эмиттера с постоянной вре­ мени тэ = C3R3, определяется из выражения

133