Классификация приводов станков с ЧПУ

Приводы станков с ЧПУ классифицируются по назначению и принципу работы (основные признаки), по типам двигателей, видам схем управления, месту установки и дополнительным признакам. По назначению выделяют приводы главного движения, подачи и вспомогательных механизмов.

Одно из движений, осуществляемых в процессе резания и требующее основные энергетические затраты, называют главным.

Привод, реализующий это движение, называется приводом главного

движения.

Движения, осуществляемые в процессе резания, служащие для взаимного перемещения инструмента и заготовки и требующие меньших (по сравнению с главным движением) затрат энергии, называются движениями подачи. Приводы, реализующие эти движения, называются приводами подачи. Так, в сверлильных станках главным движением является вращение сверла, а движением подачи – перемещение пиноли.

Приводы, реализующие движения, имеющие вспомогательный характер (например, в зажимных приспособлениях, загрузочных устройствах, насосах, магнитных сепараторах и т. д.), называются приводами вспомогательных механизмов.

По принципу работы приводы бывают электрические, электромеханические, гидравлические и электрогидравлические.

Электрическим приводом называется устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую и управляющее параметрами сформированного при этом движения.

Основным элементом электропривода является электрический двигатель, в котором и происходит преобразование энергии.

Управление параметрами движения осуществляют с помощью преобразователя основного управляющего параметра, датчика обратной связи, задающего устройства, устройства защиты и т. д.

На настоящий момент можно выделить несколько типов электроприводов для станочного оборудования: частотно-регулируемый электропривод с асинхронным двигателем, вентильный сервопривод (синхронный двигатель на постоянных магнитах со специализированным частотным преобразователем) и шаговый электропривод с электрическим дроблением шага.

Преобразователи являются звеньями системы электропривода, в которых происходит изменение параметров тока или напряжения, т. е. преобразователь трансформирует электрическую энергию с одними параметрами в электрическую энергию с другими параметрами. Так, у преобразователя переменного тока в постоянный на входе переменный ток, а на выходе постоянный.

Шаговые двигатели в приводах станков с ЧПУ используются чаще всего в комплекте с гидроусилителем момента. Достоинством шагового электропривода является отсутствие обратной связи по пути, что упрощает систему управления в целом, но при этом снижает надежность привода.

В практике создания и эксплуатации станков с ЧПУ находят применение также силовые шаговые двигатели, не требующие промежуточного гидроусилителя, всевозможные линейные электроприводы, в том числе шаговые.

Наряду с элекродвигателем и преобразователем в состав привода входят и механические передачи.

Механическая передача — часть системы привода, заключенная между выходным звеном источника движения (например, выходным валом электродвигателя или штоком гидроцилиндра) и звеном потребления механической энергии и предназначенная для кинематического преобразования движения на этом пути. Под кинематическим преобразованием понимают изменение направления усилия и скорости при линейном перемещении или изменение плоскости поворота при вращательном движении.

Основные функции механических передач:

1) распределение энергии (от одного источника движения) между различными звеньями ее потребления;

2) совмещение энергии, поступающей от различных источников движения, и подведение ее к одному звену потребления; понижение или повышение скорости при одновременном повышении или понижении усилий или вращающих моментов;

3) ограничение скорости или вращающего момента;

4) регулирование скорости; преобразование вида движения (вращательного в поступательное); изменение направления оси вращения и т. д.

В перспективе механические передачи в приводе станков будут играть менее значительную роль, так как их функции можно будет реализовывать с помощью электрических или гидроэлектрических устройств. Однако в настоящее время, несмотря на переход к электрическим способам управления движениями, механические передачи находят применение в станках с ЧПУ, что объясняется их простотой и надежностью.

Для передачи вращательного движения используют ременные, зубчатые и червячные передачи, а для преобразования вращательного движения в поступательное – зубчато-реечные и винтовые.

В большинстве приводов станков с ЧПУ для преобразования вращательного движения в поступательное применяют передачу «винт – гайка качения» (рис. 1.3). В корпусе передачи, помимо гайки, помещены шарики, которые перемещаются между гайкой и винтом по замкнутому контуру и позволяют затянуть гайку так, чтобы исключить зазор в передаче. Затягивание при отсутствии шариков создало бы силу трения, препятствующую повороту винта

Рис. 1.3. Передача винт-гайка качения: а – шариковая; б - роликовая

В шариковой передаче шарики циркулируют с возвратом, потери в этой передаче невелики, однако для обеспечения равномерного натяга по длине и исключения зазоров она должна быть выполнена с высокой точностью.

Также в станках с ЧПУ находят применение муфты, электромагнитные фрикционные муфты и тормоза, зубчатые передачи и редукторы (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Редукторы, используемые в станках с ЧПУ: а, б – планетарные; в –

циклоидальные