Электроприводы станков с чпу

Электропривод для станка с ЧПУ

  • повышение гибкости и универсальности металлообрабатывающего оборудования, концентрация в одном виде оборудования все большего числа разнородных технологических операций;
  • одновременное повышение производительности и качества производимых деталей;
  • повышение энергоэффективности станков;
  • увеличение числа рабочих координат;
  • существенное увеличение скоростей быстрых перемещений и рабочих подач, а также повышение скорости резания;
  • обработка материалов с повышенной твердостью и вязкостью;
  • совмещение в рамках одного станка силовой и финишной обработок;
  • внедрение автоматизированных и роботизированных производственных модулей;
  • внедрение высокоскоростных цифровых СЧПУ с возможностью выполнения 5 – координатной обработки.

Таким образом, задачи развития современного металлообрабатывающего оборудования предъявляют повышенные требования как ко всей системе управления электрооборудованием в целом, так и к электроприводу, как его основной составляющей.

Результатом повышения требований к электроприводам станков являются: высокая максимальная скорость; значительная перегрузочная способность; широкий диапазон регулирования скорости; высокая точность и равномерность движения на всех скоростях вплоть до самых малых; минимальное время отработки задающего воздействия при апериодическом характере переходных процессов разгона и торможения; линейность, стабильность и повторяемость характеристик; высокое быстродействие при изменении нагрузки или при реверсе под нагрузкой на малой скорости; минимальные габаритные размеры электродвигателя при большом вращающем моменте или мощности; высокая надежность и ремонтопригодность.

На современном этапе развития станочного электропривода можно выделить два подхода к определению качества его работы.

В мировой практике преобладает комплектная поставка систем управления для станков, включающая как саму систему ЧПУ, так и специально разработанный станочный электропривод того же производителя.

К основным поставщикам комплектных систем управления для металлорежущего оборудования следует отнести Siemens, Heidenhain (Германия), Fanuc (Япония), Fagor (Испания) и т.п.

Качество работы таких систем проверяется по результатам серии испытаний на станке и базируется на современных стандартах в области станкостроения, в частности, на международном стандарте ISO­230 и национальных стандартах ведущих станкостроительных стран: Японии – JIS B 6336­1986, Германии – VDI/DGQ 3441, США – ASME B5.

54­92, Великобритании BSI BS 4656 Part 16 [5]. В рамках указанных стандартов четко и однозначно прописаны все аспекты проведения испытаний станков: основные характеристики, требующие измерения, способы измерений и используемое оборудование, набор экспериментов и условия их проведения, методики обработки результатов.

Поскольку электропривод рассматривается как составная часть системы управления, то отдельных требований к нему не предъявляется. К преимуществам данного подхода следует отнести унифицированную систему испытаний и прозрачные показатели качества, понятные конечному пользователю.

В России исторически сложилась ситуация, когда электроприводы для станков и системы ЧПУ поставлялись разными производителями и представляли собой по существу самостоятельные продукты. Причем большинство качественных приводов закупалось в рамках международного сотрудничества со странами СЭВ (Болгария, Чехословакия, Венгрия).

В этих условиях неизбежным было появление стандарта, регламентирующего характеристики электроприводов для металлорежущего оборудования – ГОСТ 27803­91 [6]. Данный стандарт разрабатывался с целью формирования набора качественных требований и количественных показателей, позволяющего оценить возможность применения электропривода в станках с ЧПУ. Причем стандарт формировался в условиях преобладания приводов на базе двигателей постоянного тока с аналоговым управлением скоростью и был в основном ориентирован на оценку именно такого класса приводов.

Поскольку в России тенденция раздельного изготовления приводов и систем ЧПУ сохраняется, на рынке появилось значительное количество импортных силовых преобразователей, которые дилеры позиционируют для станочного применения.

При этом оценить степень их соответствия представляется затруднительным, поскольку в техническом описании производитель указывает лишь те характеристики, которые важны с его точки зрения и недостаточно ориентированы на требования отечественного стандарта.

Так, проведенные авторами испытания ряда импортных преобразователей, устанавливаемых на привода подач, показали, что при снижении скорости от номинальной в диапазоне 700:1 наблюдается рост колебаний скорости и возникает «шагающий» режим.

Кроме того в связи с развитием идеи построения локально­распределенных систем ЧПУ на рынке появились т.н. «сервопривода», обладающие возможностями позиционного управления.

Их использование осложняется тем, что отечественные системы ЧПУ, как правило, имеют встроенный контур управления положением и в основном ориентированы на управление скоростью.

Дополнительные трудности в определении их возможностей создают технические характеристики отечественного стандарта, преимущественно ориентированные на управление скоростью.

В связи с этим возникает проблема оценки соответствия характеристик электроприводов требованиям станкостроительной промышленности.

В этих условиях крупные станкостроительные заводы проводят испытания различных приводов по своим методикам, по результатам которых принимают решение о возможности их применения в выпускаемом оборудовании.

Для относительно небольших предприятий, связанных с модернизацией и ремонтом станков, путь сравнительных испытаний приводов вряд ли можно считать оптимальным. Данный подход связан с большими затратами времени и финансов, а также требует большого количества измерительного и другого специализированного оборудования, непосредственно не вовлеченного в процесс производства.

Исходя из вышесказанного, целесообразно ввести в существующий стандарт такой набор качественных и количественных показателей, который, с одной стороны, позволил бы выделить соответствующие специализированные привода из общей массы имеющихся на рынке, а с другой – количественно оценить их возможности по отношению друг к другу.

В то же время новые характеристики должны быть более приближены к конечным показателям качества работы электропривода в составе координатной оси: точности позиционирования, динамической точности, повторяемости, динамической жесткости ­ и давать хотя бы приближенную их оценку.

Необходимо также, чтобы при сертификации импортных приводов на территории России указанные характеристики отражались в актах испытаний и были доступны на сайтах российских дилеров.

Анализ зарубежных источников, а также отечественных стандартов и тенденций в испытании приводов ведущими станкостроительными заводами указывает на то, что подобными характеристиками может быть набор тестовых воздействий, используемых при испытании станков, однако спроецированный на отдельный привод. Как отмечалось выше, в настоящее время существуют привода с контуром управления как положением, так и скоростью, поэтому перечень испытаний должен быть максимально унифицированным и способным продемонстрировать качество работы обоих типов приводов.

Следует отметить, что особенностью станочного электропривода является требование обеспечения качественного контурно­позиционного движения.

Поэтому к числу тестовых сигналов можно отнести ступенчатое и гармоническое воздействие по заданию, последовательное позиционирование привода в прямом и обратном направлениях, разгон и реверс на номинальную скорость, наброс и снятие нагрузки на вал двигателя. Рассмотрим каждое тестовое воздействие и его связь с прямыми показателями качества в отдельности.

Одним из основных способов определения статической точности или точности позиционирования, а также быстродействия привода является отработка ступенчатого воздействия. Пример такого сигнала приведен на рис.1.

Рис.1. Отработка ступенчатого переходного процесса по положению

Применительно к скоростным приводам данное тестовое воздействие также допустимо. Основным назначением ступенчатого тестового воздействия является проверка характера переходного процесса «в малом» и качества настройки замкнутого канала управления без учета ограничений. 

Отработка подобного тестового воздействия в линейной зоне должна иметь апериодический характер с максимальным быстродействием. Для передовых зарубежных позиционных приводов при повороте на угол равный 1/80­1/60 оборота вала данный показатель составляет 20­50 мс. Для скоростных приводов разгон на скорость порядка 1/100 ее номинального значения происходит за порядка 10­30 мс.

Следующим тестовым воздействием, позволяющим оценить такой важный показатель станочного привода как повторяемость, то есть способность показывать идентичные результаты в серии однотипных испытаний, является серия ступенчатых перемещений или последовательное позиционирование в ряд точек. Как правило, достаточным является набор движений от 5 до 10 позиций, сначала в одном направлении, затем в обратном. Пример подобного тестового воздействия показан на рис.2.


Рис. 2. Отработка ряда ступенчатых перемещений

Источник: http://mirprom.ru/public/elektroprivod-dlya-stanka-s-chpu.html

инженер поможет — Движения приводов в ЧПУ

  • размер шрифта уменьшить размер шрифта увеличить размер шрифта
  • Печать

Оцените материал

Для станков с ЧПУ применяется унифицированная система маркировки координат, рекомендуются эталоном ISO 841:1974.

Координатами означают положение оси вращения шпинделя станка либо заготовки и прямолинейное, либо круговое перемещение подачи инструмента либо заготовки.

 
В данном случае обозначение осей и направленности перемещения в станке установлено так, будто операция программирования не зависима от движения детали.

Привод подач — один из основных узлов, характеризующих продуктивность и точность станков с ЧПУ.

Он генерирует сигналы управления приводом, обеспечивающих перемещение данной линии движения и позиционирования в установленную координату, огромное смысл имеет улучшение характеристик управления двигателем и цепи управления с учетом кинематической цепи привода.

 
Усовершенствование ЧПУ позволило увеличить жесткость и точность деталей станка и точности подачи привода. Привод на быстрой скорости перемещения в современных ЧПУ имеет скорость до 50 м/мин, дискретность движений — 1 нм. 

Высочайшей производительностью характеризуется тиристорным приводом с невысокой скоростью и высоким крутящим моментом двигателя постоянного тока (Рис. 1).

Двигатель имеет большой момент инерции, гарантирует отличные динамические свойства, полученные в результате применения (для возбуждения) больших энергий керамические магниты, выдерживают 10-15 раз в пиковые факторы в отсутствии размагничивания. 

Рис. 1. Конструктивная схема высокомоментного двигателя: 1 — повышающая передача (мультипликатор) револьвера; 2 — резольвер; 3 — тахогенератор; 4, 5 — коллекторы; 6 — ротор; 7 — корпус статора; 8 — ферритовыс полюсы; 9 — электромагнитный тормоз 

В приводах с высокомоментными двигателями в почти всех вариантах исключена необходимость в редукторе либо существенно упростилась его система, что уменьшило динамическую нагрузку приводного приспособления и ее воздействие на переходные процессы. Производить процесс резания с огромным усилием разрешено лишь в размере 15-20 % от скорости быстрого движения. 

Невзирая на все достоинства, например на высочайший крутящий момент двигатели с постоянным током не используется в современных ЧПУ. В большей степени, это связано с наличием коллекторных узлов в системы мотора. Ненадежный и быстро изнашиваемый узел, коллектор приводит к нередкому выходу из строя привода.

Поэтому в станках получил большее распространение синхронные электродвигатели. Они имеют неплохие свойства. Ротор такового электродвигателя исполнен из высокоэнергетических магнитов и катушки находятся в неподвижном статоре. 
Система привода оси контролируется данной УП, описывает входной сигнал как функцию времени по каждой координате.

 
Привод слежения владеет как минимум 2 измерителями обратной взаимосвязи скорости (тахогенератор). Привод подачи выбирают с учетом моментов инерции элементов кинематической цепи и нагрузки, нагрузочных моментов (резания и холостого хода), скоростей перемещения и времени переходных процессов (пуска, торможения, реверса).

 
Даже при низкой точности позиционирование выполняется двумя основными способами:

путем предварительного снижения скорости;

отключением в заданной позиции с последующим реверсом на медленной скорости (рис. 2.).

В первом случае необходимо получение дополнительной команды, что связано в цикловых системах управления с установкой еще одного командного органа. Поэтому в тех случаях, когда перебег за заданную точку допустим, предпочтительнее второй способ. 

Рис. 2. Траектория одноступенчатого и многоступенчатого позиционирования: 1 — команда на торможение; 2 — команда на снижение скорости; 3 — команда на остановку; V0, V1, V2 — скорость быстрого хода, промежуточная и ползучая соответственно 

Чтобы убавить величину перебега (т. е. путь рабочего тела после получения команды приостановки) применяют способы активного торможения. Примером такого способа является введение между главным (торможение) и 2-ой (выключить) команды установки промежуточной скорости.

При сопоставлении одноступенчатой с двухступенчатой диаграммой (показаны жирными чертами на фиг. 2.) существенно (приблизительно в 3 раза) уменьшается время позиционирования. 

Дискретный (шаговый) привод подачи 

Системы привода с шаговым двигателем (ШД) делят на категории: 
привод шагового мотора, соединенного чрез кинематическую цепь привода; 
прямолинейный привод с шаговым двигателем.

 
Синхронные электрические двигатели — это инновационные высокоскоростные шаговые двигатели. Обмотки в синхронных электрических двигателях возбуждаются при несинусоидальных сигналах, т. е.

прямоугольных либо ступенчатых импульсах напряжения с изменяющейся в широком спектре частотой. Поэтапный характер напряжений в фазах ШД приводит к дискретному вращению электромагнитного поля в воздушном зазоре двигателя.

В итоге перемещения ротора на невысокой частоте состоит из очередности простых шагов, производимых по апериодическому либо осциллирующему закону. С повышением частоты неравномерность частоты вращения ротора шагового двигателя сглаживается. 

Читайте также:  Программируемые контроллеры siemens серии simatic s7

Значимым преимуществом  технологии линейных прямых приводов считается фактическое отсутствие эффектов эластичности, люфта и трения и вибраций в коробки скоростей. Итогом считается высочайшая динамика и точность перемещения узлов.

При использовании измерительной системы и климат контроля такие двигатели имеют все шансы осуществлять перемещения с нанометрической точностью.

 
Невзирая на все достоинства, привод на базе линейных шаговых двигателей имеет ряд недочетов: 
— ограниченная пропускная способность (тяга по 14 кн); 
— отсутствие самоторможения при снятии напряжения питания; 
— высочайшая стоимость. 

Привод вспомогательных механизмов 

Привода вспомогательных агрегатов бывают гидравлические, пневматические, электрические. 
Гидравлические приводы гарантируют высокую  плавность перемещения и большой  диапазон скоростей. Гидравлический привод гарантирует защиту системы от перегрузки.

К недочетам можно отнести  появление наружных утечек жидкости.

 
В станках с ЧПУ гидравлический привод используют  для автоматизации вспомогательных механизмов (головки, инструментальные магазины, машины автоматической загрузки, спутники, устройства, зажимные устройства). 

По перемещению выходного звена гидравлические двигатели разделяются на:

  1. цилиндры (поршневые),
  2. ротационные гидравлические двигатели
  3. гидравлические двигатели (с неограниченным вращательным ходом выходного звена).

Роторные гидромоторы применяются для осуществления вращательного перемещения на угол по 270°. Двигатели состоят из корпуса, 2-ух крышек, вала с лезвием, стационарные загородки, уплотнения и крепеж. Вал установлен на 2-ух подшипниках, находящихся в крышках. Эти  движки употребляются в индустриальных роботах. 

Пневматический привод обеспечивает высокую скорость передаваемого движения приводом, имеют  маленькие габариты и очень хорошо защищает привод от перегрузки. В ЧПУ они используется в основном для автоматизации вспомогательных движений в тех вариантах, где перемещение нужно для увеличения производительности. 

Прочитано 3057 раз Последнее изменение Понедельник, 12 Декабрь 2016 14:39

Источник: http://engcrafts.com/item/410-dvizheniya-privodov-v-chpu

Пособие наладчика станков с ЧПУ

На станках с ЧПУ перемещение рабочих органов по каждой координате осуществляется от отдельного привода. Число этих приводов на одном станке определяется видом и количеством движений рабочих органов. На сложных станках это число достигает пяти — семи приводов.

Общими требованиями для приводов являются следующие: 1) регулирование подач в широком диапазоне частот вращения; 2) обеспечение постоянного крутящего момента на рабочих подачах; 3) высокая стабильность поддержания установленной скорости резания; 4) высокая точность перемещения рабочего органа станка в широком диапазоне скоростей и в соответствии с заданной программой.

Отношение максимальной скорости подачи к минимальной для приводов станков с ЧПУ: для расточных, фрезерных и токарных — 1000; координатно-расточных и многоцелевых — 2000…3000.

Максимальная скорость подачи необходима на вспомогательных ходах, когда требуется быстрый подход рабочего органа в заданное положение. В механизмах подач на станках с ЧПУ применяют электромеханический, электрический, шаговый и электрогидравлический приводы.

Требования к приводам подач.

1. Возможность дистанционного управления по командам ЧПУ.

2. Расширенный диапазон регулирования скоростей подач, обусловленный, с одной стороны, высокими значениями ускоренных перемещений рабочих органов, а с другой — необходимостью осуществления малых, так называемых ползучих подач для более точного автоматического позиционирования.

3. Более высокая жесткость механической характеристики, необходимая для обеспечения бесскачкового перемещения на малых подачах.

4. Повышенная плавность перемещения рабочих органов.

5. Повышенная долговечность, обусловленная более интенсивной работой подвижных элементов привода.

6. Малая инерционность привода для станков, оснащенных контурным или универсальным устройством ЧПУ.

Электроприводы оснащаются устройствами защиты, которые должны обеспечивать отключение преобразователей электроприводов от сети, а также защиту двигателя и других элементов от перегрузок при аварийных режимах.

Преобразователи приводов подач эксплуатируются в следующих условиях: температура окружающего воздуха 5. . . 45°С; максимальная влажность 80% при 30°С; питание привода производится от трехфазной сети с номинальным напряжением 220; 380; 440 и 500 В с допусками +10 и -15%; частота сети 50 Гц ±2% или 60 Гц ± 2%.

В станках с ЧПУ с электроприводами в качестве исполнительных органов применяют электродвигатели постоянного тока с регулированием частоты вращения в диапазоне от 1:1000 до 1:4000. В станках с ЧПУ отечественного производства широкое применение находят тиристорные преобразователи (табл. 6).

Электропривод постоянного тока серии ЭТ6 (рис. 21) предназначен для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока в широком диапазоне и применяется в качестве привода подачи и привода главного движения. Электродвигатели для станков с ЧПУ поставляются со встроенными тахогенераторами постоянного тока.

Электропривод серии ЭТ6 состоит из двух замкнутых ПИ-регуляторов: контура скоростей контура тока.

При наличии рассогласования ∆U1 на входе регулятора скорости PC на его выходе формируется сигнал, пропорциональный этому рассогласованию, который, сравниваясь с текущим значением тока якоря, поступает на вход регулятора тока РТ, который усиливает эту разность и подает управляющее напряжение на схему формирования управляющих импульсов, которая формирует и распределяет импульсы управления силовыми тиристорами. По мере уменьшения рассогласования (под действием отрицательной обратной связи по скорости) происходит стабилизация частоты вращения двигателя на уровне задающего напряжения U3. Коэффициент усиления системы регулирования обеспечивает необходимый диапазон регулирования и достаточную точность поддержания частоты вращения при различных возмущающих воздействиях.

Ограничение тока якоря двигателя в динамическом режиме осуществляется путем ограничения напряжения выхода PC. Предусмотрено нелинейное ограничение тока в функции скорости.

Схема преобразователя (рис. 22) состоит из согласующего трансформатора ТС, управляемого выпрямителя, токоограничивающих дросселей Д1 и Д2. Трансформатор — трехфазный, имеет две силовые обмотки и обмотку для питания цепей управления. Между силовой обмоткой и обмоткой управления имеется экран.

Выпрямитель состоит из 12 тиристоров, включенных по шестифазной однополупериодной встречно-параллельной схеме. Для ограничения токов служат дроссели; для защиты тиристоров от перенапряжений — защитные RC-цепочки. Схема формирования управляющих импульсов осуществляет формирование и распределение управляющих импульсов на тиристоры и состоит из шести идентичных каналов управления.

Пропорционально-интегральный регулятор скорости. Выполнен на трех микросхемах. Схема первого каскада, состоящая из двух операционных усилителей, обеспечивает термостабильность характеристик электропривода. Второй каскад служит для получения необходимого коэффициента усиления.

Регулятор тока с датчиком тока выполнен на операционном усилителе и представляет собой ПИ-регулятор. Датчик тока предназначен для передачи на вход регулятора тока сигнала обратной связи, пропорционального току якоря электродвигателя.

Датчик тока выполнен на основе магнитодиодов, включенных в мостовую измерительную схему с усилителем.

Схема ограничения производной (СОП) входит в контур регулирования тока якоря и обеспечивает ограничение динамических уравнительных токов путем ограничения скорости нарастания напряжения на входе СИФУ. Схема ограничения предельных углов регулирования предназначена для исключения превышения опорного напряжения на динамических режимах и при изменении напряжения питающей сети.

Схема ограничения тока якоря обеспечивает ограничение тока на заданном уровне, в том числе и нелинейное ограничение в функции частоты вращения электродвигателя. Ограничение тока якоря осуществляется ограничением выходного напряжения регулятора скорости. Величина ограничения тока якоря регулируется в широком диапазоне.

Схема защиты предназначена для осуществления защиты электропривода при неправильном подключении фаз, обрыве любой из них, при исчезновении стабилизированного питания любой полярности при перегреве электродвигателя.

Источники питания обеспечивают питание цепей управления постоянным стабилизированным напряжением и собраны по схеме двухканального стабилизатора с последовательно включенными регулирующими транзисторами.

Преобразователь монтируется в электрошкаф в вертикальном положении.

При монтаже электропривода обратить особое внимание на надежность заземления корпусов электродвигателя, тиристорного преобразователя, дросселей и согласующего трансформатора.

Комплектные тиристорные электроприводы типа БТУ3601 применяют в механизмах подач станков с ЧПУ с высокомоментными электродвигателями постоянного тока мощностью 0,5. . . 18,5 кВт, а также других типов двигателей со встроенными тахогенераторами, имеющими номинальный ток не более 100 А.

Электроприводы типа БТУ3600 могут работать в следующих условиях: температура окружающей среды от 1 до 45°С; вибрации блока преобразователя, силового трансформатора и сглаживающего дросселя в диапазоне 10. . .30 Гц при ускорении 0,5 g; рабочее положение преобразователя — вертикальное.

Электропривод БТУ3600 (рис. 23). Силовая часть устройства (рис.

24), выполненная в виде реверсивного трехфазного мостового тиристорного управляемого выпрямителя, работающего по принципу раздельного управления силовыми комплектами тиристоров КТВ и КТН с запиранием неработающего комплекта (без уравнительных токов), подключается к питающей сети через трансформатор. Схема управления электроприводом выполнена по принципу двухконтурной системы подчиненного регулирования параметров с ПИ-регулятором тока и скорости и конструктивно размещена на двух съемных платах. Преобразователь выполнен в открытом исполнении с односторонним обслуживанием и предназначен для встройки в шкафы комплектных устройств. Динамические характеристики приводов определяют производительность, что не характерно для других станков, где электропривод предназначен для длительных режимов работы с номинальными мощностями.

Динамические характеристики электропривода по нагрузке влияют на точность и качество обработки, стойкость инструмента.

Устойчивый процесс резания при необходимой точности обрабатываемой поверхности возможен, если параметры настройки привода обеспечивают при резком увеличении момента нагрузки (в пределах номинального) максимальное снижение скорости не более чем на 40%, с восстановлением первоначального значения за ≤ 0,25 с.

Конструкция станков вследствие уменьшения механической части привода подач изменилась. В ряде случаев стала возможной установка высокомоментных электродвигателей на ходовой винт, что привело к исключению коробок передач. В связи с этим снизилась нагрузка на двигатель при холостых перемещениях и возросла составляющая силы резания.

Асинхронные двигатели переменного тока в станочных системах с ЧПУ используют в качестве привода главного движения, привода насосов гидростанций, привода насоса охлаждения, привода конвейеров уборки стружки и в других целях. Наиболее широко распространены в станках с ЧПУ асинхронные электродвигатели серии 4А, разработанные взамен двигателей АГ, АОП, А0Л2 и А02.

Асинхронные трехфазные короткозамкнутые двигатели серии 4А предназначены для приводов различных механизмов станков, работающих от сети переменного тока частотой 50 Гц при напряжении 220/380 В. Эти двигатели могут эксплуатироваться при -5. . .

+10% отклонений напряжения и ± 2,5% отклонений частоты сети.

При одновременном отклонении напряжения и частоты сети двигатель должен сохранять номинальную мощность, если сумма абсолютных значений отклонений этих величин не превосходит 10% и каждое из этих отклонений не превышает норму [2,15, 30].

В асинхронном двигателе серии 4А (рис. 25) охлаждение осуществляется центробежным вентилятором, расположенным на валу двигателя со стороны, противоположной рабочему концу [2].

На рис. 26 представлена конструкция двигателя, в котором охлаждение осуществляется в виде двусторонней симметричной радиальной вентиляции. Воздух засасывается вентиляционными лопатками ротора через торцовые окна в щитах, с помощью диффузора охлаждает лобовые части обмоток статора, сердечник ротора и выводится в боковые окна станины. Торцовые и боковые окна двигателя защищены жалюзи.

В зависимости от исполнения двигатели серии 4А предназначены для эксплуатации в районах с умеренным, тропическим или холодным климатом. Для умеренного климата температура воздуха — 45. . . +45°С, допустимая среднемесячная относительная влажность окружающего воздуха при температуре 20°С до 80%.

При эксплуатации возможны вибрационные нагрузки в диапазоне частот 1… 35 Гц и максимальным ускорением до 0,5 g (ударные нагрузки недопустимы). Расчетный срок службы двигателей — не менее 15 лет при наработке 40000 ч. Наработка обмотки статора ≥ 20000 ч, наработка подшипников ≥12000 ч.

Двигатели изготовляют со станиной и щитами следующих исполнений: 1) станина и щиты алюминиевые, двигатели с высотой оси вращения 56… 63 мм; 2) станины и щиты чугунные, двигатели с высотой оси вращения 71. . . 350 мм; 3) станина алюминиевая, щиты чугунные, двигатели с высотой оси вращения 71. . .100 мм.

Магнитопроводы статора и ротора собраны из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. В предварительно изолированные пазы статора уложена обмотка.

Двигатели имеют на роторе литую короткозамкнутую обмотку из алюминия. С торца обмотки отлиты выступающие лопатки, которые служат для отвода теплоты от активной части ротора и для перемещения воздуха в статоре.

Тепловые характеристики электродвигателей приводов. В электроприводах вспомогательных механизмов, как правило, используют нерегулируемые асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

Электроприводы вспомогательных механизмов станков с ЧПУ работают в режимах кратковременных нагрузок и должны обладать повышенным пусковым моментом и высокой перегрузочной способностью. Время пуска электродвигателя малой мощности без нагрузки 0,2.. . 0,3 с, время пуска с нагрузкой 1… 2 с.

Читайте также:  Что такое установленная мощность

Во время разгона пусковой ток в 5… 7 раз превышает номинальный Iном, поэтому число повторных пусков должно быть ограничено.

Наиболее опасным для перегрева является режим работы электродвигателя при реверсировании. Увеличение тока обмоток при реверсе двигателей может в 10 раз превышать номинальные значения тока. В связи с этим уровень тока срабатывания максимальной защиты автомата в схемах реверсируемых двигателей должен быть в 12. . . 14 раз выше номинального тока.

Ток настройки теплового реле выбирают равным Iном. В этом случае при нагрузке двигателя, равной 1,2. . . 1,3 номинальной, тепловое реле должно срабатывать не позднее чем через 20 мин после пуска. При нагрузке, не превышающей номинальную, тепловое реле не должно срабатывать.

Допустимый нагрев, условия и время пуска электродвигателей постоянного тока аналогичны приведенным выше для асинхронных электродвигателей.

При наладке электропривода любого механизма станка с ЧПУ первоначальное включение электродвигателя должно производиться только после готовности к работе приводимого им механизма.

Проверка изоляции осуществляется методом прозванивания цепей электрическим щупом или мегоомметром с выходных зажимов магнитного пускателя, автоматического выключателя, предохранителей или другого пускового устройства.

Первоначальное включение электродвигателя производится на 1… 2 с. При этом проверяется легкость хода механизма (по отсутствию треска, шума и т.

п), отсутствие задевания крыльчаткой вентилятора двигателя его кожуха, а также правильность направления вращения вала двигателя.

Изменение направления вращения вала односкоростного электродвигателя осуществляется переключением любой пары питающих проводов на его выводах.

Далее производится двух-, трехкратное кратковременное включение двигателя с постепенно нарастающей продолжительностью включения, после чего электродвигатель может быть включен на более продолжительный период времени.

Для частотного управления на базе двигателей серии 4А разработаны электродвигатели, рассчитанные на питание от вентильных преобразователей частоты. Ввиду того, что двигатели имеют самовенти- ляцию, при снижении частоты вращения якоря ухудшаются условия охлаждения и на минимальной частоте, равной 0,2 hном, допустимый по нагреву момент нагрузки должен быть равным половине номинального.

Наладка преобразователя электропривода заключается в проведении комплекса работ по испытанию, проверке и настройке тиристорного преобразователя (ТП) с целью обеспечения его надежной работы.

Заводы-изготовители, как правило, поставляют заказчикам предварительно проверенные и налаженные электроприводы, что позволяет сократить объем работ по наладке преобразователей.

Наладка преобразователя включает проверку силовой части схемы, настройку системы управления и защиты.

Для обеспечения наладочных работ используют электроизмерительные приборы, приспособления, осциллографы с классом точности 0,5. . .1. Наладка выпрямителя выполняется в следующей последовательности: производят осмотр силовых блоков шкафов и проверяют наличие заземления; определяют правильность включения индуктивных делителей тока; измеряют сопротивление изоляции токоведущих цепей.

Наладка системы управления выполняется в следующей последовательности: производится осмотр блоков и комплектности системы управления; проверяется напряжение источников питания и правильность чередования фаз; контролируется узел синхронизации; проверяется форма и правильность чередования управляющих импульсов. Настройка системы защиты производится после настройки систем управления, охлаждения и сигнализации.

Для управления тиристорами служит система импульсно-фазового управления (СИФУ), позволяющая подавать на тиристоры управляющее напряжение с частотой питающего напряжения в заданный момент и в заданной фазе по отношению к нему. Наладку СИФУ начинают с фазировки ТП.

При питании ТП от сети надо предварительно проверить симметрию фазовых напряжений и их значения. При отсутствии контрольных гнезд на панели СИФУ можно подключить осциллограф к управляющим электродам тиристоров моста выпрямителя.

Если заметного различия в форме импульсов нет, их сравнивают с контрольной осциллограммой.

Целью фазировки ТП является согласование анодных и управляющих напряжений по фазе. Фазировку производят двухлучевым осциллографом (типов С1-16, С1-18 и С1-64). При отсутствии двухлучевого можно воспользоваться однолучевым осциллографом (типов С1-19 и С1-68), подавая анодное и отпирающее напряжения поочередно.

Проверив СИФУ, можно подать напряжение на силовые блоки ТП, предварительно отключив нагрузку. Затем, подключив нагрузку (балластные резисторы), снимают регулировочную характеристику ТП — зависимость выпрямленного напряжения от угла отпирания тиристоров.

Для устранения автоколебаний выпрямленного напряжения ТП используют корректирующие звенья, которые включают в прямой канал регулирования последовательно с объектом регулирования (последовательная коррекция) или в цепь обратных связей (параллельная коррекция).

В конце наладки, при предварительно замкнутой цепи нагрузки, производится трехкратное кратковременное включение и отключение преобразователя с целью проверки узлов защиты от перенапряжений и исправности силовых тиристоров.

При замкнутой цепи нагрузки и изменении сигнала на входе управления U3 снимается сквозная регулировочная характеристика: UЯ=f(U3), с целью проверки плавности изменения напряжения. Одновременно по форме выпрямленного тока или напряжения окончательно оценивается правильность настройки привода (табл. 7).

Смотрите также

Источник: http://naladchik-stankov.ru/glava-iii-elektroprivod-stankov-chpu/obshchie-voprosy-naladki-elektroprivodov

Электроприводы переменного тока движений подач SAC1

Электропривод переменного тока движений подач — это сложное оборудование, которое управляет движением подач исполнительного органа, стола или от шпинделя к суппорту, или для приведение в действие подач станков с ЧПУ.

Электропривод подач имеет гораздо более сложное устройство по сравнению с приводом главного движения, и включает в себя функции последнего.

Привод подач отвечает за движение суппорта, и за точную величину подач управляемого механизма.

Электроприводы переменного тока движения подач, применяются как правило на станках со ступенчатой системой изменения скорости подач, и имеют более простую конструкцию по сравнению с приводами постоянного тока, и как правило имеет более низкую себестоимость.

Электроприводы переменного тока движений подач Artech применяются для контроля за изменением скорости, позиции и крутящего момента. Они занимают мало места, легко монтируются, и рассчитаны на долгий эксплуатационный период без необходимости планового обслуживания.

Руководство SAC/AM (pdf)

Технические параметры

Напряжение питания 400Vac ±10%, 3 фаз, 50/60Hz

Внешнее дополнительное питание – 400Vac ±10%, 1 фаз, 50/60Hz, 24W

Входы / Выходы

Аналоговый вход – один дифференциальный ±10V, 16 бит (15 + знак)

Аналоговый выход – два ±10V, 16 бит (15 + знак)

Вход резолвера – 14 бит

Вход для разрешения работы привода (ENABLE), изолированный

Выход готовности привода (READY) , изолированный

Шесть изолированные цифровые входы

Шесть изолированные цифровые выходы

Шесть изолированные цифровые выходы для эмуляция энкодера (А, /А, В, /В, Z, /Z)

Интерфейсы :

Изолированный RS232, изолированный RS485 и изолированный USB

Сигнал для управления скорости или момента:

— аналоговый ±10V

— CANopen

Сигнал для управления позиции:

— Импульсы направления и перемещения

— CANopen

Характерные особености

Регулирование скорости, момента или позиции

Диапазон регулирования скорости – 1:10000

Напряжение питания400Vac

Встроенный тормозной резистор

Обратная связь позиции и скорости – резольвер

Эмуляция энкодера

Контроль питания тормоз двигателя

CANopen fieldbus

7-сегментный индикатор для наблюдениясостояния привода

Комплексная регулировка и контроль спрограмуDriveExplorer

УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Температура окружающей среды0ºC – 40ºC

Максимальная влажность воздуха при30ºC 85%

Вибрации0.5G

Степень защитыIP20

Электроприводы Artech имеют гарантийный срок 1 год, и могут быть заменены или отремонтированы в этот период. Но учитывая высокую степень защиты, качество и износостойкость данных деталей, можно не переживать по поводу необходимости замены или ремонта привода в гарантийный период, и длительный срок после гарантии.

Напротив эти приводы служат для того чтобы заменить более стары версии приводов российского производства и полностью совместимы с модельным рядом: КЕМРОН, КЕМЕК, КЕМТОК, 15-25, КЕМРОС, КЕМТОР, и рядом других аналогичных приводов.

Мы занимаемся поставкой электроприводов Artech переменного тока для движений подач, и осуществляем плановое, внеплановое, гарантийное и постгарантийное обслуживание металлообрабатывающего оборудования, которое предоставляем нашим клиентам.

Воспользуйтесь нашим предложением по продаже приводов, и Вам больше не прийдётся беспокоится о поиске специалистов и запчастей для Ваших станков. Мы гарантируем высокое качество, надёжность и износостойкость нашей продукции и обеспечиваем оптимально выгодные условия обслуживания наших клиентов.

Источник: http://bultehstan.ru/stankipt/type/id/10/pt/132/

Шаговый электропривод фрезерного станка с ЧПУ

      В этой статье мы представим вашему вниманию привод шаговых двигателей 5-ти координатного станка. Это многим уже известный привод, выполненный на микросхеме TB6560, китайского производства.

<\p>

Данный образец не является самым качественным и надежным, но при этом может похвастаться невысокой ценой, и при небольших доработках вполне готов показывать неплохие результаты.

Максимальное напряжения питания двигателей 36 вольт, максимальный ток каждой координаты 3.5 А, дробление шага до 1/16.

Из недостатков – слабая разводка силового питания микросхем TB6560 и отсутствие блокирующих ёмкостей; так же, данный привод не предусматривает регулятора скорости вращения шпинделя.

Первые два недостатка довольно просто устранить имея паяльник и небольшой опыт пайки.

       Далее, если ваш станок имеет в качестве шпинделя двигатель постоянного тока, то данную плату необходимо доукомплектовать широтно-импульсным регулятором напряжения, и подключить его к ней. Вот примерно такой, как изготовили мы. Его размеры и конфигурация будут зависеть от мощности двигателя шпинделя.

     Немаловажным вопросом, так же, является выбор источника питания. Очень часто была замечена установка обычных трансформаторов с выпрямителем и RC фильтром. Этого совершенно не достаточно.

Приводы шаговых двигателей очень чувствительны к просадкам и броскам напряжения, которые никак не компенсируются в таком источнике питания, а пульсации напряжения на выходе выпрямителя слишком велики для того, чтобы привод работал стабильно.

Поэтому, если вы все таки решились делать именно такой источник питания, то правильно рассчитайте мощность трансформатора и не поленитесь посчитать LC фильтр, дабы снизить пульсации выходного напряжения, ну и конечно же приготовьте большой ящик, чтобы все это упаковать.

    Я же, порекомендовал бы использовать импульсный источник питания. Блока питания на 300 – 500 Вт вполне должно хватить для данного привода. Его можно как купить, так и изготовить самому.

При изготовлении импульсного блока питания, так же, нужно учесть нестабильность входного напряжения, и на случай его просадок правильно рассчитать входной и выходные фильтры. Входные ёмкости должны быть как можно больше, в допустимых пределах. Примерно так же мы поступали и с заводскими блоками питания.

Входные конденсаторы сразу же менялись на конденсаторы большей ёмкости, а так же допаивалась керамика, да бы уменьшить влияние высокочастотных составляющих и продлить жизнь электролитам.

    Теперь когда у вас есть все комплектующие, очень важно подобрать корпус, в котором будут компактно располагаться все детали вашего привода.

Так как все комплектующие привода являются импульсной техникой, управляются импульсами с компьютера и управляют исполнительными механизмами так же с помощью импульсов, то очень важно расположить их правильно относительно друг друга, экранировать и заземлить.

Практика показала, что если не экранировать силовые провода, идущие к шаговым двигателям, и при всем этом они еще будут как-то пересекать периметр платы контроллера, то из-за создающихся помех, привод будет сбоить, и ваш станок не редко будет пропускать шаги.

     В связи с этим мы разработали свои чертежи короба и изготовили его. Предварительно проведя 3-D моделирование расположения комплектующих для всех конфигураций данного привода, с учетом всех нюансов.

Имея доступ к лазерному раскрою и лазерной сварке, было очень просто изготовить короб, нужной формы и размеров, учитывая необходимость наличия отверстий для разъёмов, вентиляционных решеток, различных креплений, ну и конечно же нашего логотипа.

     Разработанный и укомплектованный нами привод , сейчас подключен к пятикоординатному ювелирному станку и успешно работает. Так же, использование отдельно разработанного широтно-импульсного регулятора, позволяет производить юстировку без использования отдельных щупов и смены инструмента. (об этом в отдельной татье)

      Надеемся, что это не последний интересный проект и совсем скором представим разработку собственного привода для станков оснащённых шаговыми двигателями.

Основными критериями для нас являются устранение вышеупомянутых дефектов в уже существующих приводах; повышение выходной мощности, путём увеличения напряжения питания и максимального тока нагрузки; увеличение дробления шага для более точных операций; встроенный регулятор оборотов шпинделя; модульная конструкция для увеличения ремонтопригодности, а так же универсальности привода.

       Команда REDBLOT ждёт ваших вопросов и предложений, а также готова к сотрудничеству.

Читайте также:  Программа dialux для расчёта и проектирования освещения

Источник: http://redblot.ru/archives/600

Построение электроприводов подач станков с ЧПУ

В настоящее время в механизмах подач станков с ЧПУ нашли самое широкое распространение высокомоментные двигатели постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов.

Их достоинства, заключающиеся в хороших регулировочных свойствах, умеренных габаритных размерах, высокой постоянной времени нагрева, быстродействии и невысокой сложности питающего преобразователя, обеспечили применение их в станках всех технологических групп, выпускаемых во всем мире.

Основным недостатком высокомоментных двигателей является наличие трущегося токосъемного щеточно-коллекторного узла, снижающего надежность машины и на­кладывающего ограничения на возможность работы в условиях агрессивной окружающей среды.

Наличие щеточно-коллекторного узла отрицательно сказывается на работе двигателей в условиях автоматизированных про­изводственных систем, так как требует проведения регулярных профилактических осмотров и ремонтов. Кроме того, щеточно-коллекторный узел не позволяет полностью автоматизировать производство электродвигателей постоянного тока и ограничивает их выпуск.

В силу всех этих факторов в последнее время всеми ведущими электротехническими фирмами форсированно ведутся работы по созданию широкорегулируемых станочных электроприводов с двигателями переменного тока. Отсутствие трущихся электромеханических токоведущих узлов позволя­ет устанавливать эти двигатели в условиях любой окружающей среды, повысить их надежность и полностью удовлетворить потребности промышленности вследствие возможности полной автоматизации их производства.

Бесколлекторные двигатели требуют минимального обслуживания, что позволяет их устанавливать на станки, работающие в гибких производственных системах. Исполнение этих двигателей в бескорпусном варианте с шихтованной станиной и «холодным» ротором (без обмотки) позволяет снизить их габаритные размеры и уменьшить передачу тепла от электродвигателя на станок.

Разработка бесколлекторных (бесщеточных) двигателей ведется в двух направлениях – создание специальных синхронных и асинхронных электродвигателей. Синхронным, или вентильным, электродвигателям свойственны все регулировочные достоинства электродвигателей постоянного тока. В бесщеточных двигателях коллектор заменен бесконтактным коммутатором на транзисторах или тиристорах.

Двигатель оснащен бесколлекторным тахогенератором и простым датчиком угла поворота для коммутации тока в обмотках статора в зависимости от числа полюсов и геометрического положения ротора. Регулирование скорости вентильных двигателей осуществляется изменением напряжения на статоре, так же как в двигателях постоянного тока.

Вследствие этого преобразователи, питающие вентильные двигатели, достаточно просты и надежны.

Асинхронные электродвигатели для широкорегулируемых приводов подач могут строиться на базе общепромышленных асинхронных электродвигателей, однако в этом случае заведомо снижаются массогабаритные и регулировочные показатели двигателей.

Однако даже при применении двигателей общего назначения требуется установка на валу двигателя точного датчика угла пово­рота для обеспечения частотно-токового регулирования и принудительной вентиляции для отвода тепла при глубоком регулировании скорости и низкой частоте тока в статоре.

Система регулирования скорости асинхронного двигателя сложнее системы регулирования синхронного двигателя, так как для асинхронных двигателей требуется регулирование и напряжения, и частоты тока в статоре по определенному закону.

Функциональная схема электропривода подчиненного регулирования с управлением по якорю приведена на рис. 5.1.

Рис. 6.1. Функциональная схема электропривода подчиненного

регулирования с управлением по якорю

Данная схема построена по принципу подчиненного регулирования. Регулятор внешнего контура – регулятор скорости, внутреннего регулятор тока.

Контур регулирования тока предназначен для ограничения тока якоря при перегрузках и используется как дополнительное средство коррекции внешнего контура регулирования скорости.

Контур регулирования скорости предназначен для регулирования и поддержания скорости с заданными показателями, совместно с заданием интенсивности, формирования пуско-тормозных режимов (прямоугольная диаграмма тока якоря).

Функциональная схема системы «источник тока – двигатель» приведена на
рис. 5.2.

Рис. 5.2. Функциональная схема системы «источник тока – двигатель»

Данная схема содержит три контура: контур регулирования тока якоря, предназначенный для ограничения тока якоря в переходных режимах (колебания напряжения питания преобразователя, изменение скорости вращения и нагрузки) и стабилизации теплового режима работы двигателя; контур регулирования тока возбуждения, предназначенный для ограничения тока возбуждения и момента двигателя и коррекции внешнего контура скорости; контур регулирования скорости, предназначенный для стабилизации скорости на задание рабочего цикла, формирования процессов пуска торможения, длительности включения, торможения.

Функциональная схема системы двузонного регулирования приведена на
рис. 5.3.

Система состоит из четырёх контуров регулирования: контура регулирования тока возбуждения, предназначенного для ограничения тока возбуждения и коррекции внешнего контура регулирования напряжения; контур регулирования напряжения, предназначенный для ограничения напряжения при работе во второй зоне; контур регулирования тока якоря, предназначенный для ограничения тока при перегрузках и коррекции контура регулирования скорости; контур регулирования скорости, предназначенный для стабилизации скорости на заданном уровне, формирования процессов пуска и торможения.

Предельные механические характеристики двигателей при различных системах управления приведены на рис. 5.4.

На данном рисунке величина wmax1 в системе подчиненного регулирования с управлением по якорю определяется запасом по ЭДС преобразователя Еп. Максимальный момент для этой системы Мmax1, Н·м,

,

где Фраб – рабочий поток двигателя;

Imax – максимально допустимый по техническим условиям или условиям нагрузки ток двигателя.

Рис. 5.3. Функциональная схема системы двузонного регулирования

Рис. 5.4. Предельные механические характеристики при различных системах управления: 1 – схема подчиненного регулирования с управлением по якорю; 2 – система «источник тока – двигатель»; 3 – система двузонного регулирования

Максимальная скорость вращения wmax2 в системе «источник тока – двигатель» характеризуется паспортными данными двигателя, а максимальный момент

.

В качестве примера смоделирована модель металлорежущего станка с видом обработки – фрезерование плоскости, направление подачи – поперечное.



Источник: https://infopedia.su/3xb22d.html

Электропривод станка с чпу — Технологии

Электропривод – это техническая система, предназначенная для приведения в движение рабочих органов станка и целенаправленного управления рабочими процессами. К основным элементам электропривода станка с ЧПУ относят электродвигательное и преобразовательное устройства.

Электродвигательное устройство – это электрический двига­тель, преобразующий электрическую энергию в механическую, т.е. являющийся электромеханическим преобразователем энергии. Двигатели могут различаться по виду создаваемого ими движе­ния: вращательного, линейного, шагового, вибрационного и др.

Большинство используемых электродвигателей составляют маши­ны вращательного движения.

Для передачи движения от электро­двигателя к рабочему органу станка служит механическое переда­точное устройство:редуктор, трансмиссия, ремен­ная передача, канатная передача, кривошипно-шатунный меха­низм, передача винт-гайка и др.

Преобразовательное устройство — устройство, преобразующее электрическую энергию. Эти устройства применяются в регулиру­емом электроприводе для целенаправленного и экономичного изменения параметров движения электропривода: скорости, раз­виваемого момента и др.

Поскольку электроприводы получают электрическую энергию от промышленной электрической сети трехфазного переменного тока напряжением 380 В и частотой 50 Гц, для питания двигателей (например, для двигателей постоянного тока) и для их регулирования необходимо преобразование элект­рической энергии, поступающей из сети, в электрическую энер­гию того вида, который необходим данному электродвигателю. К электрическим преобразовательным устройствам относятся уп­равляемые выпрямители, преобразователи частоты и др.

Электрическое преобразовательное устройство обычно пред­ставляет собой преобразователь, выполненный на силовых полу­проводниковых приборах: неуправляемых (диоды) и управляемых (тиристоры, запираемые тиристоры, транзисторы, биполярные транзисторы с изолированным входом — IGBT и др.).

Электродвигательное, передаточное и преобразовательное уст­ройства образуют силовой канал электропривода, содержащий электрическую (сеть, преобразователь электрической энергии, электродвигатель) и механическую (подвижный элемент, напри­мер ротор и вал электродвигателя, механическая передача, рабо­чий орган машины) части.

Важнейшей функцией электропривода является управление преобразованной механической энергией, т. е. управление техно­логическим процессом. Его реализует входящее в состав электро­привода информационно-управляющее устройство.

Общая струк­тура автоматизированной электромеханической системы показа­на на рис. 1.Штриховой линией выделены элементы систе­мы, входящие в состав электропривода и образующие силовой и информационный каналы электропривода.

Рисунок 1 – Структурная схема автоматизированного электропривода станка с ЧПУ

Информационно-управляющее устройство состоит из аппаратов управления и защиты, осуществляющих включение, пуск, останов электропривода и защиту от аварийных и аномальных режимов ра­боты, а также из электронных и микропроцессорных устройств управления и датчиков технологических, механических и электри­ческих параметров, характеризующих работу электропривода.

Со­вокупность информационных и управляющих устройств образует информационный канал электропривода,предназначенный для уп­равления параметрами (координатами) электропривода в соответст­вии с требованиями технологического процесса.

Важной функцией системы управления является также осуществление технологиче­ского процесса с минимальными затратами электрической энергии.

СЛЕДЯЩИЙ ПРИВОД

Являясь одним из основ­ных узлов, электроприводы подачи определяют точность и произ­водительность станков с ЧПУ.

В связи с тем, что устройство ЧПУ практически безынерционно формирует сигналы управления при­водом как в режиме движения по заданной траектории, так и в режиме позиционирования (остановки в заданной координате), решающее значение для обеспечения точности имеют характери­стики и параметры привода подачи с учетом особенностей кине­матической цепи привода.

По мере совершенствования устройств ЧПУ, повышения точ­ности датчиков положения, увеличения жесткости и точности механических узлов станка повышаются требования к быстродей­ствию и точности приводов подачи. Следует выделить три типа электроприводов, разработанных специально для механизмов по­дачи станков с ЧПУ:

• электроприводы постоянного тока с высокомоментными дви­гателями, имеющими возбуждение от постоянных магнитов;

• электроприводы переменного тока с синхронными (вентиль­ными) двигателями, имеющими ротор с постоянными магнитами;

• электроприводы переменного тока с асинхронными двигате­лями, имеющими короткозамкнутую обмотку ротора.

Использование данных электроприводов позволяет значитель­но упростить конструкцию механизма подачи и исключить при­менение редуктора в кинематической цепи.

В современных меха­низмах подачи станков с ЧПУ вал двигателя через муфту присоединяется к валу винта шариковинтовой пары (ШВП), а гайка ШВП жестко соединена с исполнительным органом станка (координат­ный стол, суппорт, револьверная головка и т.п.). Привод подачи имеет два датчика обратной связи – по скорости (тахогенератор) и по пути (круговой или линейный).

В перспективных цифровых электроприводах подачи датчик скорости отсутствует, так как ско­рость вычисляется как отношение пути ко времени (вычисление осуществляется непосредственно в цифровой системе управления).

Техогенератор всегда устанавливается на вал двигателя (некото­рые двигатели подачи изготовляют со встроенным тахогенератором, и/или круговым датчиком положения, и/или электромаг­нитным тормозом для механической фиксации неподвижной координаты).

Существуют три варианта реализации обратной связи по пути в зависимости от установки датчика (датчиков) пути в кинематической цепи привода. На рис. 1 приведены следящие приводы с полузамкнутым, замкнутым и гибридным контурами обратной связи по пути. В станках нормальной точности, обеспе­чивающих точность позиционирования ±10 мкм, возможно при­менение полузамкнутого контура обратной связи по пути. В этом случае круговой датчик пути устанавливается на вал двигателя, а ШВП не охвачена обратной связью.

Это приводит к тому, что погрешность ШВП переносится на изделие. Систематическую составляющую этой погрешности, по­вторяющуюся стабильно, можно компенсировать с помощью за­ранее программируемых компенсирующих сигналов.

В прецизионных станках непосредственно на исполнительном механизме подачи (координатный стол) станка устанавливается высокоточный линейный датчик. Такая структура является замк­нутой по пути. При данной схеме зазоры в кинематической цепи и упругие деформации влияют на колебания привода.

В ряде слу­чаев, особенно в тяжелых станках с длинными кинематическими цепями, применяют схему с гибридным контуром обратной свя­зи по пути, в которой используют два датчика: круговой, уста­новленный на валу двигателя, и линейный, размещенный на сто­ле станка.

При этом круговой датчик служит для позиционирова­ния, а линейный – для автоматической коррекции погрешнос­тей кинематической цепи.

Рисунок 1 – Структурные схемы следящих электроприводов:   а, б, в – с полузамкнутым, замкнутым и гибридным контурами обратной связи по пути; 1 – основной блок устройства ЧПУ; 2 – узел управления приводом; 3 – блок привода; 4 – двигатель подачи; 5 — тахогенератор Т; 6 – стол станка; 7 – круговой датчик R обратной связи по пути; 8 – линейный датчик обратной связи по пути; 9 – задание перемещения; 10 – блок программного или аппарат­ного сравнения; 11 – задание дополнительного перемещения; 12 – блок сумми­рования.

Источник: https://student2.ru/tekhnologii/1743357-yelektroprivod-stanka-s-chpu/

Ссылка на основную публикацию