Електропривод верстата з ЧПУ
Електропривід- це технічна система, призначена для приведення в рух робочих органів верстата та цілеспрямованого управління робочими процесами. До основних елементів електроприводу верстата з ЧПУ відносять електроруховий та перетворювальний пристрій.
Електродвигун -це електричний двигун, що перетворює електричну енергію в механічну, тобто. є електромеханічним перетворювачем енергії. Двигуни можуть відрізнятися за видом створюваного ними руху: обертального, лінійного, крокового, вібраційного та ін Більшість використовуваних електродвигунів складають машини обертального руху. Для передачі руху від електродвигуна до робочого органу верстата служить механічний передавальний пристрій: редуктор, трансмісія, ременная передача, канатна передача, кривошипно-шатунний механізм, передача гвинт-гайка та ін.
Перетворювальне пристрій- пристрій, що перетворює електричну енергію. Ці пристрої застосовуються в регульованому електроприводі для цілеспрямованої та економічної зміни параметрів руху електроприводу: швидкості, моменту, що розвивається та ін. Оскільки електроприводи отримують електричну енергію від промислової електричної мережі трифазного змінного струму напругою 380 В і частотою 50 Гц, для живлення двигунів (наприклад, для двигуна постійного струму) і їх регулювання необхідно перетворення електричної енергії, що надходить з мережі, в електричну енергію того виду, який необхідний даному електродвигуну. До електричних перетворювачів відносяться керовані випрямлячі, перетворювачі частоти та ін.
Електричний перетворювач зазвичай являє собою перетворювач, виконанийна силових напівпровідникових приладах: некерованих (діоди) і керованих (тиристори, тиристори, що замикаються, транзистори, біполярні транзистори з ізольованим входом - IGBT та ін.).
Електроруховий, передавальний і перетворювальний пристрої утворюють силовий канал електроприводу, що містить електричну (мережу, перетворювач електричної енергії, електродвигун) і механічну (рухомий елемент, наприклад ротор і вал електродвигуна, механічна передача, робочий орган машини) частини.
Найважливішою функцією електроприводу є керування перетвореною механічною енергією, тобто керування технологічним процесом. Його реалізує входить до складу електроприводу інформаційно-керуючий пристрій. Загальна структура автоматизованої електромеханічної системи показано на рис. 1.Штриховою лінією виділено елементи системи, що входять до складу електроприводу та утворюють силовий та інформаційний канали електроприводу.
Малюнок 1 – Структурна схема автоматизованого електроприводу верстата з ЧПУ
Інформаційно-керуючий пристрійскладається з апаратів управління та захисту, що здійснюють включення, пуск, зупинка електроприводу та захист від аварійних та аномальних режимів роботи, а також з електронних та мікропроцесорних пристроїв управління та датчиків технологічних, механічних та електричних параметрів, що характеризують роботу електроприводу. Сукупність інформаційних та керуючих пристроїв утворюєінформаційний канал електроприводу, призначений для управління параметрами (координатами) електроприводу відповідно до вимог технологічного процесу. Важливою функцією системи управління є також здійснення технологічного процесу з мінімальними витратамиелектричної енергії.
Наступний привод
Будучи одним з основних вузлів, електроприводи подачі визначають точність та продуктивність верстатів з ЧПУ. У зв'язку з тим, що пристрій ЧПУ практично безінерційно формує сигнали керування приводом як в режимі руху по заданій траєкторії, так і в режимі позиціонування (зупинки в заданій координаті), вирішальне значення для забезпечення точності мають характеристики та параметри подачі з урахуванням особливостей кінематичного ланцюга приводу.
У міру вдосконалення пристроїв ЧПУ, підвищення точності датчиків положення, збільшення жорсткості та точності механічних вузлів верстата підвищуються вимоги до швидкодії та точності приводів подачі. Слід виділити три типи електроприводів, розроблених спеціально для механізмів подачі верстатів з ЧПУ:
електроприводи постійного струму з високомоментними двигунами, що мають збудження від постійних магнітів;
• електроприводи змінного струму із синхронними (вентильними) двигунами, що мають ротор із постійними магнітами;
• електроприводи змінного струму з асинхронними двигунами, що мають короткозамкнену обмотку ротора.
Використання даних електроприводів дозволяє значно спростити конструкцію механізму подачі та виключити застосування редуктора у кінематичному ланцюзі. У сучасних механізмах подачі верстатів із ЧПУ вал двигуна через муфту приєднується до валу гвинта кульковинтової пари (ШВП), а гайка ШВП жорстко з'єднана з виконавчим органом верстата (координатний стіл, супорт, револьверна головка тощо). Привід подачі має два датчики зворотного зв'язку - за швидкістю (тахогенератор) і по дорозі (круговий або лінійний). У перспективних цифрових електроприводах подачі датчик швидкостівідсутня, тому що швидкість обчислюється як відношення шляху до часу (обчислення здійснюється у цифровій системі управління). Техогенератор завжди встановлюється на вал двигуна (деякі двигуни подачі виготовляють з вбудованим тахогенератором, та/або круговим датчиком положення, та/або електромагнітним гальмом для механічної фіксації нерухомої координати). Існують три варіанти реалізації зворотного зв'язку шляхом в залежності від установки датчика (датчиків) шляху в кінематичному ланцюгу приводу. На рис. 1 наведено слідкуючі приводи з напівзамкненим, замкнутим і гібридним контурами зворотного зв'язку по дорозі. У верстатах нормальної точності, що забезпечують точність позиціонування ±10 мкм, можливе застосування напівзамкнутого контуру зворотного зв'язку. У цьому випадку круговий датчик шляху встановлюється на вал двигуна, а ШВП не охоплена зворотним зв'язком.
Це призводить до того, що похибка ШВП переноситься на виріб. Систематичну складову цієї похибки, що повторюється стабільно, можна компенсувати за допомогою програмованих компенсуючих сигналів.
У прецизійних верстатах безпосередньо на виконавчому механізмі подачі (координатний стіл) верстата встановлюється високоточний лінійний датчик. Така структура замкнута по дорозі. При цій схемі зазори в кінематичному ланцюгу та пружні деформації впливають на коливання приводу. У ряді випадків, особливо у важких верстатах з довгими кінематичними ланцюгами, застосовують схему з гібридним контуром зворотного зв'язку по дорозі, в якій використовують два датчики: круговий, встановлений на валу двигуна, і лінійний, розміщений на столі верстата. При цьому круговий датчик служить для позиціонування, а лінійний для автоматичної корекції похибок.кінематичного ланцюга.
 | Малюнок 1 – Структурні схеми електроприводів, що слідкують:а, б, в– з напівзамкненим, замкнутим і гібридним контурами зворотного зв'язку по дорозі;1– основний блок пристрою ЧПУ;2– вузол керування приводом;3– блок приводу;4- двигун подачі; 5-тахогенератор Т;6– стіл верстата;7- круговий датчик R зворотного зв'язку по дорозі;8- лінійний датчик зворотного зв'язку по дорозі;9 –завдання переміщення;10 –блок програмного чи апаратного порівняння;11- завдання додаткового переміщення;12 –блок підсумовування. |