Станки-автоматы с усилителями мощности

В большинстве случаев для обеспечения воспроизведения на профиле обрабатываемой детали профиля копира применяются замкнутые следящие системы с обратной связью, использующие усилители мощности. Это обусловлено необходимостью разгрузить копир от усилий резания и использовать дополнительные внешние источники энергии, а также необходимостью осуществлять промежуточную обработку и преобразование потока информации между копировальным щупом и образуемым на детали профилем.

По своей физической природе следящие системы копировальных станков бывают весьма разнообразными: электрическими, гидравлическими, пневматическими и комбинированными (электрогидравлическими, электропневматическими, гидропневматическими, электрогидропневматическими).

Сущность следящей системы электрического копировально-фрезерного станка представлена на схеме, приведенной на рис. 14.2.

Принцип работы подобных станков состоит в следующем. Обработка детали 10 производится по копиру J, который вместе с деталью устанавливается на рабочем столе 2. Рабочий стол перемещается под воздействием привода 1 в направлении задающей подачи S^. Фреза 9 (привод которой здесь не показан, чтобы не загромождать схему) получает следящую подачу ?_сл, будучи связанной с исполнительным рабочим органом 8. Рассогласование фактической траектории фрезы 9 относительно детали 10 и той траектории, которая задается профилем копира J, определяется копировальным устройством, состоящим из потенциометрического датчика 5, усилителя 6 сигнала рассогласования положений движков этого потенциометра (левый из них связан с копировальным щупом 4, а правый — с фрезой 9) и исполнительного привода 7.

На усилитель б сигнал будет поступать только в том случае, если движки потенциометра 5 не находятся друг против друга.

В копировальных станках и вообще в автоматическом технологическом оборудовании весьма широко применяются гидравлические следяшие системы. Принцип действия таких систем состоит в том, что сравнивается фактическое положение рабочего органа, перемещаемого тем или иным видом гидравлического исполнительного привода, с заданной величиной перемещения, определяемой тем или иным задающим устройством.

Примером может служить принципиальная схема гидравлического копировального токарного полуавтомата, которая приведена на рис. 14.3.

Эта схема устроена и работает следующим образом. Копировальный палец (щуп) 9 касается профиля шаблона 10, представляющего собой требуемое осевое сечение обрабатываемой дета;

При продольной подаче копировальный палец 9, взаимодействуя с профилем копира 70, перемещается вверх или вниз и перемещает гидрозолотник 7. При этом кромки гидрозолотника открывают подачу поступающего масла соответственно в нижнюю или верхнюю полости рабочего гидроцилиндра 5 и слив масла соответственно из верхней или нижней полостей гидроцилиндра. Под давлением поступающего масла поршень 4 двигается, перемещая с требуемым усилием державку 3 с закрепленным в ней резцом 2, благодаря чему обрабатывается с нужным углом профиля деталь 7. Движение державки 3 вызывает соответствующее перемещение корпуса 6 гидрозолотника 7. Только тогда, когда перемещение державки 3 с резцом 2 уравнивается с перемещением копировального пальца 9, гидрозолотник 7 и его корпус 6 займут друг относительно друга исходное положение, и подача масла в полости рабочего цилиндра 5 будет перекрыта. Это значит, что положение резца 2 соответствует положению копировального пальца 9, а профиль детали 7 соответствует профилю копира 10. Эта система также является астатической и может быть в равновесии лишь тогда, когда гидрозолотник 7 перекрывает подачу масла как в нижнюю, так и в верхнюю полости рабочего гидроцилиндра 5, т. е. когда профиль обрабатываемой детали 7 совпадает с профилем задающего копира 10.

Автоматические системы часто строятся с использованием электрических, гидравлических и механических компонентов. Показательной в этом отношении является система автоматизации электроэрозионного станка, работающего по принципу воспроизведения на детали пространственной формы электрода-инструмента. Съем материала с заготовки осуществляется электрическими разрядами между заготовкой и объемным электродом-инструментом. Разряды создаются отдельным генератором импульсов. Задача системы управления при этом заключается в том, чтобы следить за рабочим зазором между электродом-инструментом и заготовкой и обеспечивать необходимую подачу электрода-инструмента на заготовку. Если зазор оказывается недопустимо большим, то электрические разряды между электродом-инструментом и заготовкой прекращаются и прекращается съем металла с заготовки. Если зазор оказывается слишком маленьким, то электрические разряды между электродом-инструментом и заготовкой опять-таки прекращаются, так как при этом возникает режим, близкий к короткому замыканию, и съем металла с заготовки также прекращается.

Электрогидрокинематическая следящая система включает в себя гидравлическую насосную установку, гидрозолотник пуска и останова, рабочий гидроцилиндр, в котором перемещается в шариковых опорах шток-шпиндель с электрододержателем, а также устройства, образующие схему электрической автоматики.

Управление перемещением штока-шпинделя с электрододержателем осуществляется с помощью электроуправляемого регулятора, направляющего рабочую жидкость (масло) в ту или другую полость рабочего гидроцилиндра, соединяя при этом противоположные полости указанного гидроцилиндра со сливом, как уже описывалось выше.

Слежение за величиной электроэрозионного зазора осуществляется с помощью потенциометра, включенного параллельно измеряемому электроэрозионному промежутку. Положение движка этого потенциометра определяет задание величины промежутка.

Электрические следящие системы часто реализуются на потенциометрах или (в случае использования трехфазного переменного тока) на сельсинах, образуя так называемый электрический вал, осуществляющий дистанционную передачу вращения. Здесь измерителем угла поворота задающего вала является сельсин-датчик. Трехфазная обмотка его статора включена встречно трехфазной обмотке статора сельсина-приемника. При этом напряжение однофазной обмотки ротора сельсина-приемника оказывается пропорциональным разнице углов поворота роторов сельсина-датчика и сельсина-приемника. Это напряжение усиливается соответствующим усилителем переменного тока и с выхода усилителя подается на реверсивный серводвигатель, который через редуктор поворачивает ротор сельсина-приемника. С валом этого серводвигателя кинематически связан и выходной вал всей дистанционной передачи. Лишь в случае равенства ЭДС во включенных встречно обмотках статоров сельсина-датчика и сельсина-приемника будет отсутствовать ЭДС в однофазной обмотке ротора сельсина-приемника. Это будет иметь место только тогда, когда положение роторов и сельсина-датчика и сельсина-приемника относительно их статоров будет одинаковым, и, следовательно, только в этом случае реверсивный серводвигатель на выходе всей системы «электрического вала» не будет вращаться.

Известны и подобным же образом строятся системы гидравлического вала.