11.1. Обратная связь в станке чпу.
По наличию обратной связи все системы ЧПУ делятся на две группы: разомкнутые и замкнутые.
11.2. Разомкнутые системы чпу.
Такие системы строятся на основе силовых или не силовых шаговых двигателей (ШД). В последнем случае ШД применяется обычно в комплексе с гидроусилителем (ГУ) (рис. 28 а). Хотя эти системы являются наиболее простыми, в них из-за отсутствия контроля действительного положения рабочего органа станка, на точность перемещения будут влиять погрешности шагового электродвигателя, гидроусилителя и передаточных механизмов привода подач (зубчатой передачи, пары винт-гайка и др.).
Системами ЧПУ разомкнутого типа оснащена значительная часть станков с ЧПУ (например, мод. 16К20Ф3, 6Р13Ы3, РТ-725Ф3, 6Р11Ф3, 1Б732Ф3).
11.3. Замкнутые системы чпу.
Они могут быть:
1) с обратной связью по положению рабочих органов станка;
2) с обратной связью по положению рабочих органов и с компенсацией погрешностей станка;
3) самоприспосабливающиеся (адаптивные).
Рис. 28. Структурные схемы приводов подач станков с ЧПУ
В основе работы замкнутых систем ЧПУ лежит принцип следящих систем управления. В качестве приводного двигателя М в этих системах чаще всего используют электродвигатели постоянного тока.
11.3.1. Замкнутые системы чпу с обратной связью по положению рабочего органа станка.
Они могут быть трех типов. В замкнутых системах ЧПУ первого типа (рис. 28 б), производится косвенное измерение положения рабочего органа с помощью кругового ДОС, установленного на ходовом винте. Данная система достаточна проста и удобна с точки зрения установки ДОС. Габаритные размеры применяемого датчика не зависят от величины измеряемого перемещения. При применении круговых ДОС, устанавливаемых на ходовом винте, высокие требования предъявляются к точностным характеристикам передачи винт-гайка (точность изготовления, жесткость, отсутствие зазоров), которая в этом случае не охватывается обратной связью.
Применение в приводах подач станков с ЧПУ точно изготовленных шариковых винтовых пар и создание в них предварительного натяга для устранения зазоров и увеличения жесткости позволяют широко применять замкнутые системы ЧПУ первого типа (рис. 28 б) в станках с ЧПУ для получения высокой точности перемещения рабочих органов.
В замкнутых системах второго типа также используют круговой ДОС, но измеряющий перемещение рабочего органа через реечную передачу (рис. 28 в). Хотя в данном случае система обратной связи охватывает все передаточные механизмы привода подачи, включая и передачу винт-гайка, в измерения вносится погрешность реечной передачи. Поэтому необходимо применять прецизионную реечную передачу с рейкой, длина которой зависит от величины хода рабочего органа станка. Это усложняет и удорожает систему обратной связи.
Замкнутые системы ЧПУ третьего типа (рис.28 г) оснащены линейными ДОС, обеспечивающими непосредственное измерение перемещения рабочего органа станка. Это позволяет охватить обратной связью все передаточные механизмы привода подачи, что обеспечивает высокую точность перемещений. Однако линейные ДОС сложнее и дороже чем круговые: их габаритные размеры зависят от длины хода рабочего органа станка. На точность работы линейных ДОС могут влиять погрешности станка (например, износ направляющих, тепловые деформации и др.).
Во всех трех типах рассмотренных замкнутых систем ЧПУ учитываются только погрешности привода подачи рабочих органов станка и не учитываются погрешности как самого станка (отклонение от прямолинейности направляющих и их износ, вибрации, тепловые деформации базовых деталей), так и других элементов технологической системы (упругие деформации, износ инструмента и др.), влияющие на точность обработки деталей.