15. Определение общей площади при проектировании механосборочного цеха.

Ответ:

При детальном проектировании площадь отделений, входящих в состав ремонтно-механического цеха, определяется на основании пла­нировки оборудования.

Планировка станочного отделения цеха производится по типам станков с соблюдением общей последовательности операций в обра­ботке наиболее типовых деталей. Расстояние между станками, размеры проходов устанавливаются так же, как в механических цехах.

Общая удельная площадь на один станок 36.. .42 м². В слесарно-сборочном отделении отводятся места для верстаков слесарной обра­ботки, сборки узлов и общей сборки ремонтирующих машин.

Обычно площадь слесарно-сборочного отделения составляет 30...35 % от общей площади, площадь механического отделения -40...45 %, склады и кладовые-10... 12%.

Демонтажное отделение располагается в начале цеха, так как по­ступающее оборудование прежде всего разбирается и протирается. Если цех занимает несколько пролетов, демонтажное отделение размещает­ся поперек пролетов, продолжением которых служит механическое от­деление. Площадь этого отделения 20...25 % от площади слесарно-сборочного отделения или от площади станочного. Затем размещают­ся механическое отделение с инструментально- раздаточной кладовой и заточным отделением.

Для ремонтно-механических цехов применяют здания унифици­рованных параметров, как и для механических цехов, с которыми ремонтно-механические располагаются в одном блоке.

Пролеты ремонтно-механического цеха имеют ширину преиму­щественно 24 или 18 м, шаг колонн 12 м, высоту до низа стропильной балки (фермы) 7,2 м.

Применяют в основном напольный транспорт, а также подвесные однобалочные краны (кран-балки) грузоподъемностью до 5 т. Один из пролетов ремонтно-механического цеха, в котором размещаются учас­ток крупногабаритных станков и слесарно-сборочное отделение (с уча­стками испытательным и окрасочным), рекомендуется оборудовать мо­стовыми электрическими кранами грузоподъемностью 10-30 т, в зави­симости от максимальной массы узлов ремонтируемого оборудования.

Ширину кранового пролета в зависимости от габаритов ремонти­руемого оборудования принимают 18 или 24 м, высоту до головки рель­са подкранового пути 8,15 или 9,65 м. В крановом пролете можно так­же размещать термическое и кузнечно-сварочное отделение вспомога­тельных цехов (ремонтно-механического и инструментального).

16. Исполнительные приводы станков с чпу, их структура.

Ответ: ОБЩИЕ СВОЙСТВА СЛЕДЯЩИХ ПРИВОДОВ

Следящий привод предназначен для преобразования электри­ческого сигнала малой мощности в пропорциональное ему пере­мещение управляемого объекта, для чего требуется значительно большая мощность. От следящего привода в большой степени зависит качество работы станка с ЧПУ: производительность, точность, а также надежность. Основные параметры следящего привода — мощность, скорость, быстродействие и точность.

Основные элементы следящего привода (рис. 6.1): исполни­тельный двигатель Д того или иного типа (электрический, ги­дравлический), необходимой мощности и частоты вращения; усилитель мощности УМ, снабжающий этот двигатель энергией, регулируемой в широких пределах; датчик обратной связи по положению ДОС, преобразующий фактическое перемещение Х₂ управляемого объекта УО в электрический сигнал Е_0-с, строго пропорциональный этому положению, и сравнивающее устрой­ство УС, которое сравнивает сигнал обратной связи с входным управляющим сигналом Е, получаемым в каком-либо цифроана-логовом преобразователе и пропорциональным заданному пере­мещению Х_г.

Если эти сигналы неодинаковы, а следовательно, фактическое перемещение отличается от заданного, возникает сигнал ошибки е, пропорциональный этой разности, который через усилитель мощ­ности УМ заставляет вращаться ротор двигателя с частотой Q, пропорциональной этому сигналу, в достаточно широком диа­пазоне.

Мощные усилители, в качестве которых чаще всего исполь­зуют управляемые тиристорные преобразователи переменного тока в постоянный в случае применения электродвигателей по­стоянного тока или золотниковые устройства того или иного типа в случае применения гидродвигателей, как правило, вклю­чают в себя усилитель постоянного тока малой мощности с боль­шим коэффициентом усиления, который совместно с корректирую­щими звеньями и тахогенератором (ТГ) обеспечивает требуемые динамические характеристики внутреннего контура следящего привода, являющегося его основой и называемого регулируемым приводом, или приводом.

Регулируемые приводы применяют и отдельно для вращения шпинделей станков, т. е. для осуществления главного движения. В этих приводах требуется высокая жесткость механической характеристики.

Для определения основных свойств следящего привода рас­смотрим его поведение в различных режимах, предполагая, что регулируемый привод описывается в первом приближении про­стейшим выражением РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРИВОД

Регулируемый привод, входящий в следящий привод, должен; обладать высокой чувствительностью и динамическими свойствами.

Высокая чувствительность его доепиьстсн благодаря применению большого коэффициента усиления УМ, в состав которое всегда входит маломощный усилитель поетолдкого тока (УГП t

Двигатели подач, в качестве которых чаше всего не пользу с двигатели постоянного тока, выбирают так, чтобы движение ^: подачи под нагрузкой начиналось при силе тока, равной 0.25 0, номинального значения Практически ли происходит мри пода на вход двигателя напряжения, составляющего 5- 10 °_е номи нального значения. Следовательно, двигатель с номинальным" напряжением 220 В «трогается» при напряжении на якоре rm рядка 10—20 В. Очевидно, в системе ЧПУ необходимо, чтоб' i якорь двигателя стабильно начал вратаи^п при раесогласов нии в одну дискрету, обычно при h 0,001 мм

В качестве задающего устройства дня еледяоилч) приводи используют нифроаналотоьый преобразоваи:ль, хараыеризую щийся коэффициентом делении N, при шаге измерительной с стемы

В качестве сравнивающих \ о'рои>.и, isoio льзунл либи фа>-вые дискриминаторы, либо сами датчики обратной связи тин ^ вращающихся трансформаторон или индук теинов Особенности'-' этих устройств является периодический, чаще всею синусоидам ный характер изменения выходного сигала от расин ласовани т е. е — U sin 2nn/N, где п ■-- ошибка в числе дискрет

Если напряжение питания такого устройства U ■ э В, < ^; одной дискрете соотвегствует сигнал ошибки в ■-- Ь sin 2л/2000 = 15 мВ.

Привод должен стабильно отрабатывать этот сигнал, следо­вательно, он должен начать двигаться при сигнале ошибки, по крайней мере в 3—5 раз меньшем, г е 3 о мВ Следовательно-, необходимо, чтобы общий коэффициент усиления К_уи

= 4 -10³.

20В

~ 5-10"³В

Максимальная скорость привода будет при е — 220 В/(4 10³> = 55 мВ.

Для того чтобы максимальная скорость привода была п,^|! стандартном значении е = ±Ш В, применяют тахогенератор Т!

привод работает только при разнице входного сигнала УС и сигнала от ТГ. Это позволяет получить большой диапазон регу­лирования и высокую линейность регулировочной характеристики привода при малой зоне нечувствительности. Практически коэф­фициент усиления привода при этом равен K_av = v/10 В.

Более удобно эту величину относить к частоте вращения якоря двигателя, которая стандартизована и обычно составляет 1500 мин""¹ или 3000 мин"¹, что дает К_пр = 1500/10 = 150 мин"¹ или 300 мин"¹ (при этом необходимо учитывать редукцию между двигателем и датчиком обратной связи).

Таким образом, применение тахогенератора и усилителя по­стоянного тока УМ позволяет расширить диапазон регулирова­ния привода.

Плавность движения на малых («ползучих») скоростях опре­деляется в основном динамической жесткостью привода, который в наименьшей степени должен реагировать на колебания нагрузки вследствие колебания сил трения.

7.1. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ГИДРОПРИВОДА И СРЕДСТВ ГИДРОПНЕВМОАВТОМАТИКИ В СТАНКАХ С ЧПУ

В большинстве станков с ЧПУ новейшей конструкции находят широкое применение средства гидропневмоавтоматики. Гидро­приводу отдается предпочтение в механизмах смены инструмента, фиксации положений рабочих органов станка, разгрузки неурав­новешенных масс, переключения диапазонов частоты вращения в коробках скоростей шпиндельных узлов и других устройствах цикловой автоматики, получивших особенно широкое распростра­нение в многооперационных станках. Объясняется это исклю­чительной простотой и надежностью конструкции гидроприводов с силовым двигателем в виде гидроцилиндра, способностью их развивать высокие скорости и силы при больших ускорениях разгона и торможения. Т Попытки создать для подобных целей «линейный» электропривод до настоящего времени в промышлен­ности успехов не имели; электродвигатели с редукторами, не допускающие работу до жесткого упора, не являются конкуренто­способными по сравнению с гидроприводами.

Электрогидравлический следящий привод ранее широко при­менялся в безредукторных механизмах подач станков с ЧПУ. С появлением высокомоментных электродвигателей (с постоян­ными магнитами) стало возможным осуществить безредукторные приводы подач с динамическими характеристиками, почти та­кими же, как у электрогидравлических следящих приводов. Основные причины перехода от электрогидравлического к элек­трическому высокомоментному следящему приводу следующие: исключение из состава персонала, обслуживающего станок, спе­циалиста по гидроприводу; устранение громоздких насосных установок, подтеканий жидкости; уменьшение шума от работа­ющих насосов и т. п.; исключение операций, связанных с под­держанием чистоты рабочей жидкости, ее доливом и сменой.

Но у ^электрогидравлического следящего привода сохранилась рациональная область применения: тяжелые станки с двигате­лями, развивающими крутящие моменты свыше 100—200 Н-м, многокоординатные станки, требующие приводных двигателей малых габаритов и массы, специализированные установки с ЧПУ' например, сверлильно-клепальные, имеющие сложную сеть ги-дропневмоавтоматики.⁴ Эта область применения сохраняется бла­годаря успехам, достигнутым при создании экономичных и мало­шумных насосных установок, внедрению высококачественной

гидроаппаратуры и арматуры, исключающей утечки и подте­кания.

Гидропривод и гидропневмоавтоматика, а также гидросистемы находят в станках с ЧПУ широкое применение:

1) перемещение рабочих органов транспортных устройств, предназначенных для загрузки на станок заготовок и выгрузки деталей; 2) температурная стабилизация шпиндельных и других узлов станков циркулирующей охлажденной жидкостью; такая стабилизация, как правило, предусматривается в многоопера­ционных станках повышенной точности; 3) гидростатическая раз­грузка направляющих в тяжелых станках и подшипников в шпин­делях с высокой частотой вращения; 4) закрепление деталей и узлов станка под действием упругих деформаций вследствие дав­ления жидкости.

Гидропривод и гидропневмоавтоматика найдут в станках с ЧПУ более широкое применение благодаря новым направле­ниям их развития. Во-первых, создаются централизованные ги­дросистемы, снабжающие энергией силовые блоки станков и транспорта, например, в гибких производственных системах. При этом требуется меньшая установленная мощность, чем для отдельных силовых агрегатов, в особенности при применении в центральной насосной установке насосов переменной подачи, работающих при постоянном давлении без потерь на дроссели­рование избыточной жидкости. Во-вторых, создается и широко применяется гидроаппаратура пропорционального управления, позволяющая осуществлять непосредственное управление гидро­приводом от средств микроэлектроники. Кроме того, превращение средств смазывания узлов и механизмов станка в централизован­ные автоматизированные системы, средств охлаждения — в управ­ляемые по программе системы подачи СОЖ под давлением, вы­полняющие охлаждение режущего инструмента и очистку детали и спутников от стружки, средств пневматики — в системы авто­матического контроля правильности установки спутников, си­стемы автоматической очистки рабочих поверхностей шпинделей перед установкой инструмента и т. п. привело к тому, что раз­работка, отладка и эксплуатация всех этих средств стали уделом специалистов по гидропневмоавтоматике станков.

Таким образом, гидропривод и гидропневмоавтоматика яв­ляются широко применяемыми и перспективными средствами автоматизации станков с ЧПУ.

Рассмотрим несколько характерных примеров.

На рис. 7.1 показана гидравлическая схема многооперацион­ного станка АПРС-11.

Функциональное назначение гидросистемы питания гидро­приводов в этом станке характеризуют исполнительные гидро­двигатели. К ним относятся: гидроцилиндр / уравновешивания шпиндельной бабки; гидроцилиндры 2—5 устройства фиксации кругового стола по координате А (УФА)- гидроцилиндры 6—9.