Особенности зубообрабатывающих станковс ЧПУ

ЧПУ зубообрабатывающими станками стало развиваться позже, чем ЧПУ другими станками. Это обусловлено сложностью согласования движений механизмов станка при электронных связях между ними, необходимостью управления пятью и более координатами. Только создание микропроцессорных систем ЧПУ позволило снять ограничение по числу управляемых координат, повысить точность станков. В них, как правило, предусматривается осевая передвижка фрезы, установка с пульта управления или от управляющей программы длины перемеще­ния фрезерных салазок, межосевого расстояния между фрезой и заго­товкой, угла наклона суппорта, числа нарезаемых зубьев и режимов резания. Предусматривается также возможность обработки зубьев с различной модификацией (например, бочкообразной, конусообразной и т.п.), а на некоторых станках автоматическая смена заготовки и инструмента.

Системы ЧПУ, электронная синхронизация движений и коррекций применяются практически на всех типах зубообрабатывающих станков. Упрощенная структурная схема зубофрезерного станка с ЧПУ без ме­ханических связей между координатами приведена на рис. 102. Согла­сование вращений фрезы и стола обеспечивается системой ЧПУ.

Применяют два вида структур управления станками: управление с ведущей координатой (вращение фрезы) или без нее. В первом случае датчик 1 фрезы является задающим, а скорости всех остальных координат устанавливаются с учетом сигнала датчика фрезы.

Рис. 102. Структурная схема зубофрезерного станка с ЧПУ.

Такая схема облегчает задачу обеспечения точности слежения, так как скорость фрезы может изменяться. Во второй структуре связанные координаты одинаково управляются от устройства ЧПУ (УЧПУ) по заданной про­грамме и нужно обеспечить высокую стабильность частот их вращения. Для согласования вращения фрезы и стола во втором случае инфор­мация об их фактическом положении, получаемая от датчиков 1 и 10, должна постоянно сравниваться. Для этого служит фазовый дискрими­натор (ФД) 8. Частоты импульсов от датчика фрезы 1 и от датчика стола 10, подаваемые на фазовый дискриминатор равны между собой независимо от изменения числа нарезаемых зубьев. Это обеспечивается в результате преобразования входного сигнала датчика фрезы микро­процессором 9, настроенным на расчетное соотношение скоростей фрезы и стола (в соответствии с исходными данными). В фазовом дискриминаторе происходит сравнение сигналов по фазе и импульсно-аналоговый преобразователь 7 вырабатывает корректирующий сигнал и _к, пропорциональный величине рассогласования.

Этот сигнал складывается в суммирующем усилителе 6 с путевым сигналом u_s привода стола, поступающим от блока управления приводами 5. Преобразователи 2, 3, и 4 осуществляют управление приводами координат станка соответственно В, Z и С.

Частота корректирующего сигнала f_к, рассчитываемая микропро­цессором и подаваемая на фазовый дискриминатор, определяется в соответствии с основными расчетными перемещениями на станке:

– частота измерительного преобразователя, установленного на фрезе, М – коэффициент, зависящий от вида обрабатывае­мого колеса.

Для прямозубого и червячного (радиальное врезание) колес, колес с конусным и бочкообразным зубом для косозубого колеса , где Р – шаг винтовой линии зуба для червячного(тангенциальное врезание) колеса

Таким образом, для зубофрезерных станков с ЧПУ, работающих по методу обката червячной фрезой, можно выделить пять основных цик­лов:

1) обработка одновенцовых (прямозубых и косозубых) колес (рис. 104, а – 12.7, г);

2) обработка прямозубого блока зубчатых колес (рис. 104, и);

3) обобщенный цикл обработки червячного колеса (рис. 104, д и 104, е);

4) обработка одновенцовых колес с бочкообразным зубом (рис. 104, л и 104, м);

5) обработка одновенцовых колес с конусным зубом (рис. 104, к).

На базе пяти обобщенных циклов обработки осуществляется форми­рование модификаций циклов обработки с заданием величин и знаков перемещений.

При зубофрезеровании УЧПУдолжно обеспечить строго согласован­ное движение по всем координатам в сочетаниях, определяемых типом зубчатого колеса. Взаимосвязанное вращение приводов по координатам В, C, X и Z используют для обработки цилиндрических колес; по коорди­натам В, С и Z – червячных колес (тангенциальное врезание); по коор­динатам В, С, X и Z – колес с конусным и бочкообразным зубом.

В задачу УЧПУ входит расчет скоростей перемещений на основании задаваемых в программу обработки параметров зубчатого колеса, а также на основании информации о принятом цикле обработки. На­пример, при разомкнутой кинематической связи между координатами должны быть установлены следующие частоты для обработки косо­зубых и прямозубых колес:

где – частоты управления приводами соответствующих координат, Гц; Р_в и Р_с – число пар полюсов револьвера, установленного на двигателе перемещений по координатам В и С соответственно; К_в и К_с – число импульсов на один оборот для фотоимпульсного измерительного преобразователя или коэффициент деления фазы для вра­щающегося трансформатора или револьвера, установленного на двига­теле соответствующей координаты; i _в и i_c – передаточные отношения механизма привода фрезы и стола станка соответственно; ∆_z – дискрет­ность перемещения по координате Z, мм; n_φ – частота вращения фрезы, мин ^-1.

Расчеты по приведенным формулам должны быть выполнены с точ­ностью до шестого знака после запятой для исключения накапливания погрешности в процессе обработки.

Основные конструктивные особенности станков с ЧПУ:

1. Более широкое применение компоновки с подвижной стойкой, обеспечивающей лучшие условия для автоматизации загрузки заготовки.

2. Короткие кинематические цепи (с автономным приводом координат) с небольшим количеством передач, благодаря чему их точность сохраняется длительное время и обеспечивается высокая жесткость.

Рис. 103 Суппорт зубофрезерного станка с ЧПУ мод. РЕ150(Германия).

3. Применение в конструкции беззазорных элементов: привода, фрезы, (см. рис. 103) продольной, радиальной и тангенциальной подач фрезы, что повышает динамическую жесткость.

4. Автоматизация настройки, а часто также установки, закрепления инструмента и заготовки.

Рис. 104. Агрегаты, управляемые от устройств ЧПУ.

а – стойка со шпиндельной бабкой с горизонтальным шпинделем; б – то же, с вертикальным шпинделем; в – стол крестовый; г-и – столы соответственно продольный, поперечный, крестово-поворотный, кругового движения с вертикальной осью вращения планшайбы, кругового движения с горизонтальной осью вращения планшайбы, наклонно-поворотный; к – механизм автоматической смены инструментов.

Рис. 105. Схема компоновки гибкого производственного модуля, разработанных на базе агрегатов, представленных на рис. 104: а-г, е – горизонтальные, соответственно с поворотным столом и тремя стойками со шпин­дельными бабками, две из них перемещаются по дуге, центр которой совпадает с осью планшайбы поворотного стола; с поворотным столом и одной стойкой со шпиндельной бабкой; с поворотными столами с горизонтальной осью вращения планшайбы; с поворот­ным столом с горизонтальной осью вращения планшайбы и одной стойкой со шпиндельной бабкой; с продольным столом и двумя стойками со шпиндельными бабками; д – вертикаль­ный с поворотным столом и вертикальной осью вращения планшайбы и двумя стойками со шпиндельными бабками.

XXI. Термины и определения в области робототехники. Основные показатели промышленных роботов. Общие характеристики и классификация.