Привод подачи фрезерного станка

Структура приводов подачи станка с ЧПУ
В состав привода подачи входят электрический двигатель с системой управления, исполнительный механизм, дополнительные устройства: блокировки, ограждения и др.
Во фрезерных станках с ЧПУ широко применяются следящие электрические приводы, в которых не только автоматически регулируются частота вращения электродвигателя и, следовательно, скорость исполнительного органа, но и производится слежение за положением последнего.
В следящих приводах с полузамкнутым контуром обратной связи (рис. 1) тахогенератор, выполняющий функцию измерительного преобразователя частоты вращения, установлен на вал электродвигателя М и выдает сигналы обратной связи в блок регулирования скорости. Круговой измерительный преобразователь пути находится на валу двигателя или на соединенном с ним ходовом винте.

Рисунок 1 – Структурная схема приводов подачи с полузамкнутым контуром
Он вырабатывает сигнал обратной связи, который в блоке регулирования положения сравнивается с сигналом, поступающим из устройства ЧПУ. В таком приводе ходовой винт не охвачен обратной связью, и его погрешности переносятся на погрешность позиционирования суппорта или другого исполнительного органа. Точность позиционирования можно повысить путем ввода в УЧПУ коррекции, соответствующей погрешностям механической системы.
В следящих приводах с замкнутым контуром регулирования (рис. 2) линейный измерительный преобразователь пути установлен на исполнительном органе, поэтому погрешности механической системы не оказывают влияния на точность позиционирования. Такие приводы подач применяются в станках прецизионного типа.

Рисунок 2 – Структурная схема приводов подачи с замкнутым контуром регулирования
При выборе структуры приводов подачи станка с ЧПУ необходимо учитывать требования к точности обработки, максимальную скорость подачи, а также тип и размеры инструмента и деталей, которые будут обрабатываться. Также следует учитывать динамические характеристики станка, такие как частота собственных колебаний, жесткость и демпфирование, а также надежность и экономическую эффективность предлагаемой конструкции.
Для повышения точности и производительности станка могут использоваться различные технологические решения, такие как позиционирование с использованием линейных моторов, управление силой резания, оптимизация траектории инструмента и другие. Также может использоваться система контроля и управления, которая позволяет следить за работой станка и корректировать его настройки в режиме реального времени.
Наконец, выбор структуры приводов подачи станка с ЧПУ зависит от многих факторов, включая тип и сложность обрабатываемых деталей, требования к точности и производительности, бюджет и сроки производства. Однако, правильный расчет и выбор структуры приводов подачи станка с ЧПУ может повысить его точность и эффективность, а также снизить затраты на производство и обслуживание.
Важно отметить, что структура приводов подачи станка с ЧПУ должна быть выбрана с учетом максимальных возможных нагрузок и условий эксплуатации, чтобы обеспечить долговечность и надежность работы станка. В этом процессе может помочь использование высококачественных компонентов и материалов, а также строгое следование производственным нормам и стандартам.
Одним из ключевых элементов структуры приводов подачи станка с ЧПУ является приводной механизм. Он может быть выполнен в виде шариково-винтовой передачи, ременной передачи или прямой передачи. Каждый из этих типов имеет свои преимущества и недостатки, которые должны быть учтены при выборе структуры приводов.
Шариково-винтовая передача обеспечивает высокую точность и плавность подачи, но может иметь ограничения по скорости и нагрузке. Ременная передача является более экономичным решением, но может иметь ограничения по точности и надежности. Прямая передача обеспечивает высокую скорость и мощность, но может иметь ограничения по точности и плавности.
Структура приводов подачи станка с ЧПУ может быть определена с использованием нескольких формул. Вот некоторые из них:

1. 
   Расчет скорости подачи – это скорость перемещения режущего инструмента.
   

Скорость подачи определяется как произведение скорости вращения шпинделя на числовое значение постоянной подачи:
V = n * f
Где:
V – скорость подачи;
n – скорости вращения шпинделя;
f – числовое значение постоянной подачи

2. 
   Расчет момента силы нарезания
   

Момент силы нарезания Mc можно вычислить с помощью формулы:
Mc = Pc * ap * kc
Где:
Pc – сила нарезания;
ap – толщина резца;
kc – коэффициент, учитывающий геометрию резца.

3. 
   Расчет мощности привода
   

Мощность привода станка можно рассчитать, используя следующую формулу:
P = Mc * n / 9550
Где:
n – скорость вращения шпинделя;
9550 – коэффициент, преобразующий единицы измерения мощности в лошадиные силы.

4. 
   Расчет усилия на резание
   

Усилие на резание Fc может быть определено с использованием формулы:
Fc = Pc / cos(alpha)
Где:
alpha - угол между направлением скорости резания и осью подачи.
Эти формулы могут помочь в определении структуры приводов подачи станка с ЧПУ, что позволит улучшить точность и эффективность обработки деталей.
Для более точного расчета структуры приводов подачи станка с ЧПУ могут использоваться дополнительные формулы, учитывающие такие параметры, как жесткость и прочность материалов, геометрию инструмента и детали, а также требования к точности обработки.
Например, для расчета жесткости и динамических характеристик станка может использоваться формула, связывающая жесткость K и частоту собственных колебаний f:
K = 4 * pi^2 * m * f^2
Где:
m – масса подвижных элементов станка;
pi – число Пи.
Для определения максимальной глубины резания можно использовать формулу, учитывающую жесткость резца Kc, мощность привода станка P и коэффициент трения между резцом и деталью mu:
a = (P * mu) / (Kc * f)
где:
a – максимальная глубина резания.
Важно отметить, что для расчета структуры приводов подачи станка с ЧПУ необходимо учитывать множество параметров и факторов, и приложить много усилий для точного определения всех необходимых значений. В этом процессе может помочь специальное программное обеспечение для расчета станков с ЧПУ, которое позволяет смоделировать различные варианты структуры приводов и оценить их эффективность и точность.
Выбор структуры приводов подачи станка с ЧПУ зависит от конкретных требований производства и возможностей производственной линии. Хорошо спроектированная и подобранная структура приводов позволит получать качественные детали с высокой точностью и производительностью, что в свою очередь обеспечит высокую эффективность производства и увеличит прибыльность предприятия.