книги из ГПНТБ / Сергиевский, Л. В. Наладка, регулировка и испытание станков с программным управлением учебное пособие

формирование прямоугольных импульсов из входного сигнала синусоидальной формы. Рассмотрим работу схемы. Если напряжение на входе икх равно нулю, то предполо­ жим, что транзистор 77 закрыт, а Т2 открыт. Напряже­ ние на эмиттерах транзисторов будет иэ )> 0, так как тран­ зистор Т2 открыт. Если ивх превышает сумму иэ + ибэ (напряжение база — эмиттер), транзистор 77 откры­ вается, напряжение на его коллекторе уменьшается, иэ увеличивается. Это изменение будет уменьшать ток базы транзистора Т2 так, что транзистор 72 выходит из насы­ щения. Уменьшение тока /к2 приводит к уменьшению иэ, что приводит к увеличению тока базы / б1. Оба транзистора находятся в активной области, и в схеме происходит регенеративный процесс. Регенерация продолжается до тех пор, пока транзистор Т1 не перейдет в открытое со­

рехода также будет меньше. Эти две точки называются верхней и нижней точками переброса. Различие в точках

жение ивх падает до нижней точки переброса, происходит обратный процесс, и схема возвращается в свое перво­ начальное состояние.

При исследовании входных цепей усилителей считы­ вания в импульсной системе ЧПУ было обнаружено, что выходные силовые цепи сильно влияют на входные цепи усилителей считывания. Было также установлено, что это влияние происходит в схемах управления по координатам станка. Так, при снятии осциллограмм непосредственно с магнитной головки при отключенной схеме управления по координатам сигналы имеют правильную не искажен­ ную форму. При подключении схемы управления упра-

Рис. 106. Принципиальная схе­

241

Рис. 107. Осциллограмма сигналов управления:

а — до разделения цепей; б — после разделения цепей (А — амплитудное значение; t — время)

вляющие сигналы искажают свою форму. Эти искажения, пройдя канал усиления, не устраняются, а остаются на управляющем сигнале и имеют вид, изображенный на рис. 107, а. Такой искаженный сигнал является причи­ ной отказов системы управления станком. Очевидным фактором этого явления было влияние выходных цепей на входные, которые были связаны общими цепями по пита­ нию. Общим для этих цепей был плюсовой проводник. При разделении этих общих цепей, т. е. когда плюсовые цепи усилителей считывания и выходных каскадов были разделены, управляющие сигналы получили неискажен­ ную форму (рис. 107, б).

По-видимому, возможны и другие схемные методы по­ вышения надежности эксплуатируемых систем. Напри­ мер, ведутся поиски путей создания схем с принципиально надежной логической структурой.

§ 4 . И З М Е Н Е Н И Я К О Н С Т Р У К Ц И И Г И Д Р О У З Л О В С Т А Н К О В С Ч П У

Повышению надежности гидросистем в последнее время уделяется достаточно серьезное внимание. Эта задача решается как повышением качества проектирования и из­ готовления, так и проведением необходимых доработок в процессе их эксплуатации. Работы по созданию надеж-

2 4 2

ных гидроузлов должны начинаться с определения необ­ ходимого уровня надежности, при этом каждому узлу или агрегату устанавливаются показатели надежности исходя из важности выполняемых функций. В качестве исходных данных могут быть использованы статистические данные об отказах находящихся в эксплуатации узлов и агрега­ тов. Принятые уровни надежности должны быть обеспе­ чены 6 процессе эксплуатации при помощи правильной и своевременной профилактической работы или проведе­ ния схемных и конструктивных изменений узлов и бло­ ков, поддерживающих данный уровень надежности. Опыт эксплуатации многих станков с ЧПУ показал, что низкие температуры окружающего воздуха для рабочей жидкости, находящейся в гидросистеме станка, в меньшей степени оказывают нежелательное действие, чем высокие темпера­

В дальнейшем при работе гидросистемы жидкость посте­ пенно нагревается. Для лучшего температурного режима жидкости обычно включают гидронасосы и гидродвига­ тели на некоторое время без обработки детали. Таким образом, к моменту начала обработки по программе тем­ пература жидкости оказывается выше 15—20° С, что обес­ печивает нормальную работу гидропередачи. Температура жидкости может быть поднята и за счет специальных на­ гревателей, введенных в маслянный бак, например тенов.

Повышение температуры масла объясняется выде­ ляемым теплом в самой гидросистеме за счет трения или при изменении температуры окружающего воздуха. Для уменьшения выделяемого тепла в станках с ЧПУ, выпус­ каемых Горьковским заводом фрезерных станков, в ма­ сляные баки введены радиаторы естественного;юхлаждения. Но при увеличении силы резания при обработке деталей, увеличении трения в кинематических цепях и направляющих станка изменяется нагрузка на гидропри­ вод, количество выделяемого тепла в системе увеличи­ вается, и существующая система охлаждения масла не обеспечивает нормального температурного режима. Поэтому целесообразно вводить принудительное охлажде­ ние масла в гидросистемах станков.

При исследовании отказов в гидросистемах станков моделей 6Е13-ГЭ2, ГФ-770 и ФП-4 было выяснено, что температурный режим масла в гидросистемах превышал

243

допустимый и в летний период достигал 60—70° С, что приводило к заклиниванию золотников и нарушению ра­ боты станка. Для устранения отказов и снижения темпе­ ратуры масла в сливные баки была введена дополнитель­ ная система охлаждения, состоящая из змеевика с проточ­ ной водой, при этом температура масла была снижена до 35—40° С, что ликвидировало отказы гидроаппаратуры и улучшило работу гидросистем.

Загрязнение рабочей жидкости частицами, пылью, стружкой и другими примесями снижает надежность и

и надежность гидросистем станков с ЧПУ. Отделение от жидкостей твердых загрязняющих примесей осущест­ вляется механическими или силовыми методами. В пер­ вом случае фильтрация производится различными щеле­ выми и пористыми фильтрующими элементами, а во вто­ ром — магнитными и электрическими полями. В гидравли­ ческих системах станков с ЧПУ применяют в основном первый метод очистки рабочей жидкости и в качестве фильтрующих элементов — проволочные фильтры. Фильт­ рующий элемент проволочных фильтров изготовляют из проволоки круглого или трапециевидного сечения, ко­ торая навивается на цилиндрический каркас, имеющийся на поверхности окна. Проволоку при навивке на цилиндр укладывают либо в винтовые канавки е шагом, обеспечи­ вающим заданный зазор между витками, либо навивают виток к витку вплотную, а зазор между витками (фильт­ рующую щель) обеспечивают тем, что на проволоке выпол­ няют местные утолщения или выступы. Минимальный раз­ мер фильтрующего зазора в таких элементах составляет 0,04—0,05 мм. Применение проволочных фильтров в гидро­ системах станков с ЧПУ не обеспечивает полностью очистку рабочей жидкости от загрязнений. Наиболее це­ лесообразно применять в гидросистемах станков с ЧПУ фильтры с наполнителями (фильтроэлементами) из по­ ристых металлов и керамики. Обычно такие фильтроэлементы изготовляют прессованием или выдавливанием в виде дисков или пластин. Фильтр с фильтроэлементами пластинчатой конструкции изображен на рис. 108. Керами­ ческий фильтрующий элемент 1, примененный в данной конструкции фильтра, хорошо противостоит изменению температуры и обладает хорошими фильтрующими свой­ ствами. Он отфильтровывает частицы размером 15—20 мкм.

2 4 4

является сам насос, то установка фильтра после насоса предохраняет от повреждений управляющие н регулирую­ щие элементы гидросистемы (золотники, сервоцилиндры, клапаны и гидродвигатели). При установке фильтров в гидросистему станка с ЧПУ необходимо учитывать свой­ ства рабочей жидкости, степень ее загрязнения, влияние установленных фильтров на производительность насосов, гидромоторов и необходимость защиты управляющих и регулирующих элементов гидросистемы станка от загряз­ нения.

Анализ неисправностей насосов и гидромоторов пока­ зал, что в большинстве случаев неисправности вызваны нарушениями герметичности уплотнений и появлением недопустимых утечек рабочей жидкости. В качестве при­ мера можно привести выход из строя уплотнения на вы­ ходном валу гидродвигателя типа 2,5 привода подачи станка ПФП-5, который выполнен из резины. Причиной

245

нарушения качества уплотнения явилось повышение тем­ пературы рабочей жидкости и наличие трения о вал. В оте­ чественной промышленности в большинстве случаев ман­ жеты уплотнения гидродвигателей этого типа изготовляют из резины на основе бутадиентитрилакриловых каучуков. Наиболее качественные уплотнения можно получить для гидросистем станков с ЧПУ, если для уплотнительных манжет применять резину на основе фторорганических каучуков. Эта резина обладает малой морозостойкостью, но хорошо работает при температурах до 150° С, обладает малой истираемостью и большой эластичностью.

В гидросистемах станков с ЧПУ наиболее распростра­ нен разъемный тип соединений трубопроводов, допускаю­ щий многократный демонтаж и монтаж элементов системы. При эксплуатации таких соединений необходимо учиты­ вать нагрузки,, действующие на соединение из-за неточ­ ностей изготовления. В процессе монтажа трубопроводов гидросистемы станка невозможно добиться идеального совпадения торцов труб и штуцеров. Эти монтажные неточности вызывают дополнительные силы, действую­ щие на присоединяемый гидроагрегат, вызывая деформа­ цию трубопровода и самого агрегата. Величина неточ­ ностей зависит от характера расположения соединяемых элементов: недотяга, несоосности или перекоса. Законо­ мерности распределения сил, вызываемых монтажными неточностями, определить сложно, поэтому определяют их сумму. Так как неточности возникают в различных плос­ костях, то наиболее выгодное расположение их вызывает наибольшее напряжения. Если воспользоваться данными А. А. Комарова и В. М. Сапожникова [21], можно опре­ делить допустимые неточности в соединениях трубопро­ водов. Например, по рекомендациям этих авторов, несоосность для диаметра трубы 10— 12 мм допускается в за­ висимости от длины до 10 мм, недотяг для длины трубо­ провода до 1500 мм с прямой конфигурацией трубы до­

Испытания герметичности станочных гидросистем про­ водят созданием избыточного давления внутри системы рабочей жидкостью, выдержкой системы под избыточным давлением и последующей оценкой утечек жидкости из системы. Обычно в паспорте на гидроагрегат станка ука­ зывается только степень герметичности, а метод контроля в процессе эксплуатации не приводится. Наибольшее

246

распространение получили следующие методы оценки гер­ метичности: гидростатический (жидкостью), пневматиче­ ский (с применением мыльной эмульсии), пневмогидравлический (окунанием в жидкость). При испытании гермети­ чности гидроагрегатов станков с ЧПУ наиболее приемлем гидростатический метод контроля герметичности. Испы­ тания герметичности гидроагрегатов рабочей жидкостью проводят после промывки и заправки их чистой жид­ костью. Сцстему заполняют рабочей жидкостью под давлением, соответствующим рабочему, и после опреде­ ленной выдержки осматривают и протирают (ГОСТ 12026—66). Величину утечки контролируют маноме­ трическим методом (по падению давления в системе) или определяют по количеству выделяющейся жидкости. Внутренняя герметичность гидросистемы станка с ЧПУ оценивается падением давления в системе за счет суммар­ ных утечек из всех гидроагрегатов в сливную магистраль

втечение определенного времени. Последовательность операций при испытании на герметичность гидросистем станков следующая: подключение стенда к проверяемой системе; создание заданного давления и прокачивание несколько раз системы; выдержка системы под давлением

втечение 1—2 мин; определение времени падения давле­ ния по контрольному манометру согласно технической документации на систему; в случае негерметичности после­ довательная проверка каждого гидроагрегата.

Для удовлетворительной работы электромеханичес­ кого преобразователя, управляющего перемещением зо­ лотника в гидросистеме станка с ЧПУ, необходимо обе­ спечить соосность осей золотника и сердечника электро­ механического преобразователя. При нарушении соос­ ности возможно заклинивание золотника. Другой причи­ ной неудовлетворительной работы системы золотник — преобразователь является разрегулировка соединения и, как следствие этого, уход золотника из нулевого поло­ жения, что также приводит к отказам гидросистемы станка

сЧПУ. Выпускаемые промышленностью станки с ЧПУ имеют электромеханические преобразователи, которые сое­ динены с управляющим золотником с помощью жесткой скобы. Неточность изготовления такой скобы или несоосность, полученная при сборке этих элементов, порож­ дают отказы в работе устройства. Чтобы исключить зак­ линивание и разрегулировку золотника, было разрабо­ тано новое соединение, позволяющее иметь несоосность сое-

2 4 7

том. В осевом направлении сердечник устанавливается с помощью цилиндрических пружин 2 и регулировочных

Процесс проектирования станков с системами ЧПУ пре­ допределяет величину надежности этих систем. Однако реализация этой величины в значительной степени свя­ зана с организацией производства и эксплуатацией сис­ тем. Усилия разработчиков и обслуживающего персонала направлены на повышение надежности оборудования, поэтому при производстве и эксплуатации станков и си­ стем ЧПУ постоянно производятся доработки, повышаю­ щие их надежность.

К факторам, снижающим надежность систем ЧПУ и характеризующим недостатки проектирования, можно от­ нести применение ненадежных элементов, недостатки схем­ ных решений и конструкций узлов и блоков системы.

2 4 9

Например, в станках с фазовой системой в релейной группе были применены электромагнитные реле типа МКУ-48, что снижало надежность пускорегулирующей аппаратуры станка, так как реле этого типа оказались менее надежными, чем реле типа ТКЕ. Замена реле типа МКУ на более надежные серии ТКЕ снизила общее коли­ чество отказов по пускорегулирующей аппаратуре при­ мерно на 20—25% и тем самым была повышена надежность станков с ЧПУ. В станках типа ФП-7, ФП-17, 6М13-ГН1 были применены стационарные пульты ручного управле­ ния, которые в процессе обработки деталей забиваются металлической стружкой, что приводит к отказам системы станка. Кроме того, применение стационарных пультов уменьшает зону обслуживания станка оператором. Для повышения надежности и удобства обслуживания станков разработаны подвесные пульты управления, которые ис­ ключают попадание металлической стружки в пульт и расширяют возможность работы оператора. Подвесной пульт позволяет расширить зону обслуживания станка, имеет возможность регулировки по высоте, что также имеет свои преимущества, так как правильная установка управляемого элемента снижает утомляемость оператора и увеличивает возможности управления.

Как правило, в системах станков для торможения главного привода применяют схему торможения с реле контроля скорости. В первых выпусках станков с ЧПУ была применена такая схема торможения, которая имела существенный недостаток. Наличие в схеме электромаг­ нитного реле контроля скорости, часто отказывающего из-за того, что в зазоры между магнитом реле и его ста­ тором набивалась пыль и металлическая стружка, приво­ дило к заклиниванию вращающейся части реле и вызы­ вало отказы в систему правления станком. Была приме­ нена новая схема торможения двигателя главного привода (рис. 111), исключившая отказы системы управления стан­ ком.

В зависимости от выбранного направления вращения двигателя Д переключатель П устанавливают в положе­ ние / или II. Если переключатель поставлен в такое положение, как показано на схеме, то при нажатии кнопки «Пуск» включается реле 2РП, нормально открытые кон­ такты которого замыкают цепь катушки контактора KI. Контактор К1, включившись, подает напряжение на дви­ гатель Д. Одновременно нормально открытый контакт К1

250