 |
Структура шагового привода станка с ЧПУ. Преимущества и недостатки шаговых приводов.
|
|
|
|
От интерполятора на вход «+» или «-» реверсивного счетчика РС, в зависимости от направления движения, поступают импульсы напряжений.
Каждый импульс означает, требование переместится столу на одну единицу дискретности. Счетчик РС подсчитывает количество пришедших импульсов.
Реверсивный счетчик может работать как на сложение, так и на вычитание. Число, записанное в счетчике, преобразуется дешифратором ДШ в соответствующую комбинацию фаз коммутации шагового двигателя. Сигнал по каждой фазе усиливается по мощности усилителем УС до необходимой величины для данного двигателя.
Тогда для 3-х контактно коммутации можно записать:
| Импульс | … | ||||||||
| Число в РС | … | ||||||||
| Фаза | a | b | c | a | b | c | a | b | … |
Ротор шагового двигателя, вращаясь через редуктор Ред. и ходовой винт, перемещает стол на столько единиц дискретности, сколько шагов сделал шаговый двигатель.
При маломощных шаговых двигателей часто применяют усилитель момента, обычно гидравлический. ГУ – гидроусилитель.
Уравнение кинематического баланса.
- передаточное отношение ГУ;
- передаточное отношение редуктора;
- шаг винта;
- угол поворота ротора.
,
где 
- величина перемещения стола.
Обычно =1.
Из этого соотношения можно найти при известной , заданном необходимое передаточное отношение редуктора и шаг винта 
. Скорость перемещения определяется по следующей формуле:
- величина дискретности перемещения стола, т.е. минимальный шаг.
f – частота поступающих импульсов.
Принято изображать подачу в мм/мин.
Силовой расчет.
Можно провести исходя из равенства работ, выполняемых двигателем и столом.
|
|
|
где 
- крутящий момент, развиваемый двигателем.
- угол шагания в радианах.
- КПД.
Р – сила, преодолеваемая столом (сила резания и сила трения).
Из этого соотношения можно найти необходимый , т.е. выбрать двигатель по мощности.
Достоинства:
Простой, дешевый, надежный.
Недостатки:
1. невозможность получения больших скоростей перемещения при малой дискретности.
Пример.
2. трудно получить высокую точность, т.к. она зависит от точности изготовления механических передач, от зазоров, от силовых и температурных деформации нагруженных передач.
3. низкий КПД шагового двигателя. Таким образом, область применения шаговых приводов – это оборудования не очень высокой точности с небольшими скоростями перемещений.
В настоящее время эти привода вытесняются следящими приводами.
23 Следящие приводы подач. Кинематические и силовые соотношения.
Рис. 31.
От вычислительного устройства интерполятора, данные о требуемом положении ХТР, поступают на вход привода. Действительное положение стола ХД измеряется с помощью датчика обратной связи (ДОС1) с какой-то погрешностью. Датчик выдает сигнал ХИЗМ. Это значение сравнивается с ХТР и на выходе сравнивающего устройства СУобразуется сигнал 
:
Этот сигнал усиливается усилителем в к раз, т.е. на двигатель поступают напряжения:
Напряжения поступают на якорь электродвигателя постоянного тока, который вращаясь через механические передачи (редуктор и ходовой винт) перемещает стол до тех пор пока ХИЗМ не совпадет с ХТР:
В этом случае:
Т.е движение стола остановится.
Для нормальной работы двигателя необходимо выполнение следующих условий:
1. для того, чтобы стол двигался с какой-то постоянной скоростью, то на якорь двигателя необходимо поддерживать постоянное напряжение пропорциональное этой скорости, а это возможно лишь в том случае, если в каждый момент времени имеется постоянное отставание измеренного значения от требуемого.
|
|
|
Для этого на входе привода необходимо поддерживать скоростную ошибку:
где V – скорость перемещения стола;
kV - коэффициент усиления привода по скорости или добротность по скорости.
Для уменьшения этой ошибки необходимо увеличить коэффициент усиления усилителя kУ.
2. если на стол действует какая-либо сила (сила резания и сила рения механических передач), то для ее преодолевания двигатель должен развивать необходимый крутящий момент.
Это возможно лишь в том случае, если на входе привода будет увеличиваться величина ошибки.
где Р – сила, преодолеваемая столом;
- коэффициент усиления по моменту и нагрузке;
- жесткость замкнутого привода.
Для уменьшения это ошибки, т.е.повышения жесткости привода, можно увеличить передаточное отношение редуктора, но при этом уменьшится kV и максимальная скорость перемещения.
Увеличение коэффициента усиления усилителя kУ уменьшает обе эти ошибки. Пределом этого повышения является появление неустойчивости привода.
|
|
|
