Копировальные САУ прямого действия

В копировальных САУ прямого действия (механических копировальных системах управления) с программоносителем, которым является копир, взаимодействует щуп (копирный палец), жёстко соединённый с рабочим органом, несущим инструмент.

В системах такого типа, например для токарных станков (рис. 4.4,а), при обработке детали I плоский копир 3 через щуп 4 управляет перемещением поперечного суппорта 6 с резцом 2 и обеспечивает необходимую рабочую подачу S_поп при перемещении продольного суппорта 5 с подачей S_пр.

В системах для фрезерных станков (рис. 4.4,б) щуп 4 и фреза 2 жестко связаны. К ним под действием груза или пружины прижимаются соответственно копир 3 и заготовка 1, находящиеся на подвижной каретке 7 и синхронно поворачивающиеся. Фреза при этом обрабатывает заготовку, повторяя на ней профиль копира.

Такие системы конструктивно просты, однако в них имеют место большие усилия на щупе (не менее усилия подачи), что обуславливает необходимость изготовления копиров и щупов из твёрдых материалов.

 

Системы управления с распределительными валами

В системах управления с распределительными валами (РВ) или кулачковых программа управления воплощается в программоносителях, которыми являются: кулачок для одного исполнительного механизма и система кулачков, установленных на РВ в соответствии с разработанной циклограммой, для автоматизированного станка в целом. Величины перемещений рабочих органов при этом задаются подъёмом на кулачке, а их длительность – углами поворота РВ, совершающего один оборот за цикл.

Кулачковые СУ автоматизированными станками могут быть разделены на 3 группы. Структурные схемы автоматизированных станков с кулачковыми СУ представлены на рис. 4.5:

а) автоматизированные станки I группы

На схеме (см. рис. 4.5,а) показаны:

А – кинематическая цепь привода шпинделя, имеющая звено настройки х,

В – кинематическая цепь привода РВ, имеющая звено настройки у.

От РВ осуществляются все рабочие ходы цикла (подачи) и все холостые.

РВ имеет постоянную частоту вращения, величина которой зависит от требуемых скоростей подач, в связи с чем время холостых ходов зависит от общей длительности цикла. Поэтому станки I группы целесообразно использовать для малотрудоемких работ;

б) автоматизированные станки II группы

На таких станках (см. рис. 4.5,б), как и в предыдущем случае, имеются настраиваемые цепи А и Б, но РВ в течение цикла должен последовательно получать две скорости вращения:

- медленную – для выполнения рабочих ходов,

- быструю – для выполнения холостых ходов.

Для осуществления холостых ходов предусмотрена самостоятельная кинематическая цепь С, обеспечивающая быстрое вращение РВ с постоянной скоростью.

В этом случае, каким бы ни было время обработки детали, время на холостые ходы остаётся постоянным и не зависит от длительности цикла;

в) автоматизированные станки III группы

На таких станках (см. рис. 4.5,в), как и на станках I группы, имеются настраиваемые цепи А и Б, и РВ в течение цикла вращается с одной и той же скоростью как при рабочих, так и при холостых ходах. На РВ установлены кулачки для осуществления всех рабочих ходов и части холостых. Для осуществления остальных холостых ходов предусматривается дополнительный управляющий механизм – вращающийся быстро с постоянной скоростью вспомогательный вал (ВВ). Команды на совершение этих ходов от ВВ подаются специальными кулачками РВ.

 

Следящие САУ

Следящие системы управления имеются в ряде типов копировальных станков и станков с системами ЧПУ замкнутого типа.

В копировальных станках со следящими САУ режущий инструмент связан со щупом через электромеханические или гидравлические усилительные устройства, а не непосредственно, как в механических копировальных системах. Работа таких систем осуществляется на принципах слежения и серводействия.

Суть принципа слежения состоит в том, что инструмент повторяет движение щупа, не будучи с ним непосредственно связанным.

Суть принципа серводействия заключается в том, что слабые сигналы управляют мощностями много большими, чем мощность управляющих сигналов.

 

В следящей системе сравниваются положения щупа и инструмента и при возникновении рассогласования появляется соответствующий сигнал, обеспечивающий включение привода и перемещение рабочего органа. Это перемещение происходит до тех пор, пока рассогласование не будет устранено. Следящие системы, таким образом, являются замкнутыми; обратная связь в них обеспечивается соединением корпуса следящего устройства с рабочим органом, несущим инструмент. Обратная связь восстанавливает равновесие в системе после исполнения управляющего сигнала.

Пусть (рис. 4.6,а) шпиндельная бабка 7 вместе с закреплённой на ней копировальной головкой 1 непрерывно перемещается в вертикальном направлении со скоростью S₂ (S₂ – т.н. ведущая или задающая подача). Щуп 2 под действием профиля копира 3 смещается вправо или влево в пределах малого зазора между контактами копировальной головки. При замыкании правого контакта включается перемещение бабки 7 вправо (S₁ – т.н. следящая подача) и бабка перемещается до тех пор, пока правый контакт не разомкнется. При включении левого контакта бабка перемещается влево. В результате фреза 6 формирует на детали 5 соответствующий профиль. Так образуется одна строчка. Затем стойка 4 с деталью и копиром смещается в поперечном направлении (периодическая подача S₃) и обрабатывается новая строчка.

В копировально-фрезерном станке с гидравлической системой копирования (рис. 4.6,б) на головке 9 с приводом главного движения и фрезой 6 закреплён корпус дросселирующего гидрораспределителя, в расточке которого находится т.н. следящий (управляющий) золотник 10 со щупом 2. Для перемещения головки в направлении следящей подачи S₁ в неё встроен гидроцилиндр, шток которого закреплён на станине неподвижно.

При нейтральном положении следящего золотника щели между его буртами и кромками кольцевых канавок в расточке корпуса дросселирующего распределителя закрыты, масло в гидроцилиндр не поступает и головка стоит на месте. Во время продольного (S₂) перемещения стола 8 с копиром 3 и заготовкой 5 копир воздействует на щуп следящего золотника, который, поднимаясь или опускаясь, переключает гидропотоки в цилиндр. Благодаря этому корпус цилиндра, а значит и головка с фрезой, поднимается или опускается, и фреза обрабатывает заданный профиль на детали.