Способ регулирования скорости шпинделя

 

11Ц 6!2779

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.09.75 (21) 2171486/25-08 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.06.78. Бюллетень № 24 (45) Дата опубликования описания 20.06.78 (51) M. Кл.2 В 23@ 5, 08

Государственный комитет

ÑIIâåòà Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.9-014.5 (088.8) (72) Авторы изобретения

О. И. Аверьянов, А. Н. Арапов, Д. Д. Ильичев, О. 1а. Татур, Г. М. Флидлидер и Н. П. Юденков (71) Заявитель

Ордена Трудового Красного Знамени экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ШПИНДЕЛЯ

Изобретение относится к области станкостроения и касается регулируемых главных приводов металлорежущих станков, Известен способ регулирования скорости шпинделя станков с ЧП,у, главный привод которых состоит из регулируемого тиристорного привода и переборной коробки скоростей с многодисковыми муфтами, электромагнитными или гидравлическими, заключающийся в следующем: в пределах поддиапазона регулируют в процессе резания электродвигатель, изменяя его магнитный поток, т. е. с постоячной мощностью; переключение поддиапазонов осуществляют соответствующим переключением муфт коробки. Это переключение осуществляется на холостом ходу, поскольку в этаже время переключается двигатель, и скорость шпинделя может иметь большие отклонения вверх или вниз в зависимости от переходного процесса. Переключение поддиапазонов в процессе резания вообще невозможно, так как это приводит к остановке шпинделя и поломке инструмента.

Недостатком известного способа является необходимость отводить резец от детали на несколько секунд при переключении поддиапазонов и вызванное этим снижение производительности станка.

Целью изобретения является получение непрерывного общего диапазона регулирования скорости шпинделя с постоянной мощностью под нагрузкой, т. е. в процессе резанпя.

5 Для этого по предлагаемому способу прп переключении поддиапазо1;ов скорость шпинделя во врсмя переходного процесса двпгat.еля поддерживают постоянной с I-.oxtoiIII to импульсного регулирования момента псрсключа10 емых муфт за счет обратной связи по скорости шпинделя.

С целью сохранения обратной связи по скорости двигателя при независимости регулирования магнитного потока двигателя постояп)5 ного тока в контур обратной связи подшот напряжение, компенсирующее возрастание сигнала тахогенератора двигателя по отношению к величине сигнала при номинальном значении скорости.

Компенсацию возрастания ci:гнала тахогснератора можно осгществлять также снижением магнитного потока возбуждения THxorñнератора.

С целью уменьшения колебаний скорости шпинделя В процессе Iic1Ieå ito÷cttitÿ подд11апазонов сигнал обратной связи по скорости шпинделя для импульсного регулирования моментов муфт формируют путем суммирования

612779 собственно сигнала отклонения скорости и сигналов, пропорциональных его первым iv производным (N=l, 2, 3, ...).

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 — график чисел оборотов главного привода станка; на фиг. 3 — кинематическая схема переборной коробки.

Привод включает двигатель постоянного тока 1, переборную коробку скоростей 2, шпиндель 3, тахогенераторы 4 и 5 двигателя и шпинделя соответственно. Система управления приводом включает общий пульт управления 0, тиристорный регулятор (, блок 8 управления муфтами коробки, сравнивающий элемент 9, суммирующие элементы 10 и 11, усилители 12, 13 и !4, дифференцирующие элементы 15 и 16, пороговый элемент li с релейным выходом. !!ереоорная коробка (см. фиг. 2) содержит две мучрты 18 и !9 (условно рассматривается наиболее простой случай с ,двумя муфтами), зубчатые передачи 20, 21 и

22, которые имеют следующие передаточные отношения: — — З - б

4 2 +6

Вращение с вала двигателя на вал переборной коробки передается клиноременной передачей 23.

Регулирование скорости в данном приводе осуществляется следующим образом. 1!редположим, что скорость шпинделя находится в нижней точке диапазона, т. е. скорости о00 об/мин. llри этом включена муфта 34>, замыкающая зубчатую передачу 2l, а скорость двигателя равна номинальной (n=

i !000 об/мин). Далее регулирование скорости вверх осуществляется уменьшением ма нитного,потока двш ателя, скорость которого увеличивается. Для того, чтобы компенсировать возрастание сигналы тахогенератора 4 ооратпоп связи Ilo скорости двигателя в цепи якоря на суммирующий элемент 10 подают соответствующее напряжение или снижают напряжение на обмотке возоуждения тахогенератора 4, уменьшая его магнитный .поток (эти связи показаны на фиг. 1 пунктиром).

Скорость двигателя регулируют, например, до n=2500 об/мин. При этом скорость шпинделя достигает 1250 î "/ìèí. В этот момент создают в двигателе номинальный магнитный поток и одновременно отключают муфту F2 и включают муфту Иь В момент этого переходного процесса включается обратная связь по скорости шпинделя.

1!оскольку электромагнитные муфты являются гораздо более быстродействующими элементами привода, чем двигатель, то муфта

Л41 начнет разгонять шпиндель выше скорости 1250 об/мин, так как двигатель в это время имеет скорость выше номинальной (nÄ< (д(лмакс) . Сигнал с тахогенератора 5 подается на сравнивающий элемент 9, на второй

1О

65 вход которого подают сигнал заданной:скорости.

Сигнал согласования Ьп через усилитель 12 подают на суммирующий элемент 11, на другие входы которого поступают сигналы первой, второй и т. д., произвольных сигнала рассогласования. Соотношение величин этих сигналов устанавливается настройкой усилителей 12, 13 и 14. К выходу элемента 11 подключен настраиваемый пороговый элемент 17 с релейным выходом, при достижении определенного уровня сигнала на выходе суммирующего элемента 11 подает команду в блок 8 для соответствующего импульсного включения и отключения муфт.

Так в приводе на фиг. 2 муфта Al> своим моментoivl поднимает скорость шпинделя до допустимой границы (превышение на 5 или

10%), при этом пороговый элемент l i дает команду на отключение этой муфты. Скорость шпинделя под влиянием момента резания начнет снижаться. 1(огда она достигает нижней границы, пороговыи элемент дает команду на включение муфты Ль и скорость шпинделя вновь начнет расти. idl ..ì ооразом скорость шпинделя поддерживается в заданных пределах (+An) до окончания процесса перехода двигателя на номинальнуlo cкоросгь. lосле этого муфта hI> включена постоянно, и регулирование скорости шпинделя or !250 до

3!о0 об/мин осуществляют двигателем.

Формула изобретения

1. Способ регулирования скорости шпинделя в основном для станков с Ч!1У, заключающийся в бесступенчатом регулировании двигателя в пределах поддиапазона с постоянной мощностью и переключении поддиапазоиов муфтами переборной корооки, от л и ч à ющи и ся тем, что, с целью получения непрерывного общего диапазона регулирования скорости шпинделя с постоянной мощностью под нагрузкой, при переключении подднапазопов скорость шпинделя во время изменения скорости двигателя поддерживают постояшюй посредством импульсного регулирования моментов переключаемых муфт с использованием обратной связи по:скорости шпинделя во время переходного процесса.

2. Способ по п. 1, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью уменьшения колебаний скорости шпинделя в процессе переключения поддиапазонов, сигнал обратной связи по скорости шпинделя для импульсного регулирования моментов муфт формируют путем суммирования собственно сигнала отклонения скорости и сигналов, пропорциональных его первым N производным (где У=1, 2, 3, ...).

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью сохранения обратной связи по скорости двигателя при независимом регулировании магнитного потока двигателя, в контур обратной связи по скорости двигателя в цепи якоря подают напряжение, компенсирующее возрастание сигнала тахогенератора

612779

12Я

1120

P ог, 2 двигателя по отношению к величине сигнала при номинальном значении скорости.

4. Способ по пп. 1 и 2, от л и ч а ю шийся тем, что, с целью сохранения обратной связи по скорости двигателя при независимом регулировании магнитного потока двигателя, осуществляют снижение магнитного возбуждения потока тахогенератора.

6!2779

Фиг. 8

Составитель l. Юдакина

Техред Н. Рыбкина

Корректоры: В. Посельский и И. Позияковская

Редактор О. Юркова

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1472/5 Изд. М 514 Тираж 1263

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5