АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ДВИГАТЕЛЕМ ПРИВОДА ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА

Полезная модель относится к оборудованию машиностроительных производств и может быть использована при механической обработке материалов на металлорежущих станках с гидравлическим двигателем привода поступательного движения рабочего органа.
Известна адаптивная система управления подачей самодействующей силовой головки агрегатного станка, содержащая золотниковый управляющий клапан, установленный на входе или выходе гидравлического цилиндра подачи, у которого полости управления гидравлическими линиями соединены с полостями цилиндра [1].
Недостатком системы является низкая чувствительность, точность настройки заданного режима обработки материалов на станке и точность управления гидравлическим цилиндром подачи, так как система изменяет подачу при любом изменении нагрузки на штоке цилиндра, что может быть вызвано различными причинами, например изменениями условий обработки, сил трения в цилиндре и направляющих корпуса и основания, внутренних утечек жидкости в цилиндре.
В качестве прототипа принято устройство адаптивного управления гидромеханическим приводом подачи стола фрезерного станка, содержащее золотниковый регулятор расхода жидкости с управляющими и управляемой полостями, включенный в диагональ мостовой схемы, образованной постоянными и переменными гидравлическими сопротивлениями. Источник питания через управляющую полость регулятора расхода соединен с гидравлическим двигателем привода подачи и входами постоянных гидравлических сопротивлений мостовой схемы. Переменными гидравлическими сопротивлениями мостовой схемы являются карманы гидростатической опоры шпинделя станка.
Анализ прототипа показывает, что он не обеспечивает точность настройки системы на заданный режим работы, имеет сложную конструкцию и ограничивает технические возможности данного устройства. Гидростатические опоры нашли ограниченное применение в металлорежущих станках, что позволяет использовать устройство в исключительных случаях.
Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является повышение точности настройки на заданный режим работы и адаптивного управления гидравлическим двигателем привода поступательного движения рабочего органа металлорежущего станка, упрощение конструкции и расширение технических возможностей.
Решение указанной задачи достигается тем, что система управления снабжена гидравлическим распределителем, включенным между источником питания и золотниковым регулятором, и редукционным клапаном, подключенным между источником питания и входами постоянных гидравлических сопротивлений, при этом переменные сопротивления мостовой схемы выполнены в виде размещенных в цилиндрической расточке корпуса разнонаправленных сопел и расположенной между ними подпружиненной инерционной заслонки с возможностью фиксации мостовой схемой ускорения движения рабочего органа станка, причем упомянутый корпус выполнен с возможностью закрепления на упомянутом рабочем органе станка с расположением оси расточки по направлению движения рабочего органа.
Сравнение заявленной адаптивной системы управления гидравлическим двигателем привода поступательного движения рабочего органа металлорежущего станка с прототипом показывает, что имеет место наличие новых деталей и функциональных связей между ними.
Новые детали:
гидравлический распределитель, включенный между источником питания и золотниковым регулятором;
редукционный клапан, подключенный между источником питания и входами постоянных гидравлических сопротивлений мостовой схемы;
корпус, выполненный с возможностью закрепления на рабочем органе станка с расположением оси цилиндрической расточки по направлению движения рабочего органа;
переменные сопротивления мостовой схемы, выполненные в виде размещенных в цилиндрической расточке корпуса разнонаправленных сопел и подпружиненной инерционной заслонкой, расположенной между соплами.
Новые функциональные связи:
гидравлический распределитель обеспечивает реверс и остановку гидравлического двигателя привода поступательного движения рабочего органа металлорежущего станка;
редукционный клапан служит для поддержания постоянного давления жидкости на входах постоянных гидравлических сопротивлений, что обеспечивает точную настройку мостовой схемы;
корпус служит для размещения в его цилиндрической расточке, ось которой совпадает с направлением движения рабочего органа станка, разнонаправленных сопел и подпружиненной инерционной заслонки. Переменные сопротивления типа сопло-заслонка обеспечивают высокую чувствительность к изменениям ускорения движения рабочего органа станка и обеспечивают высокую точность настройки системы на заданный режим работы станка и управления гидравлическим двигателем привода поступательного движения;
мостовая схема дает возможность с высокой точностью фиксировать ускорения движения рабочего органа станка.
На фиг. 1 показана схема адаптивной системы управления гидравлическим двигателем привода поступательного движения рабочего органа металлорежущего станка.
Адаптивная система управления гидравлическим двигателем 1 привода поступательного движения рабочего органа 2 металлорежущего станка, содержит источник питания 3 и золотниковый регулятор 4 расхода жидкости с управляющими 5, 6 и управляемой 7 полостями, выполненный с возможностью соответствующего соединения с упомянутым гидравлическим двигателем.
Упомянутые управляющие полости подключены к диагонали мостовой схемы, образованной постоянными 8, 9 и переменными гидравлическими сопротивлениями.
Адаптивная система снабжена гидравлическим распределителем 10, включенным между источником питания и золотниковым регулятором, и редукционным клапаном 11, подключенным между источником питания и входами постоянных гидравлических сопротивлений.
Мостовая схема выполнена с возможностью фиксации ускорения движения рабочего органа станка.
Переменные сопротивления мостовой схемы выполнены в виде размещенных в цилиндрической расточке корпуса 12 разнонаправленных сопел 13, 14 и расположенной между ними подпружиненной инерционной заслонки 15.
Корпус выполнен с возможностью закрепления на упомянутом рабочем органе станка с расположением оси расточки по направлению движения рабочего органа.
Предохранительный клапан 16 подключен к напорной линии источника питания.
Адаптивная система управления гидравлическим двигателем привода поступательного движения рабочего органа металлорежущего станка работает следующим образом.
Предварительная настройка системы управления включает в себя: установку одинаковых зазоров между торцами сопел 13, 14 и заслонкой 15 путем перемещения сопел в цилиндрической расточке корпуса 12; установку золотника регулятора 4 расхода в положение, обеспечивающее расход жидкости при заданной скорости холостого хода рабочего органа 2 металлорежущего станка, за счет регулирования усилия пружин под его торцами; установку необходимого давления жидкости на входах постоянных гидравлических сопротивлений 8, 9 путем настройки редукционного клапана 11; ограничение максимального давления в гидравлическом двигателе настройкой предохранительного клапана 16.
При работе привода на холостом ходу скорость поступательного движения рабочего органа металлорежущего станка определяется предварительной настройкой регулятора расхода.
В момент врезания инструмента в заготовку при перемещении рабочего органа металлорежущего станка влево происходит резкое увеличение нагрузки и уменьшение скорости поступательного движения.
Возникшее ускорение вызывает смещение инерционной заслонки 15 влево и изменение зазоров между торцами сопел и заслонкой, переменное гидравлическое сопротивление в зазоре сопла 13 и заслонки увеличивается, а сопротивление в зазоре сопла 14 и заслонки уменьшается. Это приводит к увеличению давления жидкости в управляющей полости 5 и уменьшению давления в управляющей полости 6. Золотник регулятора расхода смещается вправо, уменьшает подвод жидкости через управляемую полость 7 в поршневую полость гидравлического двигателя, что обеспечивает переход рабочего органа станка на скорость рабочего хода.
В дальнейшем любое изменение нагрузки будет приводить к соответствующему изменению скорости рабочего органа станка, то есть будет происходить адаптация работы гидравлического двигателя привода к изменениям условий обработки материала на станке.
После завершения рабочего хода жидкость от источника 3 питания через гидравлический распределитель 10 подается в штоковую (левую) полость гидравлического двигателя, а из поршневой (правой) полости отводится на слив в бак. Рабочий орган станка возвращается в исходное положение на максимальной скорости. Далее, обычно, цикл работы повторяется.
Полезная модель обеспечивает повышение точности настройки на заданный режим работы и адаптивного управления гидравлическим двигателем привода поступательного движения рабочего органа металлорежущего станка, упрощение конструкции и расширение технических возможностей за счет настройки силовых и скоростных параметров резания в широких диапазонах.
Источники информации, принятые во внимание
1. Бектибай Б.Ж. Разработка универсальной адаптивной автоматической системы управления режимами работ гидравлических силовых головок станков. - Автореферат дисс. … канд. техн. наук. - Республика Казахстан, Алматы, Казахский национальный технический университет им. Канына Сатпаева, 2001. - С. 6-7, рис. 1.
2. Авторское свидетельство СССР №521115, Кл. B23Q 15/00, B23Q 5/06, приор. 17.01.1975, опубл. 15.07.1976, Бюл. №26 (прототип).