Способ регулирования скорости шпинделя

р) 62779 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических(51 аявкирисоединени 23) П итет Государственный комитет Совета Министров СССР 6.78, Бюллетень2я описания 20.06.78 УДК 621,9-014.5(088,8) 43) Опубликовано 30 45) Дата опубликова обретений ло делам ио1) Заявите Ордена Трудового Красного Знамени экспериментальныйаучно-исследовательский институт металлорежущих станко 54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРО П ИНДЕЛ эт ке Изобретение относится к области станкостроения и касается регулируемых главных приводов металлорежущих станков,Известен способ регулирования скорости шпинделя станков с ЧП, 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 како приводит к остановке шпинделя и поломинструмента.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 резания.5 Для этого по предлагаемому способу припереключении поддиапазопов скорость шпинделя во врсмя переходного процесса двигателя поддерживают постоянной с гомощью импульсного регулирования момента псрсключа емых муфт за счет обратной связи по скорости шпинделя.С целью сохранения обратной связи по скорости двигателя при независимости регулирования магнитного потока двигателя постояп ного тока в контур обратной связи подшотнапряжение, компенсирующее возрастание сигнала тахогенератора двигателя по отношению к величине сигнала при номинальном значении скорости.Компенсацию возрастания сигнала тахогснератора можно осгществлять также снижением магнитного потока возбуждения тахогснератора.С целью уменьшения колебаний скоростишпинделя в процессе переключения поддпапазонов сигнал обратной связи по скорости шпинделя для импульсного регулирования мо.ментов муфт формируют путем суммированиясобственно сигнала отклонения скорости и сигналов, пропорциональных его первым Й производным (3=1, 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 О, тиристорный регулятор (, блок 8 управления муфтами коробки, сравнивающий элемент 9, суммирующие элементы 10 и 11, усилители 12, 13 и 14, дифференцирующие элементы 15 и 1 б, пороговый элемент г( с релейным выходом. 11 ереоорная коробка (см, фиг, 2) содержит две мурты 18 и 19 (условно рассматривается наиболее простой случай с ,двумя муфтами), зубчатые передачи 20, 21 и 22, которые имеют следующие передаточные отношения:1 з 1 . б а 4 21 бВращение с вала двигателя на вал переборной коробки передается клиноременной передачей 23.Регулирование скорости в данном приводе осуществляется следующим образом. 11 редположим, что скорость шпинделя находится в нижней точке диапазона, т. е, скорости о 00 об/мин. При этом включена муфта (Иъ замыкающая зубчатую передачу 21, а скорость двигателя равна номинальной (гг= =1000 об/мин). Далее регулирование скорости вверх осуществляется уменьшением магшппого,потока двш ателя, скорость которого увеличивается, Для того, чтобы компенсировать возрастание сигнала тахогенератора 4 обратпоп связи по 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 а=2500 об/мин. При этом скорость шпинделя достигает 1250 об/мин. В этот момент создают в двигателе номинальный магнитный поток и одновременно отключают муфту М 2 и включают муфту (И 1. В момент этого переходного процесса включается обратная связь по скорости шпинделя,11 оскольку электромагнитные муфты являются гораздо более быстродействующими элементами привода, чем двигатель, то муфта Л 4, начнет разгонять шпиндель выше скорости 1250 об/мин, так как двигатель в это время имеет скорость выше номинальной (гг (ггдспмакс)Сигнал с тахогенератора 5 подается на сравнивающий элемент 9, на второй 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 вход которого подают сигнал заданной скорости.Сигнал согласования Лп 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. 1( 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 Лг своим моментом поднимает скорость шпинделя до допустимой границы (превышение на 5 или 10%), при этом пороговый элемент 1( 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. 1 ак,.м ооразом скорость шпинделя поддерживаегся в заданных пределах (-+Ьгг) до окончания процесса перехода двигателя на номинальнуго скорость. 11 осле этого муфта й, включена постоянно, и регулирование скорости шпинделя от 1250 до 3 о 0 об/мин осуществляют двигателем. Формула изобретения1. Способ регулирования скорости шпинделя в основном для станков с Ч 11 У, заключающийся в бесступенчатом регулировании двигателя в пределах поддиапазона с постоянной мощностью и переключении поддиапазоиов муфтами переборной корооки, от л и ч а ющи й ся тем, что, с целью получения непрерывного общего диапазона регулирования скорости шпинделя с постояш 1 ой мощностью под нагрузкой, при переключении подднапазопов скорость шпинделя во время изменения скорости двигателя поддерживают постоянной посредством импульсного регулирования моментов переключаемых муфт с использованием обратной связи по скорости шпинделя во время переходного процесса.2. Способ по п, 1, отличающийся 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 Ж 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 тахогенераторадвигателя по отношению к величине сигнала при номинальном значении скорости.4. Способ по пп. 1 и 2, отл и чающий ся тем, что, с целью сохранения обратной связи по скорости двигателя при независимом регулировании магнитного потока двигателя, осуществляют снижение магнитного возбужденияпотока тахогенератора.Корректоры: В. Посельский и И. Позияковская Редактор О. Юркова Подписное Типография, пр, Сапунова, 2 Заказ 1472/5 Изд. Мо 514 Тираж 1263 НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5