Главные приводы

Главные приводы преимущественно представляют собой электросинхронные и асинхронные двигатели с замкнутым контуром управления. Они используются в качестве комплектных или корпусных двигателей в токарных, фрезерных и шлифовальных станках, а также в обрабатывающих центрах. Традиционные шпиндельные приводы с корпусными двигателями – в основном с воздушным охлаждением – также популярны в качестве главных приводов. По сравнению с моторными шпинделями они дешевле, если учитывать вторичные затраты обеих систем. С одной стороны, наличие редукторов позволяет настраивать скорость вращения и крутящий момент в соответствии с обрабатываемой задачей. С другой стороны, редукторы создают нежелательные радиальные силы, шум и повышенный износ.

Основные приводы, использующие комплектные двигатели со встроенным шпинделем, стали технически более совершенными. Благодаря возможности исключения редукторов и муфт, эти приводы обеспечивают центрированное вращательное движение без возникновения сдвиговых усилий. Они отличаются плавной работой в течение длительного времени и минимальным износом, и часто используются для высокопроизводительной обработки. Создание приводов с более высоким крутящим моментом в настоящее время все еще довольно дорогостоящее, поскольку либо необходимо интегрировать (планетарную) передачу в шпиндель, либо выбрать двигатель большей мощности. Для проведения профилактического обслуживания и ремонта в шпиндель следует интегрировать датчики для мониторинга и сбора данных измерений. Охлаждение маслом, воздухом или гликолем по-прежнему необходимо.

Приводы подачи

Для приводов подачи выбор стоит между электромеханическими и гидравлическими системами. В случае электромеханических приводов подачи в настоящее время во всем мире доминирует электрический серводвигатель с шариковинтовой передачей. Он преобразует вращательное движение в линейное. Здесь предпочтение отдается синхронным двигателям в корпусе, поскольку они должны справляться с высокими требованиями к позиционированию, синхронной работе и динамике, в большей степени, чем основной привод.

Благодаря высокой статической жесткости эта традиционная система привода подходит для различных применений, но она подвержена износу. В зависимости от условий установки и требуемого крутящего момента серводвигатель соединяется со шпинделем либо напрямую, либо, например, с помощью синхронного ремня.

Приводы должны обладать износостойкостью, а также высокой жесткостью и динамическими характеристиками. Такое сочетание характеристик обеспечивает более высокую точность и длительную бесперебойную работу, чем та, которая достигается с помощью аналогичного шариковинтового механизма с системой косвенного измерения положения.

Одним из факторов, ограничивающих применение привода, является режим нагрузки. Конечно, это не означает, что при обработке с большими усилиями можно отказаться от шариковинтовых передач и гидравлических приводов. Опорные элементы станка, такие как защитный кожух от стружки с его максимально допустимой скоростью скольжения и направляющая каретки с её демпфирующими свойствами, также могут ограничивать область применения. Преимущества линейных мотор-приводов нивелируются связанными с ними инвестиционными затратами, которые до сих пор препятствовали мировому прорыву этой технологии привода.

Гидравлические приводы подачи востребованы там, где их преимущества имеют существенное значение, например, в ограниченных пространствах, а также в тех областях применения, где требуется высокая динамика и большие усилия подачи. И, конечно же, гидравлический привод подачи должен обеспечивать точное позиционирование с точностью до микрометра. Практические применения показывают, что гидравлический линейный привод работает без люфта, имеет длительный срок службы и, как правило, более долговечен, чем аналогичный привод с шариковинтовой передачей. В случае с электрическими приводами подачи необходимо устанавливать каждый отдельный параметр (крутящий момент и скорость вращения). Гидравлический привод, однако, может потреблять энергию в зависимости от потребности от гидравлического аккумулятора, снижая потребляемую мощность до 80%.

Вспомогательные приводы

Разнообразие приводов отвечает всем требованиям, предъявляемым к вспомогательным приводным системам. В спектре функций вспомогательных приводов в станках не наблюдается ни значительной тенденции, ни каких-либо конкретных, проверенных временем моделей, которые бы выделялись среди остальных. Выбор будет зависеть от конкретного применения.

Нередко одна группа машин с замкнутой последовательностью функций сочетает в себе различные приводы. Примерами этого являются приложения, где электромеханические приводы для вертикально или диагонально перемещаемых кареток используются в сочетании с гидравлической или пневматической компенсацией веса. В этом случае компенсацию веса можно понимать как пассивный вспомогательный привод в самом широком смысле, задача которого состоит в компенсации силы тяжести перемещаемой массы. Компенсация веса может быть достигнута несколькими способами, популярным из которых является гидравлическая система с гидроаккумулятором. Если сила тяжести, которую необходимо компенсировать, невелика, эту функцию может выполнять пневматическая газовая пружина. Преимущества этих решений заключаются в их адаптивном динамическом поведении, а также в благоприятном энергетическом балансе.

Пневматические приводы идеально подходят для использования в погрузочно-разгрузочных устройствах благодаря малому весу, простой конструкции управления и быстроте перемещения. Эти характеристики применимы к подающим и загрузочным устройствам для небольших масс, интегрированным в поток заготовки производственного процесса. Зажим инструмента и заготовки на станках имеет решающее значение, поскольку влияет на точность и повторяемость работы. Гидравлические зажимы представляют собой особый тип вспомогательного привода и используются в станках с автоматической загрузкой и выгрузкой заготовки, благодаря тому, что их легко автоматизировать. Высокая плотность усилия зажимных элементов способствует созданию зажимных устройств в самых маленьких пространствах.

Заключение

Для решения задач привода в станках доступен широкий спектр электрических, гидравлических, электромеханических и пневматических приводных систем. Инженерной команде необходимо выбрать наиболее подходящий тип привода, учитывая различные ограничения. Хороший поставщик решений для автоматизации, обладающий опытом во всех этих технологических группах, учтет эти факторы и проконсультирует клиентов по данному вопросу.