Главные приводы

Главные приводы представляют собой преимущественно управляемые электросинхронные и асинхронные двигатели с обратной связью. Их область применения включает комплектные или корпусные двигатели для использования в токарных, фрезерных и шлифовальных станках, а также в обрабатывающих центрах. Традиционные приводы шпинделя с корпусными двигателями, в основном с воздушным охлаждением, также популярны в качестве главных приводов. По сравнению с мотор-шпинделями они дешевле, если принять во внимание вторичные затраты обеих систем. С одной стороны, взаимное расположение редукторов позволяет настроить скорость вращения и крутящий момент в соответствии с задачей обработки. С другой стороны, коробки передач вызывают нежелательные радиальные силы, шум и повышенный износ.

Эти главные приводы, использующие комплектные двигатели со встроенным шпинделем, стали технически сложными. Поскольку коробки передач и сцепления можно исключить, эти приводы делают возможным центральное вращательное движение без воздействия срезающей силы. Они выделяются своей долговременной плавностью хода и минимальным износом и часто используются для высокопроизводительной обработки. Создание приводов с более высокими крутящими моментами в настоящее время все еще является весьма дорогостоящим, поскольку либо необходимо интегрировать (планетарную) передачу в шпиндель, либо выбирать более высокую мощность двигателя. Для проведения профилактического обслуживания и ремонта в шпиндель должны быть встроены датчики для мониторинга и сбора данных измерений. Охлаждение маслом, воздухом или гликолем по-прежнему необходимо.

Приводы подачи

Для приводов подачи можно выбирать между электромеханическими или гидравлическими системами. В настоящее время в мире среди электромеханических приводов подачи доминирует электрический серводвигатель с ШВП. Он преобразует вращательное движение в линейное. Здесь предпочтительны синхронные корпусные двигатели, поскольку они должны соответствовать высоким требованиям с точки зрения позиционирования, синхронизированной работы и динамики; больше, чем главный привод.

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

Приводы должны обладать устойчивостью к износу, а также высокой жесткостью и динамикой. Такое сочетание характеристик обеспечивает более высокую точность и длительную безотказную работу, чем это достигается при использовании сопоставимого шарико-винтового узла с непрямой системой измерения положения.

Режим нагрузки привода является одним из аспектов, ограничивающих его использование. Конечно, это не означает, что при обработке с большими усилиями можно отказаться от шарико-винтовых пар и решений с гидравлическим приводом. Опорные элементы машины, такие как защита от стружки с максимально допустимой скоростью скольжения и направляющая каретки с ее демпфирующими свойствами, также могут ограничивать применение. Преимущества линейных приводов сводятся на нет соответствующими инвестиционными затратами, которые до сих пор препятствовали мировому прорыву этой технологии привода.

Гидравлические приводы подачи востребованы, когда их преимущества оказывают существенное влияние, например, в ограниченном пространстве, а также в тех случаях, когда требуется высокая динамика и большие силы подачи. И, конечно же, гидропривод подачи должен быть установлен с точностью до микрометра. Практическое применение показывает, что гидравлический линейный привод работает без люфта, имеет длительный срок службы и имеет тенденцию быть более долговечным, чем сопоставимый привод с шарико-винтовой парой. При использовании электроприводов подачи необходимо устанавливать каждую конкретную производительность (крутящий момент и частоту вращения). Гидравлическая ось, однако, может получать энергию из аккумулятора гидравлической жидкости в зависимости от потребности, снижая установленную потребляемую мощность до 80%.

Вспомогательные приводы

Различные приводы соответствуют возможностям, необходимым для применения в качестве вспомогательного привода. По всему спектру функций вспомогательного привода в станках не наблюдается ни существенной тенденции, ни отдельных проверенных узлов. Выбор будет зависеть от приложения.

Нередко в одной группе машин с замкнутой последовательностью функций сочетаются различные приводы. Примеры этого есть в приложениях, где электромеханические приводы для вертикально или диагонально перемещаемых кареток используются в сочетании с гидравлической или пневматической компенсацией веса. Здесь под весовой компенсацией можно понимать пассивный вспомогательный привод в самом широком смысле, задачей которого является компенсация силы веса перемещаемой массы. Компенсация веса может быть достигнута несколькими способами, наиболее популярной является гидравлическая система с аккумулятором гидравлической жидкости. Если сила веса, требующая компенсации, невелика, эту функцию может выполнить пневматическая газовая пружина. Преимущества этих решений заключаются в их адаптируемом динамическом поведении, а также в благоприятном энергетическом балансе.

Пневматические приводы идеально подходят для использования в погрузочно-разгрузочных устройствах благодаря небольшому весу, простой конструкции управления и быстроте движений. Эти функции применимы к устройствам подачи и загрузки для небольших масс, которые интегрированы в поток заготовок производственного процесса. Закрепление инструмента и заготовки на станках имеет решающее значение, поскольку оно влияет на точность и повторяемость работы. Гидравлические зажимы представляют собой особый тип вспомогательного привода и применяются в станках с необслуживаемой загрузкой и разгрузкой заготовок, благодаря тому, что они легко автоматизируются. Высокая плотность усилия зажимных элементов способствует созданию зажимных устройств в минимальном пространстве.

Заключение

Существует ряд концепций электрического, гидравлического, электромеханического и пневматического привода, доступных в качестве решения задач привода в станках. Команда инженеров должна решить, какой тип привода подходит для поставленной задачи, принимая во внимание ряд ограничений. Хороший поставщик средств автоматизации, обладающий опытом во всех этих технологических группах, рассмотрит и проконсультирует клиентов по этим решениям.