7. СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА КОПИРОВАЛЬНО-ФРЕЗЕРНОГО ПОЛУАВТОМАТА
Копировально-фрезерный полуавтомат предназначен для обработки металлических изделий, имеющих пространственно сложную форму, не поддающуюся или трудно поддающуюся обработке на обычных универсально-фрезерных станках. На полуавтоматическом станке процесс обработки происходит по копирам, изготовленным в масштабе
Рис. III.15. Схема движения изделия и фрезы в копировально-фрезерном полуавтомате: 1 — шаблон (копир); 2 — копировальный палец; 3 — обрабатываемое изделие; 4 — фреза; 5 — чувствительный элемент; 6 — усилитель; 7 — электродвигатель задающей (горизонтальной) подачи; 8 — электродвигатель следящей (вертикальной) подачи.
На одной из стоек станка закрепляется обрабатываемое изделие, на другой — копир. По копиру перемещается копировальный палец, по изделию — фреза, воспроизводящая движение копировального пальца.
В процессе обработки по копиру обрабатываемое изделие вместе с копиром и режущий инструмент перемещаются в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
Движение изделия и копира происходит непрерывно в одном и том же направлении (в горизонтальном) и носит название задающей подачи.
Движение фрезы, воспроизводящей движение копировального пальца, называется следящей подачей. Следящая подача происходит по вертикали и может в зависимости от изменения контура профиля или от рассогласования между фрезой и пальцем изменять направление (вверх или вниз).
С помощью рис. III. 15 поясняется схема движения изделия и фрезы.
При обработке поверхностей с плавными изменениями профиля скорость задающей подачи может быть постоянной. Универсальные станки, рассчитанные на обработку разнообразных изделий, имеют взаимносвязанное регулирование обеих подач.
Скорость следящей подачи зависит от величины рассогласования между положениями фрезы и копира и от кривизны профиля. Скорость задающей подачи должна автоматически уменьшаться с увеличением скорости следящей подачи. Для сохранения постоянной
результирующей скорости перемещения копирующего органа по заданному профилю необходимо соблюдение соотношений
где
— скорость задающей подачи;
— скорость следящей подачи;
— результирующая скорость (задается режимом резания);
— угол наклона касательной к профилю.
Рассмотрим более подробно схему следящей системы полуавтомата, а также ее связь с системой задающей подачи.
Принципиальная схема следящей системы (одного канала) показана на рис. III. 16.
Рис. III. 16. Принципиальная схема следящей системы копировально-фрезерного полуавтомата
По кривой поверхности шаблона 1 скользит копировальный палец 2, связанный с якорем дифференциального трансформатора 3. В среднем положении якоря, которое возможно при точно согласованном размещении фрезы и копировального пальца, напряжения во вторичных обмотках дифференциального трансформатора равны и противоположны по фазе. В этом случае суммарное напряжение трансформатора 4, питающего входной каскад системы, равно нулю. При этом по обмоткам 5 к 6 управления электромашинного усилителя (ЭМУ) 7 протекают равные и противоположные по знаку токи; напряжение, развиваемое на щетках ЭМУ, равно нулю; электродвигатель 8 неподвижен.
Пусть теперь, скользя по профилю модели, копировальный палец поднялся на величину 8. Это означает, что между положениями фрезы и пальца появилось рассогласование, равное 8. Вместе с пальцем поднимется и якорь, зазор между якорем и верхним сердечником уменьшится, а между якорем и нижним сердечником увеличится; э. д. с. верхней обмотки дифференциального трансформатора увеличится, а нижнего — уменьшится. Абсолютная величина
разности этих двух э. д. с., питающая трансформатор 4, будет приблизительно пропорциональна отклонению 8, а ее фаза будет зависеть от того, к какому из сердечников — верхнему или нижнему — приблизится якорь, т. е. от знака
. В цепи анода одной из половинок двойного триода
(именно в той половине, для которой напряжение рассогласования будет совпадать по фазе с анодным напряжением) анодный ток увеличится, а в другой половине уменьшится.
Если бы схема не содержала корректирующих устройств, разность между анодными токами была бы пропорциональной отклонению 8. Благодаря наличию корректирующих устройств эта разность будет некоторой функцией как самого отклонения
так и его производной. Не имея, возможности в настоящей главе подробно исследовать зависимость разности анодных токов от
ограничимся общим указанием на то, что введение производных от 8 осуществляется дифференцирующими трансформаторами 9 и 10. Эти мероприятия позволяют повысить устойчивость системы и ее точность.
К сеткам ламп
подводится напряжение, пропорциональное разности анодных токов лампы
т. е. зависящее от 8 и его производной. В анодную цепь ламп
включены встречно управляющие обмотки ЭМУ. Поэтому создаваемое ЭМУ напряжение пропорционально разности анодных токов ламп
Таким образом, напряжение, подводимое к электродвигателю 8 от ЭМУ, будет функцией
и его производной. Электродвигатель придет во вращение и осуществит перемещение фрезы вслед за копировальным пальцем. Одновременно с фрезой перемещается корпус, на котором помещены сердечники дифференциального трансформатора 3. В результате этого сердечники будут стремиться занять положение, симметричное относительно якоря. При восстановлении симметрии движение подачи прекратится.
При больших скоростях движения пальца по профилю, т. е. при резких изменениях профиля необходимо уменьшить скорость задающей подачи.
Для этой цели сеточная цепь входного каскада системы задающей подачи связана с анодными цепями лампы
проводами
и II. Напряжение между ними будет увеличиваться с возрастанием рассогласования
и его производной.
Дополнительное воздействие по производной достигается тем, что в цепь проводов I и II последовательно введены вторичные обмотки дифференцирующих трансформаторов 9 и 10. Напряжение между проводами подведено к системе задающей подачи так, что оно запирает входную лампу этой системы.
Таким образом, скорость задающей подачи наибольшая при отсутствии рассогласования. Она уменьшается как при увеличении
абсолютной величины рассогласования, так и при возрастании скорости изменения угла рассогласования. Более детальное исследование данной системы приведено в главе X, § 7.