Системы электрического управления на станках предназначены:
-
для осуществления процессов разгона, торможения, регулирования скорости электродвигателей и т. п. (автоматическое управление электрическими машинами);
-
для осуществления операций управления станочными приводами — пуска, установления последовательности движений, изменения направления движений и пр. (автоматическое или полуавтоматическое оперативное управление);
-
для защиты органов станка и обрабатываемых изделий от повреждений и пр. (автоматическая технологическая защита).
В процессе технологического цикла обработки изделий обычно используются два режима работы: режим установочных операций и режим обработки изделий (основной).
В соответствии с этим в схеме электрического управления предусматриваются режимы и элементы основного и установочного управления. Кроме того, на многих станках предусматривается режим наладочного управления.
К установочному управлению на станках относятся все элементы управления, связанные с установкой и снятием изделия, подводом и отводом инструмента. Для большинства установочных операций требуется: осуществление медленных или быстрых перемещений без изменения скорости, выбранной для основного управления, а также исключение фиксации командного импульса.
Переход от основного управления к установочному может производиться без дополнительных переключений (при раздельном кнопочном управлении) или с применением переключателя режимов.
К наладочному управлению относятся элементы управления, связанные с заправкой инструмента на станке, с перемещением нормально неподвижных узлов станка при переходе на обработку изделий другого вида, с контролем отдельных узлов, с изменением или проверкой программы автоматического цикла обработки.
В отличие от операций установочного управления, которые производятся работающим на станке, наладочные операции в большинстве случаев осуществляются наладчиком. Переход на наладочный режим может производиться с помощью наладочных переключателей, расположенных отдельно от других органов управления.
Элементарные функции оперативного управления и технологической защиты
К числу элементарных функций оперативного управления относятся следующие:
1) выбор движущегося органа;
2) выбор режима работы или программы автоматического цикла;
3) выбор скорости движения;
4) выбор направления движения;
5) пуск;
6) остановка.
Осуществление этих функций производится с помощью органов управления в процессе операций управления. При одной операции управления может осуществляться одна функция или несколько функций в сочетании.
Группировка функций в определенные сочетания определяет выбор системы управления, конструкцию органов управления и структуру однотактных схем оперативного управления.
Удобство управления определяется в значительной степени минимальным количеством органов управления для заданного сочетания функций на одну пусковую функцию и минимальным количеством разнородных функций, выполняемых каждым органом управления.
С другой стороны, для упрощения процесса оперативного управления и релейно-контактной схемы используются различные способы совмещения функций управления в одном органе. В случае неизбежности применения двух (или более) органов управления или электромагнитных аппаратов желательно в целях упрощения схем и конструкций применять разделение функций.
Системы электрического управления могут осуществлять следующие функции автоматической технологической защиты металлорежущих станков:
1) защиту от поломки деталей станка при столкновении движущихся элементов (в результате неправильных операций управления или по другим причинам);
2) защиту трущихся поверхностей при недостаточной смазке или при перегреве (путем дистанционного контроля температуры);
3) защиту инструмента от поломки при резком возрастании усилий резания, а также при внезапной остановке главного движения во время подачи;
4) защиту от брака при остановке во время обработки.
Функции технологической защиты могут выполнять аппараты, непосредственно относящиеся к данному участку схемы, или аппараты межузловых связей.
Связи в системах электрического управления
Распределение, усиление, размножение и преобразование команд электрического управления производится посредством прямых связей управления.
Фиксация командных импульсов и контроль исполнения команд производятся посредством обратных связей. Взаимодействие элементов управления с помощью этих связей может быть показано в виде структурных схем управления. Сочетание последовательных звеньев такой схемы называют каналом управления.
Структурные схемы управления применяются для выбора и синтеза, а также для пояснения системы управления.
Системы электрического управления
С точки зрения функциональных связей между элементами в схеме автоматическое управление может быть независимым или зависимым.
При независимом управлении команда на переход к следующей операции подается от исполнительного элемента без обратной связи. Большинство элементарных схем независимого управления действует в функции времени.
Системы независимого управления отличаются от систем зависимого управления меньшим количеством контактов и меньшим объемом станочной электропроводки. Но, с другой стороны, при нарушениях в работе схемы независимого управления чаще возникает несогласованность действий командных и исполнительных элементов.
Системы зависимого управления делятся на два вида:
1) замкнутые;
2) с промежуточной обратной связью.
Замкнутая система зависимого управления характеризуется тем, что команда на переход к следующей операции, на остановку или на продолжение работы в изменившихся условиях, подается от исполнительного механизма (или двигателя) с помощью обратных связей управления после отработки предыдущей команды. Так осуществляется обратная зависимость:
1) от пройденного пути — с помощью путевых переключателей, датчиков импульсов, датчиков положения;
2) от скорости — с помощью реле скорости или тахогенератора;
3) от циркуляции масла в системе смазки — с помощью струйного реле и т. п.
В схемах релейно-контактного управления эта зависимость может выражаться двумя знаками — вызывать отключение или включение элементов схемы. Достоинством схем замкнутого управления является высокая точность, почти полная гарантия последовательности действия исполнительных элементов, так как без выполнения предыдущей команды нет последующей.
Недостаток таких схем — необходимость установки на станке соответствующей аппаратуры и разветвленная станочная проводка. Стремление к сокращению аппаратуры и проводки привело к использованию схем управления с промежуточной обратной связью.
В этих схемах команда на переход к следующей операции подается от элементов схемы управления: например, измерение скорости привода постоянного тока заменяется измерением э. д. с. двигателя; контроль циркуляции масла (струйным реле) заменяется измерением давления или контролем включения насоса и т. п.
Стремление к сокращению аппаратуры и проводки привело к использованию схем управления с промежуточной обратной связью. В этих схемах команда на переход к следующей операции подается от элементов схемы управления: например, измерение скорости привода постоянного тока заменяется измерением э. д. с. двигателя; контроль циркуляции масла (струйным реле) заменяется измерением давления или контролем включения насоса и т. п.