Гидравлические следящие приводы на примере гидрокопировальной системы

Станки, оснащенные следящим гидроприводом, называют гидро­копировальными. Гидравлические копировальные системы являются системами автоматического регулирования. Это значит, что действи­тельное следящее движение подачи инструмента или изделия непре­рывно сравнивается с заданной программой, и при наличии рассогла­сования дается сигнал об его устранении.

Принцип действия гидравлической копировальной системы пока­зан на рис.6.18. Когда щуп 3 золотника 4 занимает положение, данное на рисунке, доступ рабочей среды в цилиндр 7 следящей подачи зак­рыт, и суппорт 6 вместе с режущим инструментом 1 совершает только ведущее движение (продольную подачу). Как только выступ копира отведет золотник назад (по стрелке а), согласованность режущего инс­трумента и щупа золотника нарушится, так как суппорт 6 еще не изме­нил своего поперечного положения. В результате этого рассогласова­ния открывается проход рабочей среды в полость Б цилиндра 7, и суп­порт вместе с резцом отводится по стрелке а до тех пор, пока не будет устранено рассогласование. Аналогично следящая подача в противо­положном направлении, пока копир действием пружины 4 заставит плунжер золотника сместиться из среднего положения.

Следящие золотники. Наибольшее распространение получили од­ноплунжерные золотники. Их основными элементами являются кор­пус, плунжер и щуп. Щель для прохода жидкости образуется между плунжером и корпусом. Работа золотника в зависимости от конструк­ции может осуществляться как при перекрытых, так и при открытых щелях. Золотники первого вида создают равновесное состояние гид­равлической системы путем полного закрытия доступа жидкости в ци­линдр двигателя. Смещение плунжера из среднего положения в одну сторону вызывает стыковку нагне­тательного трубопровода с одной полостью цилиндра и перемещение поршня двигателя в одном направ­лении. Смещение плунжера в дру­гую сторону от среднего положения приводит к перемещению поршня в другом направлении.

Рис.6.18. Гидравлическая копировальная система (принцип действия)

Золотники второго вида имеют постоянно открытую щель (рис.6.19). Для регулирования рабо­ты двигателя изменяется только ве­личина щели. Ширина открытия и перекрытия щелей находится в пре­делах 0,1-0,15 мм.

Золотники, управляющие рас­пределением жидкости в ту или иную сторону поршня двигателя, называют дроссельно-реверсивными. В гидрокопировальных устройс­твах используется также и второй тип золотника - дроссельный. В отличие от первого, он управляет распределением потоков жидкости для перемещения силового распре­делительного золотника двигателя.

Рис.6.19. Золотники с открытой щелью

Рис.6.20. Многоплунжерные следящие золотники

В многоплунжерных следящих золотниках (рис.6.20) щуп смонти­рован на конце рычага 7. Второй ко­нец этого рычага имеет штифт 6, на­жимающий на поворотную плиту 5, с которой с противоположной стороны контактирует штифт 8. В кор­пусе следящего золотника смонтированы четыре плунжера (1, 2, 3 и 4). Последние расположены так, что при повороте плиты по часовой стрелке плунжеры 1 и 4 приподнимаются своими пружинами, а плун­жеры 2 и 3 под нажимом плиты опускаются. В результате этого разме­ры щелей плунжеров 4 и 1 увеличиваются, а плунжеров 2 и 3 уменьша­ются. Поток жидкости и давление ее в канале 9 возрастают, а в кана­ле 10 понижаются. Поэтому происходит увеличение давления в правой полости рабочего цилиндра и уменьшение давления в левой – поршень движется влево.

Если плита 5 поворачивается в направлении против часовой стрелки, то увеличиваются размеры щелей плунжеров 2 и 3 и уменьша­ются плунжеров 1 и 4. Аналогично предыдущему, теперь повышается давление в левой полости рабочего цилиндра и понижается давление в его правой полости. В результате происходит обратный ход поршня вправо.

Направление следящей подачи. Подача РО станка осуществляется в направлении результирующей геометрического сложения скоростей ведущей и следящей подач. Результирующая подача получается нерав­номерной. Это обусловлено тем, что при постоянной ведущей подаче и постоянном направлении следящей величина последней изменяется в зависимости от угла β между касательной к обрабатываемому профи­лю и направлением ведущей подачи.

В практике гидравлического копирования используются три нап­равления следящей подачи: 1) перпендикулярная ведущей; 2) направ­ленная под углом 45° к ведущей; 3) направленная под углом 60° к веду­щей. Первое направление следящей подачи применяется только там, где угол β не превышает ±30°.

Рис.6.21. Зависимость между отношением результирующей подачи к ведущей

Зависимость между отношением ре­зультирующей подачи к ведущей для последних двух случаев показана на рис.6.21 (кривые 1 и 2). При обработке цилиндрических поверхностей следящая подача равна нулю (β = 0), и результиру­ющая подача равна ведущей. С ростом угла β, когда следящая подача направле­на от изготавливаемого изделия, резуль­тирующая подача сначала уменьшается и, достигнув минимума, снова возраста­ет, получая наибольшее значение при β = 90°. Это значение равно величине ве­дущей подачи при 45-градусной следя­щей подаче и намного превышает ее при 60-градусной (почти в два раза). При следящей подаче от изделия мак­симально допустимое значение β равно +90° для обоих рассматривае­мых случаев.

При следящей подаче на изделие β равно —30° для первого случая и β равно—45°-для второго. Выбор направления подачи зависит от ус­ловий выполняемой работы.

Демпфирование гидрокопировальных систем. Для обеспечения устойчивости систем, работающих со значительными скоростями сле­жения (больше 800 мм/мин), необходимо демпфирование, пропорцио­нальное скорости перемещения рабочего органа. Основными способа­ми демпфирования являются: создание утечек из одной полости цилин­дра в другую; введение сопротивлений в следящем золотнике, введение сопротивлений в трубопроводах. Для реализации первого способа демпфирования выполняется отверстие в поршне или обе полости ци­линдра соединяются трубопроводом, в котором установлен дроссель.

Во втором случае у плунжера золотника выполняется ступень по­вышенного диаметра, которая располагается в особой выточке золот­ника. Образованные таким образом полости связаны между собой тру­бопроводом с дросселем.

В третьем случае в трубопроводах, соединяющих следящий золот­ник с гидравлическим двигателем, устанавливают дросселирующие сопротивления. Этот способ пригоден только для систем с недиффе­ренциальным цилиндром, когда скорость движения жидкости в про­ходном сечении дросселя пропорциональна скорости движения РО станка.