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.
