Одним из важнейших элементов металлообработки является продольно-поперечная подача инструмента или заготовки. При обработке на токарном станке подаётся резец, а в процессе фрезерования, напротив, обрабатываемая деталь. В устаревших моделях металлообрабатывающих станков продольно-поперечным перемещением управляет привод, в основе которого лежит ременная передача. Кинематическая схема в этом случае проста. Электромотор через ремень вращает винт, трансформирующий вращательное движение в продольное.
Данный принцип оказывается неэффективным в современных станках, поскольку не обеспечивает нужного соотношения производительности и точности. Для обеспечения высокоточной металлообработки сегодня используются так называемые линейные сервомоторы, обладающие следующими достоинствами.
- Высокий КПД.
- Простота кинематической схемы.
- Быстродействие.
- Возможность электронного управления.
Существенный плюс линейных сервомоторов состоит в малых габаритах. Кроме того, стоимость этих устройств невысока по сравнению с классическими электродвигателями и ремённо-шестерёнчатыми приводными механизмами.
Конструкция и принцип действия линейного сервомотора
С точки зрения конструкции линейный сервомотор прост, как говорится, «до безобразия». Двигатель состоит всего из двух элементов – неподвижного статора с проволочными обмотками (по типу трансформаторных) и подвижного сердечника. Эти элементы помещены в стальной корпус, который защищает их от вредных производственных факторов, например, пыли, влаги, агрессивных технических жидкостей и так далее. Корпус оснащается арматурой, с помощью которой сервомотор прикрепляется к станку. Из-за простоты конструкции линейные двигатели не нуждаются в сервисе.
Что касается принципа действия, то он также прост и интуитивно понятен. При подаче в обмотку переменного тока возникает электродвижущая сила (ЭДС), передвигающая сердечник в продольном направлении. Изменение полярности тока на противоположную повлечёт за собой перемещение сердечника в обратном направлении. Причём, это действие выполняется практически мгновенно, что обуславливает безынерционность станка и напрямую увеличивает его производительность.
Обеспечение высокой точности
Как видно из описания принципа действия типового линейного сервомотора при использовании такого двигателя продольная подача выполняется непосредственно – без использования ремней, шестерёнок и других кинематических звеньев. Это значительно упрощает систему, что уже само по себе в конечном итоге обеспечивает высокую точность металлообработки.
Однако не только простота принципа работы линейного двигателя определяет отличные точностные характеристики металлообработки. Наряду с этим высокая точность достигается за счёт возможности электронного управления параметрами двигателя, в числе которых следующие:
- величина перемещения;
- скорость;
- усилие подачи;
- количество проходов.
Таким образом, исключается необходимость участия оператора в принятии решений относительно продольной подачи инструмента или заготовки. Эти задачи при использовании линейных сервомоторов может целиком и полностью решать автоматика.
Развитие станкостроительных технологий привело к использованию в металлообрабатывающем оборудовании блоков, включающих целые каскады линейных сервомоторов, которые обеспечивают высокоточные перемещения инструмента и заготовок по нескольким пространственным осям. Эти устройства находят применение в многоосевых обрабатывающих центрах.
