Описание гидросуппорта и лабораторного стенда

Гидрокопировальный суппорт ГС-1 является следящим гидроприводом с однощелевым золотником и копировальным управлением и предназначен для токарной обработки.

На рис.3.1 представлена схема гидросуппорта для случая равновесного состояния, когда щуп Щ опирается о поверхность копира К, и суппорт (подвижная его часть) стоит неподвижно, не перемещаясь по направляющим, не воспринимая и не развивая никакого усилия на резце, закрепленном в его резцедержателе. Рабочая жидкость от насоса 1 поступает в малую полость 6 гидроцилиндра и, проходя через малое отверстие 7 в поршне 5, поступает в большую полость 2, а из нее через щель δ следящего золотника 4, и сливной трубопровод сливается в бак. При неподвижном суппорте расходы жидкости в отверстии 7 и щели δ равны друг другу, а излишки жидкости, подаваемой насосом, сливаются в бак через переливной клапан 9, который служит для регулирования давления р_Н на выходе из насоса. Контроль этого давления осуществляется с помощью манометра 8.

При включении привода задающей подачи υ_З щуп Щ скользит по поверхности копира К. Если форма копира заставляет щуп повернуться относительно оси О против часовой стрелки (по схеме), то под действием

Рис.3.1. Схема гидросуппорта

пружины 3 следящий золотник 4 переместится назад, щель δ уменьшится, давление в большой полости 2 гидроцилиндра возрастет, и корпус гидроцилиндра вместе с резцедержателем переместится вперед со скоростью следящей подачи υ_С (в данной конструкции поршень неподвижен). Конструкция гидросуппорта такова, что гидроцилиндр и следящий золотник расположены в одном корпусе, поэтому при перемещении последнего вперед величина щели δ снова увеличится до первоначального значения, имеющего место при равновесном состоянии, т.к. щуп при этом уже поворачивается по часовой стрелке относительно вершины 9 и воздействует на золотник 4 большим плечом. Таким образом, реализуется отрицательная жесткая обратная связь.

Аналогично работает гидросуппорт, если к резцу приложить силу R, под действием которой корпус цилиндра сначала сместится назад. При этом за счет поворота щупа против часовой стрелки относительно вершины 9 золотник 4 сместится назад, щель δ уменьшится, давление в полости 2 возрастет, и корпус цилиндра двинется вперед, восстановив равновесное состояние.

Если же под воздействием подъема на копире щуп повернется по часовой стрелке относительно оси О и утопит золотник 4, преодолев усилие пружины 3, то щель δ увеличится, давление в полости 2 уменьшится, и корпус цилиндра отойдет назад, а величина щели δ снова уменьшится до первоначального значения, т.к. щуп при этом поворачивается против часовой стрелки относительно вершины 9 и за счет разности плеч позволит золотнику 4 отойти назад.

Таким образом, общий принцип работы гидрокопировальной системы заключается в том, что размер А между вершинами щупа и резца стремится сохраниться постоянным. Иными словами, величина и скорость перемещения выходного звена определяются величиной и скоростью перемещения золотника, которые в свою очередь, определяются формой копира. Копир содержит в себе программу работы привода, и форма обрабатываемой детали соответствует форме копира.

В лабораторном стенде, внешний вид которого приведен на рис.3.2, гидросуппорт установлен на станине силового стола СС модели УН 4515 на специальном кронштейне Кр 1.

Обрабатываемая деталь закрепляется в 3-х кулачковом патроне П, установленном на одном из шпинделей шпиндельной коробки KШ, которая сообщает детали главное вращательное движение.

Рис.3.2. Внешний вид стенда для исследования гидросуппорта.

Копир К устанавливается на специальном кронштейне Кр 2, закрепленном на подвижной платформе силового стола. Движение задающей подачи обрабатываемой детали и копиру со скоростью υ_З обеспечивается гидроприводом силового стола, устройство и принцип действия которого рассмотрены в лабораторной работе №2.

В процессе работы гидросуппорта размер А между вершинами щупа и резца (см. рис.3.1) не остается постоянным в связи с наличием погрешности копирования. Основной причиной появления погрешности является изменение величины внешней силы R, приложенной к резцу.

В лабораторной работе предусмотрено экспериментальное и расчетное определение зависимости погрешности копирования от величины, приложенной к суппорту внешней силы.

Для создания нагрузки R на стенде установлен динамометр Д (см. рис.3.2 и 3.3). Основными элементами динамометра являются дифференциальная винтовая пара 2 и пружинное кольцо 3. Винтовая пара имеет два винта 6 и 7 с разными шагами. При вращении гайки 2 за счет разности шагов расстояние между ушками 1 и 4 изменяется. Ушко 4 крепится к неподвижной стойке, а ушко 1 - к резцедержателю гидросуппорта, поэтому при вращении гайки 2 создается сила R, воздействующая на гидросуппорт. При создании нагрузки кольцо 3 деформируется, что позволяет измерить величину создаваемой нагрузки с помощью индикатора И_R часового типа с ценой деления 0.01 мм. Корпус индикатора прикреплен к одной стороне внутренней цилиндрической поверхности кольца, а его штифт 5 упирается в ту же поверхность на противоположной стороне.

Деформация кольца 3 вызывает перемещение штифта 5 индикатора и отклонение его стрелки, по которому, зная тарировочную кривую или цену

деления (0,01мм), можно оценить нагрузку, создаваемую динамометром. Цена деления динамометра 300 Н.

Величина смещения ∆_Э подвижной части гидросуппорта, т.е. погрешность копирования, измеряется с помощью индикатора И_∆, корпус которого установлен на неподвижной части суппорта, а штифт упирается в регулировочный винт 8, установленный на подвижной части.

Чтобы исключить или максимально уменьшить влияние люфтов и зазоров в нагрузочном устройстве на величину показаний индикатора И_∆, необходимо перед проведением исследования осуществить предварительное нагружение

гидросуппорта до нагрузки, превышающей максимальное значение при исследованиях.