автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.07, диссертация на тему:Повышение эффективности гидропривода подачи технологического оборудования



На правах рукописи

Ле Чунг Кпсн

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТ1ШНОСТИ ГИДРОПРИВОДА ПОДАЧИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Специальность: 05.02.07 - Технология и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

17 ОКТ 2013

005535176

Ростов-на-Дону - 2013

005535176

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Донской государственный технический университет» (ФГБОУ ВПО ДГТУ).

Научный руководитель доктор технических наук, профессор, зав. каф.

«Гидравлика, гидропневмоавтоматика и тепловые процессы», ФГБОУ ВПО ДГТУ, г. Ростов ка Дону.

Сидоренко Валентин Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наух, профессор, кзф. «Робототехника и мехатроника», ФГБОУ ВПО ДГТУ, г. Ростов на Дену. Тугенгольд Андрей Кириллович

кандидат технических наук, доцент каф. «Безопасность жизнедеятельности», Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет путей сообщения», г. Ростов на Дону. Феденко Алексей Алексеевич

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПК) имени М.И. Платова», г. Новочеркасск.

Защита диссертации состоится «01» ноября 2013г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д.212.053.02 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Донской государственный технический университет» по адресу: 344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1, ДГТУ, ауд. 252.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДГТУ.

Автореферат разослан «29» сентября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.Э. Бурлакова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Устойчивое развитие общественного производства неразрывно связано с интенсификации рабочих процессов технологического оборудования. В этих условиях возрастают требования к целевым механизмам как к вновь создаваемым механизмам технологического оборудования, так и к модернизируемым действующим.

Такие механизмы, оснащенные различными системами приводов, обеспечивают исполнительные движения инструмента, заготовки и оснастки, формирующих поверхности деталей.

Эффективность металлообработки во многом определяет как индивидуальные характеристики отдельных приводов, так и взаимные кинематические и силовые связи многодвигательных систем приводов. Особенно важно это для разветвленных гидроприводов, обслуживаемых, как правило, одним источником питания.

В этих условиях сохраняется актуальность научно-технической задачи улучшения кинематических, силовых и энергических характеристик как автономных, так и функционально связанных гидравлических приводов рабочих движений (главных и подач) технологического оборудования, повышающих эффективность металлообработки.

Рабочие циклы механизмов подачи формируются установочными, врезными, рабочими, а так же позиционными движениями с изменением направления движения инструмента или заготовки.

Основным направлением решения задачи является организация оптимальных режимов работы гидроприводов подачи как на отдельных участках, так и на всем рабочим цикле обработки.

При такой постановке задачи совершенствование механизмы подачи должно осуществляться на основе автоматизированных, многопозиционных гидроприводов повышенного быстродействия и точности управления рабочим циклом. Приводы должны обладать адаптивными свойствами для согласования их характеристик с другими рабочими движениями при изменяющихся условиях обработки.

Обладая известными преимуществами, гидромеханические системы широко применяются в металлорежущем оборудовании, где они обеспечивают высокие производительность и качество обработки деталей.

Цель диссертационной работы: повышение эффективности гидрофициро-ванного технологического оборудования созданием позиционного гидропривода подачи повышенного быстродействия и точности.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. На основе анализа известных схемотехнических решений и состояния научных исследований, обосновать технические требования и принципы построен:« автоматизированного позиционного гидропривода механизмов подачи повышенного быстродействия и точности.

2. Разработать многофункционное устройство позиционирования, для управления рабочим циклом механизма подачи, определить его основных гидромеханические характеристик.

3. Разработать обобщенную математическую модель и исследовать поведение гидромеханической системы рабочих движений сверлильной головки.

4. Вычислительным и натурным экспериментами исследовать динамическую систему привода подачи, установить влияние кинематических и силовых параметров на точность и быстродействие исполнения элементов рабочего цикла.

5. Провести апробацию и внедрение результатов исследований предлагаемых решений и рекомендации.

Методы исследования. Для решения проведения исследований задач использовались методы синтеза рациональной структуры привода, численные методы математического моделирования, мониторинга гидромеханической системы, многофакторного эксперимента, статистической обработки.

НаучЕая новизна. В диссертационной работе получены результаты, характеризующиеся научной новизной:

1. Обоснована структура, и предложены дополнительные управляющие гидравлические связи з разветвленной гидромеханической системе рабочих движений, согласующие взаимодействие приводов главного движения и подачи в рабочем цикле, что необходимо для подержания заданного процесса обработки.

2. Предложен модельно и технически реализован многопараметрический гидромеханический датчик, установлены его расходно-перелздные характеристик::, что позволяет описывать кинематические силовые и энергические характеристики гидропривода, необходимые для мониторинга и исследования нестационарных динамических процессов гидропривода.

3. Предложена обобщенная математическая модель гидромеханической разветвленной системы рабочих движений инструмента и заготовки, что позволило описать её поведение и траектории движения в реальном времени и пространстве, обосновать способ адаптации привода подачи к внешним воздействиям.

4. Установлено зависимости, раскрывающие влияние гидравлических, кинематических и силовых факторов на длительность и точность выполнения участков перехода на рабочую подачу, врезания, рабочего хода при обработке отверстий, что необходимо для разработки управляющих программ автоматизированным гидроприводом.

5. Установлено влияние коэффициента замедления ку и усилия торможения на длительность и точность перехода на рабочую подачу, что позволяет определять зоны минимального устойчивого врезания инструмента. Практическая значимость работы заключается:

1. Технически реализовано многофункциональное устройство позиционирования с многопараметрическим датчиком, обеспечивающее задание, исполнение рабочих цихлов подачи инструмента с заданным временем и точностью исполнения.

2. Разработаны компьютерные управляющие программы организации типового рабочего цикла сверлильной головки, что сокращает затраты Бремени и средств на накладку оборудования.

3. Адаптивный гидропривод зависимой подачи инструмента поддерживает стабильную подачу на один оборот инструмента, и обеспечивает повышение эффективности процесса обработки.

4. Апробацией и внедрением результатов исследования, предлагаемых технических решений и-рекомендаций на производстве и в учебном процессе ВУЗа подтверждается их техническо-экономическая целесообразность.

Реализация результатов работы

Результаты работы внедрены в учебно-лабораторный практикум дисциплины «Гидрофицированное техническое оборудование» в ГОУ ВПО ДГТУ на кафедре «Гидравлика, гидропневмоавтоматика и тепловые процессы», и на Заводе металлоконструкций ЗАО «ЗМК» (г. Кисловодск) в координатнс-сверлильном полуавтомате с гидроприводом подачи инструмента.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на:

XII Международной научно-технической конференции «Промышленная гидравлика и пневматика», ДНТУ (г. Донецк, Украина) в 2011 г.; Научно-технических конференциях «Инновация, экология и ресурсосберегающие технологии» Донского государственного технического университета 2011 г., 2013г.; Юбилейная международная конференция «Инновация, экология и ресурсосберегающие технологии» Донского государственного технического университета 2012 г.; Международной научно-технической конференции молодых учённых «Динамика и виброакустика машин», Самарский государственный аэрокосмический университет 2012 г.; журнал Вестник ДГТУ; журнал Фундаментальные исследования; журнал Инженерский вестник Дона.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ в печатном и электронном виде, три из них в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, одна в международном изданиях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, общих выводов, сгшска литературы и приложений. Результаты исследований представлены на 165 страницах основных текста, включающего 80 рисунков, 12 таблиц, библиографию из 91 наименования. Содержание приложений изложено на 15 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и исследуемой научно-технической задачи, определены цель рабсты и решаемые в ней задачи, приведены научная новизна и основные результаты выполненных исследований,

В первой главе. В результате анализ современного технологического оборудования, выделены основные тенденции его развития: интенсификация рабочих процессов автоматизация обработки, модульное построение механизмов технологического оборудования, создание гибких адаптивных систем исполнительных движений. Выполнен обзор применяемых гидроприводов, проведен анализ их управляющих устройств, формирующих контур управления и обеспечивающих позиционные циклы гидроприводов силов!дх подающих механизмов технологического оборудования.

Подробно рассмотрены систем приводов целевых механизмов и автоматизированного технологического оборудования, обеспечивающие исполнительные движения инструмента в процессе обработки отверстий. В этих условиях активно развиваются автоматизированное технологическое оборудование (ATO), обладая извесгными преимуществами, гидроприводы наиболее полно отвечают современным тенденциям развития техники и широко применяют в ATO.

Вопросам создания таких приводов, их динамического анализа, синтеза технических решений и их автоматизированного проектирования посвящены работы: Трифонова О.Н., Попова Д.Н., Цухановой Е.А., Ермакова С.А., Сидоренко B.C., Ивацевича Ю.Б. и других. Получены фундаментальные представления о поведении гидромеханических систем приводов механизмов и машин. Однако они в большей степени касаются отдельных элементов рабочих циклов механизмов машин и не дают представления о поведений гидроприводов в полном рабочем цикле механизмов подачи, характерных для автоматизированного технического оборудования.

Важным требованием к приводам ATO является обеспечение высокой точности перехода системы из одного состояния в другое, например, переход со скорости быстрого подвода на рабочую подачу и на скорость позиционирования

в конце обработки.

Планируемый при наладке недоход инструментов и дотягивание исполнительных механизмов до врезания инструмента на рабочей подаче заметно увеличивает потери времени, особенно для станков с коротким рабочим циклом.

Важным обстоятельством является и то, что изменение скорости, при которой происходит переключение управления гидродвигателя приводит к увеличению размаха варьирования значений координаты момента переключения управления tn. Тогда при возможном сокращении времени разгона или быстрого подвода увеличиваются путь и время перехода ПГМУ на следующий элемент позиционного цикла, а при переходе на рабочую подачу или скорость позиционирования время дотягивания на рабочей подаче. При этом, как известно, возникает проблема устойчивости медленных позиционных перемещений. Поэтому повышение быстродействия ПГМУ неразрывно связано с необходимостью со-

здания устройств, управляющих гидродвигателями, элементами цикла, другими движениями рабочего цикла станка.

В результате снижаются производительность, точность и надежность металлообрабатывающего оборудования, что ограничивает его технологические возможности, увеличивает затраты мощности, эксплуатационные расходы. Они характерны для токарных, токарно-ргвольверных станков, токарных автоматов, полуавтоматов, координатно-сверлильно-расточных станков, станков с ЧПУ и ЦПУ, агрегатных станков и автоматических линий и роботизированных комплексов, в которых приырняются ПГМУ с программным гидроприводом.

Выполненный обзор и оценка состояния вопроса темы диссертации позволили определить цель и основные задачи научно-исследовательской работы.

Во второй главе. Решаются задачи схемотехнического поиска гидромеханической системы (ГМС) рабочих движений металлообработки для самодействующей сверлильной головки. Этот вид обработки является наиболее характерным для всего многообразия подающих механизмов и, как правило всегда гидрофи-цированным.

Для определения направления схемотехнического поиска структурной реализации ГМС и формирования принципов построения гидропривода подачи инструмента рассматривается его типовой рабочий цикл (рис.1) с традиционной трапецеидальной 1 и оптимальной 2 траеториями. Они состоят из участков быстрого подвода ABC (L6n), врезания CD (LBp), рабочей подачи DE (L?n) и останова с позиционированием EF (Ln3).

Рис. I. Обобщенная траектория движения гидропривода подачи сверлильной головки Указанные участки общей траектории реализуются соответственно движениями установочными, врезными, подачи, позиционирования. Они обеспечива-

ются одним гидроприводом подачи, в автоматическом режиме в реальном времени и фазовом пространстве. При оптимальном управлении рабочим циклом подачи с достигается минимальном временем рабочего цикла Тц и заданной точности переключения управления приводом.

Участки установочных движений АВ и позиционирования EF описаны задачей оптимального быстродействия в работах Сидоренко B.C. и рассчитывались по их рекомендациям. Поэтому объектом настоящего исследования являлись участки замедления движения ВС, врезания CD и рабочей подачи DE. Как известно, для организации оптимального управления сложными траекториями необходимы специальные технические средства. В нашей задач-? - это многопараметрический датчик (заявка на изобретение №2013027083(028483) от 02.07.2013 Гидравлический датчик//Ле Чунг Киен, Сидоренко В.С, Ракуленко C.B.), фиксирующий кинематические, силовые и энергические характеристики привода, направляемые в систему управления приводом.

Обобщенная структура схема гидромеханической системы рабочих движений самодействующей сверлильной головки представлена на рис.2. Она отвечает техническое решение задачи повышения эффективности механизмов подачи ATO. Разветвленная структура имеет два взаимосвязанного привода с одним источником питания ИП. Гидромотор ГМ обслуживает главное движение - вращение инструмента, а гидроцилиндр ГЦ - движение подачи.

Рис. 2. Структурная схема гидромеханической системы рабочих движений СГ

ИП - источник питания: РУ1, РУ2 - управляющие распределители; ГМ -гидромотор; ГЦ - гидроцилиндр; МПИ - механизм подачи инструмента; ГУК -гидроуправляемый клапан; ППМ - передаточно-преобразующий механизм; ЗП -задатчик перемещений; ГМД - гидромеханический датчик; МГД - механизм главного движения; Р„ - усилие нагрузки; ху - управляющее воздействие; ИБ -измерительный блок, ДР - дроссели.

Управляющая подсистема реализует алгоритм выполнения позиционных перемещений привода в автоматическом цикле. Возможности получения оптимальных или субоптимальных траекторий движения обеспечивает оригинальный контур управления, образуемый гидроуправляемым клапаном ГУК и гидромеханическим датчиком ГМД кинематически связанным передачей ¡1 с перемещением гидроцилиндра ГЦ.

ГУК соединяется с приводом вращения инструмента, управляющей гидравлической линией связи при изменении крутящего момента на сверле повышения давления Ри на ГМ, формирует мощный гидравлический управляющий сигнал Ру на ГУК, прикрывает слив с ГЦ подачи, уменьшая Уп в результате сохранятся подачи Бо на один оборот сверла.

На рис.3 представлены схема и общий вид гидромеханического датчика, состоящего из корпуса 1 с крышкой 2, диска 3 имеющего прорези, установленный на валу 4. Диск кинематически связан с гидродвигателем. В корпусе ради-ально по отношению к диску размещен сопловой элемент, включающий корпус 5, с расположенными в нём соплом б, дросселем 7 и датчиком давления 8.

Рис.3. Гидромеханический датчик При вращении диска, его прорези прерывают поток рабочей жидкости, что вызывает изменения давления в корпусе соплового элемента, преобразуемые датчиком давления 8 в последовательность дискретных импульсов, фиксируемых блоком измерения и поступающих в ПЛК. Величина перемещение Ь, <р определяются количеством дискрет, а скорость v, со - частотой их следования. Специальной программой поддержкой ПЛК фиксируются в реальном времени

. 9....................

кинематические Ь, <р, v, со, силовые Рк, Мн. Осциллограмма типового рабочего цикла механизма подачи представлена на рис.4.

Ша 3

■ Г Рйи'йИш ЩМв ЙЙИг

а V

60 60 »0

46 40 100

20 20 »

Рис. 4. Осциллограмма нестационарного процесса в реальном времени при натурных исследований.

При сравнении характеристик ГМД и эталонного датчика перемещения подтверждается достоверность измерений предлагаемого датчика.

На рис.5 представлены расходно-перепадные характеристики ГМД, полученные методом проливки на специальном стенде. Они позволили уточнить подмодель датчика при формировании обобщенной модели гидромеханической системы механизма подачи.

Q !/мии

(> 3/МШ1

1,4 :

и 1

8,? 0,6 0,4 0,2

- • - С1~6

— . 01 =4

у

/

У

, > ~ к-............1-----------1

а,

01 2 3 4567 «! рвд'с б, 0 1 2 1 4

Рис. 5. Зависимость расхода гидромеханического датчика от скорости пе-

ремещения (а) и давления на входе (б). Введение дополнительных гидравлических линий связи Ру=Рц в ГМС рабочих движений сверлильной головки, разработка и апробация гидромеханического датчика позволили завершить схемотехнический поиск адаптивного гид-

ропривода подачи повышенного быстродействия и точности. Его результаты представлены гидромеханической схемой привода на рис.6 установкой на сливной гидроцилиндра ГЦ гидроуправляемого клапана ГУК с тремя управляющими гидролиниями связи Рп, Р23, Ри обеспечиваются интенсивное торможение клапаном на участке ВС ( при отклонении РЗ) стабилизация скорости рабочей подачи V„(участок ЕР) от Р„.

Рис.6. Гидроккнематическая схема адаптивного привода подачи СГ ПД - гидроцилиндр, ГМ - гидромотор, ГМД - гидромеханический датчик, ГУК -гидравлический управляющий клапан, Р1,Р2,РЗ- распределители, ДР!, ДР2 -дроссели, Н - нйссс, Ру - давление управления.

Как уже отличено ГУК, дополняя информационный контур ГМД + БИ + ПЛК реализует многофункциональны управляющее устройство (МФУУ), обеспечивающее изменение структуры гидропривода подачи «на ходу» для сокращения длительности рабочих циклов при заданной точности управления процессом металлообработки.

Третья глава посвящена формированию обобщенной математической модели гидромеханической системы рабочих движений сверлильной головки и исследованию поведения её динамической системы при выполнении типового рабочего цикла обработки отверстия.

Поведение таких систем осложняется нестационарностью гидромеханических процессов, взаимным влиянием главного движения и подачи, наличием управляющих ликей связи в контуре управления. Поэтому па различных этапа?: исследования принимали допущения и ограничения:

- принимается одномассовая модель механической подсистемы;

- динамичесхие процессы протекают в окрестности точки нагрузочной характеристики привода принимали ()ц=соШ, Р„ = сопзГ,

- сила вязкого трения в подвижных сопряжениях пропорциональна скорости;

- формирование гасхода через гидромеханический датчик осуществляется зависимостью (Эгид =/('<>,Р) полученной экспериментально;

Предлагая структура обобщенной математической модели разветаленной гидромеханической системы рабочих движений содержит подмодели подсистем ГМС управляющих устройств и линий связи.

1. Привод главного движения:

1.1. Уравнение движения механической подсистемы привода:

где J - приведенный момент инерции вращающихся масс приводе.; Мгм - крутящий момент гидромотора, Н-м; М^- момент от сил сухого и вязкого трения, Н-м; Мн - крутящий мемгнт при сверлении, Н-м;

1.2. Уравнение расходов в напорной линии имеет:

+ву11+в (2)

где С>гм - расход гидромотора, м3.с"'; QУll - расход па компенсацию утечек, м3.с"';

- расход на перетечки рабочей жидкости, м3.с"1-, рСжп - расход на компенсацию деформируемого объема жидкости в полостях гидромотора и подводящих каналов, м3-с"'; Бщ,- сечение проточной части дросселя, м2; Р„ - давление насоса, МПа; Рц - давление в напорной линии гидромотора, МПа;

1.3. Уравнение расходов в слиеной ллнии:

б™ - й, 12 - вСК12 + <2„1 = МплАг-*,2- р1з); (4)

где С>У]2 -расход на компенсацию утечек, м3.с"'; С)^ - расход на компенсацию деформируемого объема жидкости, м3.с"'; Р13 - давление на сливе, МПа; Р12 -

давление сливной лиши гидромотора, МПа; ху, d¡j - характерный размер соответствующего гидроаппарата, м;

2. Привод подачи инструмента.

2.1. Уравнение движения механической подсистемы:

= ; (4)

где Ь - перемещение поршня, м; ш — приведенная перемещаемая масса, кг; Р„-осевая сила на сверле, Н; 8пр площадь поршневой полостей гидроцилиндра, м"; Б„2- площадь штоковой полостей гидроцилиндра, м2: - сила трения, Н; Р^щ -сила трени? ГМД, И; Р21 - давления напорной линий; Р21 - давления сливной линии;

2.2. Уравнение расходов в напорной линии:

в,,Л + 0,21 + + 0,2 + 2гНд = ЛЛг-2и1~(РН-Р21) (5)

где О^д расход через гидромеханический датчик; - расход, идущий на гидроцилиндр, м3.с"!; Р21 - давление в напорной линии гидроцилиндра, МПа;

2.3. Уравнение расходов для сливной линии:

О* ~ 2У2> - + 2,2 - (х-К + (1 - + (1 - 8).к^ )^Р22 -Р~ (6)

где Р22 - давление в сливной линии гидроцилиндра, МПа; «, 8 - Булевы параметры. сс =1 при включении распределителя РЗ; а =0 при отключении распределителя РЗ; 8-1 при перемещении золотника ГУКа ху(1)<хус; <5=0 при ху(г)> ху0; кр - коэффициент проводимости проточной части распределителя; - коэффициенты проводимости проточной части клапана; кдр- коэффициенты проводимости проточной части дросселя;

2.4. Уравнение гидравлического клапана:

где ш,7 -масса золотника ГУКа, Н.м"'с2; к^ - коэффициент вязкого трения; Су -жесткость пружины ГУКа, Н/м; Ру - давление управления ГУКа, МПа; Ртуо - сила сухого трения пары, Н;

После объединения полученных уравнений (1.1-2.4) и некоторых преобразований, получим обобщенную математическую модель гидромеханической системы:

с1(

Ш 2,7!

... . <1<р . <1(р . ¿<р

- Л*(0) -Нг-яЛ,-*»-

(8.2)

ТТ "Ар л л (8-з)

+ ктл.рп(0 - Ку(РпС) - Р^^РиХО-РпШ £„. ш ш

(8.4)

Л

а*

—-• а V. ЫО) -01-л (87)

СМ " '

- куП.р21(0кп2.(Р2А0 - Р22(0).^"(/'2,(0 - л2(0) - б™ (КО);

эп1.Щ+ж22 = у(0+^ (0 _ р22(0)л/Мр21(0 _Р22(0) -

Л __(8.8)

ах.

V = -Су.(х0-хуШ (8-10)

Исследование модели выполнено с использованием программной поддержи mailab численным методом (Рунге-Кутга) при следующих исходных данных: приведенная перемещаемая масса = 100 Н.м"'с2; диаметр поршня dn = 50мм; диаметр штока dm = 25мм; плотность рабочей жидкости Р = 880 кг/мЗ;- модуль объемной упругости Есм = 1700 МПа; коэффициент вязкого трения в подвижных сопряжениях к^ =0,11 К-с/м; давление питающей установки Рн = 3 мПа; диаметр сверления 10 мм; длина участка разгона 70мм; ход перемещения 170мм.

При моделировании более подробно исследовались участки замедления ALjjh (перехода с Убп на скорость рабочей подачи инструмента). Результаты представлены на рис.8.

Рис. 7. Динамика рабочего цикле разгон до У6„ переход на различные (1,2,3,4)

рабочие подачи инструмента.

В результате анализа динамики процесса перехода на рабочую подачу и установления зависимости длины Ьзм от задаваемых УрпЬ усилия торможения Р, и других, параметров динамической системы представляется возможным определять длины врезания инструмента Ьвр с учетом динамики процессы перехода на Урп и минимизировать её величину при накладке процесса обработки отверстии. Для опенки влияния скорости и усилия торможения на длину участка замедления 1ЗМ, введем безразмерные коэффициентзамедления скорости к3:

(9)

где К6п- скорости быстрого подвода, Урп- скорости рабочей подачи.

Установлено что, с уменьшением коэффициента к3, длина участка замедления Ьзм подачи инструмента уменшается. Полученные зависимости позволяют сократить время перехода гидропривода на рабочую подачу и настройки его системы управления.

Т5-

б,

В,

V, мм/с

8

8 г, с

Рис.8. Осциллограммы типового позиционного цикла при натурном и вычислительном экспериментах.

При модельном исследовании рабочего процесса всей гидромеханической системы рабочих движений (рис.8) установлено значительное влияние силовых воздействий Мко и гн на частоту вращений инструмента юср рис.8а и скорость подачу Уп (рис 86) при автономном приводе подачи. При этом существенно изменяется подача на оборот инструмента 80. Для адаптивного привода подачи, предлагаемом в работе, её изменение непревышает 5..7% в диапазоне изменения усилит момента резания до 1,4.

Последующая экспериментальная проверка установленных вычислительным экспериментом положений (глава IV) подтвердила их достоверность при удовлетворительном качественном и количеством совпадения результатов.

В четвертой главе проведены экспериментальные исследования гидропривода подачи инструмента с МФУУ - ГМД. Исследования проводились на специальном стендовом оборудовании (рис.9), позволяющем подтвердить результатов математического моделирования гидропривода подачи инструмента при сверлении.

Содержание экспериментальной части включает исследования: процесса разгона, замедления, режим рабочей подачи инструмента и останова гидропривода, траектории движения, изменения скорости, ускорений, давлений на входе и выходе гидроцилиндра.

Рис.9. Стенд-модель для исследования ГМС рабочих движений сверлильной головки. 1-наеесаые станции; 2-гидромотор; 3,4--гидроцилиндры; ¿'-гидромеханический датчик; 6-ГУК; 7-линейный датчик; 8,20-датчик дав теню.-; 9 - расходомер; 10-порошкозый тормоз; 11-датчик вращения; 12,13,14 - манометр; 15,18,19,23-распределигели; 16-блок управления; 17-дроссель; 21-переменный резистор; 22-управляющий панель с дросселем; 23-компьютер; 24-ЦАГ1-АЦП «Ь-Сагс! Е20-10»;25-преобразователь тока;2б-Измеритедьный модуль ОЕВ (тактометр - термометр).

Стенд позволяет спланировать и осуществить многофакторный эксперимент для огределения оптимальных по быстродействию и точности при замедлении с

быстрого подвода на рабочую подачу гидропривода. Основное содержание экспериментальной части

1. Предварительные испытания и исследования оценивали правильность функционирования, работоспособность предлагаемого многофункционального управляющего устройства на основе гидромеханического датчика.

2. Идентификация рабочих процессов с определением расходно-перепадных характеристик гидромеханического датчика.

3. Исследование субоптимальных позиционных циклов гидропривода механизмов подачи инструмента, обеспечивающей быстродействие и точность выполнения всех этапов.

4. Исследование силовых и кинематических характеристик гидромеханической системы подачи инструмента, существенно влияющих на быстродействие и точность рабочего цикла.

Осциллограммы натурного эксперимента (рис.10) получены при помощи платы ЦАП-АЦП «Ь-Саг<1 Е20-10» с программной поддержкой интерфейса обработки данных Ро\\'егОгарЬу.3.8. Сравнение результатов натурного (рис.10) и математического экспериментов (рис 7), отображает хорошее качественное совпадение по времени и точности рабочего цикла и удовлетворительное количественное несовпадение составляет 11..14%. При этом можно отметить достаточную для заявленных требований и ограничений адекватность разработанной обобщенной математической модели сложной гидромеханической системы рабочих движений сверлильной головки.

Ч-.»,- IV-.'. --V й >.!<» —• - ...... .......... ,,

(3*4» йв ** Ь ** *ЬПШ Г«* « а ....ЛИ»; . :.. 5»в

(*•, > л"- Л? ........... ..

1 -Я * А

РрЦ» ;......

.....

-Г

Рис. 10. Осциллограммы типового рабочего цикла подачи сверлильной головки 1 - сигнал от расходомера, 2 - расход через ГМД, 3 - давление Р21 в гидроцилиндре, 4 - импульсный сигнал при вращении диска, 5 - перемещение гидроцилиндра подачи, 6 - скорость, 7 - ускорение.

Многофакторным экспериментом установлено влияние параметров привода подачи на быстродействие и точность на участке перехода с быстрого подвода на рабочую подачу гидропривода.

- влияние коэффициента замедления и усилил торможения на точность перехода на Vpn;

- влияние коэффициента замедления и усилия торможения на быстродействие;

Точность замедления L3M определяли выражением:

L3M - LB + AL, (10)

где L3M - положительный выбег гидроцилиндр, рад;

AL - рассеяние выбега, рад.

Оценка влияния скорости подачи на точность перехода на рабочую подачу, приведенная на рис.11, показывает, что точность повышается в 1,5 раза (от 118 до 78 мкм) с повышением коэффициента замедления скорости в 2 раза (к3= 0,3...0,7). В общем случае, точность перехода на рабочую подачу не превышает 200мкм, что удовлетворяет заявленным требованием.

Установлено так же влияние усилия торможения на точности перехода (рис.12). Точность повышается в 1,8 (от 140 до 80 мкм) раза с увеличением усиляя торможения (от 1100 Н до 2200 Н) в 2 раза.

-г--

[ "'1. i.fö.''.

-......

.......4.......*......:.....|......

с с;, а/

Рис. 11. Влияние коэффициент? замедления скорости на точность перехода на рабочую подачу

Рис. 12. Влияние усилия торможения на точность перехода на рабочую подачу

Заглсимости на рис 11,12 позволили выделить зоны устойчивого врезания Ьвр, используемые при наладке процесса обработки, минимизация Ьвр особенно эффективна при глубоком сверлении,

Получены упрощенные модели в виде полиномов второй степени для определения критериев быстродействия и точности гидропривода подачи инструмента в зависимости от безразмерной величины замедления. Разработанные компьютерные программы в среде .\4athcad могут применяться при инженерных расчетах гидропривода подачи инструмента. Результаты представлены на рис.13,14 в виде трехмерных графиков зависимости выбранных критериев быстродействия и точности

замедления от его характеристик в относительных значениях скоростей кзм - XI ,и усилия торможения Рт - х2.

Рис.12 Влияние коэффициентов замедления скорости и усилия торможения на быстродействия У1.

Рис.13 Влияние коэффициентов замедления скорости и усилия торможения точности перехода на \'рп

Ух -1,956-0,8335^ - 0,5 55с2 - 0,067 +0.Ц2 + 0,317х| Г2 = 89,668-20,834^-24,5^ -3,501 у2+7,75^2+12,499х|

Уравнения регрессии в символьных переменных с учетом полученных коэффициентов принимают виды:

(10) (И)

Преобразованные относительные оптимальные значен™ факторов в реальные значения параметров управления процессов подачи составили:

„ копт = 07 и ропт_12оон, обеспечивающих максимальное быстродействие зм ' т

при 7;О1П=0,01956 с;

» 1,опт=07 и ропт=2200н, обеспечивающих максимальную точность при зм ' т

Угопт=61,118 мкм (в области идентификации).

В пятой главе приведены технические решения и результаты практической апробации результатов исследований. Внедренный в условиях производства на ЗАО «ЗМК» (г. Кисловодск), гидропривода подачи инструмента координатно-сверлильного станка решает задачу сверления большого количества отверстий в узлах крепления ферменных конструкций. Исследование точности и быстродействия гидромеханической системы подачи инструмента, позволило выбрэть рациональные параметры настройки сверлильной головки.

В учебном процессе кафедры «Гидравлика, ГПА и ТП» ДГТУ (Ростов на Дону) внедрены две учетно-исследовательские лабораторные работы по дисциплины «гидрофицированные технологические оборудования»

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Обоснованы и реализованы схемотехническим решением принципы построения адаптивного гидропривода механизмов подачи ATO повышенного быстродействия и точности, обеспечивающего рациональные рабочие циклы металлообработки.

2. Созданием многопарамегрического гидромеханического датчика, и интеграцией его с электронным блоком, существенно расширяются возможности оценки и мониторинга кинематических, силовых и энергических характеристик гидропривода подачи, необходимые для оптимального управления рабочими циклами обработки.

3. Идентификацией нестационарных гидромеханических процессов датчика на преливочном стенде установлены расходно-перепадкые характеристики устройства, позволившие уточнить его математическую модель.

4. Разработана обобщенная математическая модель гидромеханической системы рабочих движений для обработки отверстий, позволившая исследовать взаимные связч привода главного движения и подачи при изменяющихся нагрузках и реачизовать адаптивные свойства последнего.

5. Вычислительным и натурным экспериментами исследовано поведение динамической системы гидропривода на участке перехода врезания на рабочую подачу и позиционирования в конце обработки, установлено так же влияние кинематических и силовых характеристик процесса обработки на их длительность и точность последовательного перехода от одного элемента рабочего цикла к другому.

6. Предлагаемыми схемотехническими решениями, натурным и математическим моделированием гидромеханической системы рабочих движений сверлильной головки с адаптивным гидроприводом подачи и построенным на их основе компьютерными управляющими программами для рабочего цикла обработки отверстий, оптимальных или субоптимальных процессов обработки и, как следствие повышать эффективность гидроприводов подачи ATO. Длительности рабочего цикла подачи составляет {12...14%) достигаемая точность перехода с быстрого подвода на рабочую подачу 50..80мкм.

7. Апробацией и внедрением результатов исследования рекомендаций и разработок в образовательный процесс и на производстве подтверждают их практическую значимость и техническо-экономическую целесообразность.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

Публикации в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Ле Чунг Киен Многофункциональное гидромеханическое устройство позиционирования целевых механизмов станочных систем повышенного быстродействия и точности./ B.C. Сидоренко, Ле Чунг Киен // Вестник ДГТУ. - 2013. -№.5-6.-с. 156-162.

2. Ле Чунг Киен Мехатронный измерительный модуль параметров исполнительных движений станочных систем. / B.C. Сидоренко, Ле Чунг Киен, Д.Д. Ды-мочкин/ТИнженерный Вестник Дона. — Ростов-на-Дону: Ростовское региональное отделение Российской Инженерной Академии - №3, 2013. - ЖГос.рег. 0421100096 - URL: http://vww.ivdon.ni/magazine/archive/n3v2013/1747

3. Ле Чунг Киен .Динамика разветвленного гидропривода рабочих движений станочных системУ Ле Чунг Киен, B.C. Сидоренко // Фундаментальные исследования. -2013. -№.10. (часть 3). - С.509-515.

Публикации в других изданиях:

4. Ле Чунг Киен Позиционный гидропривод силовых подающих столов станочных систем / B.C. Сидоренко, М.С. Полешкин, Ле Чунг Киен // Промислова пдравлша i пневматика.-2011, - № 4(34). - С.64-69.

5. Ле Чунг Киен Повышение быстродействия и точности линейного позиционного гидропривода агрегатной сверлильной головки станка/ Ле Чунг Киен, B.C. Сидоренко // Инновация, экология и ресурсосберегающие технологии: сб. трудов X Междунар. науч. техн. конф. / ДГТУ— Ростов н/Д, 2012, с 417-423.

6. Ле Чунг Киен Динамика позиционного гидропривода подачи инструмента технологического оборудования /Ле Чунг Киен, B.C. Сидоренко // Динамика и виброакустика машин: сб. трудов Меж. Науч.- техн. конф. с участие молодых Ученных, СГАУ. - Самара, 2012.- С.173-174.

7. Ле Чунг Киен High-torque positional hydraulic gear of high operation speed and accuracy./ Ле Чунг Киен, Бедный Д. // Инновационное развитие и развитие инновации: сб. трудов X Меж. студ. науч. прок. конф. / ДГТУ- Ростов н/Д, 2011, с 114-117.

В печать¿3. СЯ-ШЪ.

Объём ^ / усл. п.л. Офсет. Формат 60x84/16.

Бумага тип №3. Заказ №/0/;¡ГТираж /¿?£7экз. Цена свободная

Издательский центр ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия: 344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина,!.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Донской государственный технический университет»

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГИДРОПРИВОДА ПОДАЧИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Специальность 05.02.07 -«Технология и оборудование механической и физико-технической

обработки»

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

04201364571

На правах рукописи

Ле Чунг Киен

Научный руководитель профессор, доктор технических наук Сидоренко Валентин Сергеевич

Ростов-на-Дону 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.................................................................................................................5

Глава 1. СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ ПОДАЧИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.............. 10

1.1. Области рационального применения гидромеханических устройств подачи технологического оборудования.............. 10

1.2. Особенности функционирования гидромеханических устройств подачи технологического оборудования................ 28

1.3. Системы управления гидромеханическими устройствами подачи технологического оборудования......................... ^

1.4. Исследование гидромеханических позиционирующих устройств................................................................. 49

Выводы.................................................................................... 53

Глава 2. РАЗРАБОТКА СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ АДАПТИВНОГО ГИДРОПРИВОДА ПОДАЧИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБО- 54

РУДОВАНИЯ.............................................................................

2.1. Обоснование требований и принципов построения гидропривода подачи повышенного быстродействия и точности... ^

2.2. Обоснование и разработка структуры и гидрокинематической схемы агрегатной сверлильной головки.................

2.3. Техническая реализация многофункционального устройства позиционирования......................................................

2.4. Идентификация расходно-перепадных характеристик рабочих процессов многопараметрического гидромеханического датчика....................................................................

Выводы.................................................................................... 89

Глава 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СВЕРЛИЛЬНОЙ ГОЛОВКИ РАБОЧИХ ДВИЖЕНИЙ

СТАНКА................................................................................. 90

3.1. Формирование обобщенной модели динамической системы гидромеханической системы главного движения и подачи для сверлильной головки..............................................................90

3.2. Исследование процесса перехода гидропривода подачи сверлильной головки на рабочую подачу. Вычислительный эксперимент............................................................ дд

3.3. Исследование влияния силовых и кинематических параметров гидромеханической системы подачи на быстродействие и точность перехода на рабочую подачу.......................... j q^

Выводы.................................................................................... 109

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА

ПОДАЧИ СВЕРЛИЛЬНОЙ ГОЛОВКИ............................................ 110

4.1. Задачи экспериментальных исследований. Методология их выполнения..........................................................................................................110

4.2. Специальное стендовое оборудование.............................. 111

4.3. Проверка достоверности экспериментальных данных и соответственно с теоретическим исследованием........................ jjg

4.4. Определение рациональных значений параметров гидравлической системы подачи сверлильной головки..........^о

Выводы................................................................................... 130

Глава 5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ И ПРОМЫШЛЕННАЯ

АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ............................. 131

5.1. Координатно-сверлильный полуавтомат с гидромеханической системой исполнительных движений..................... 131

5.2. Результаты испытания и внедрения координатно-сверлильного полуавтомата..........................................

5.3 Внедрение результатов исследования в образовательный

процесс вуза............................................................. j^g

Выводы..........................................................................................................................................................................139

Заключение................................................................................................................................................................140

Библиографический список литературы........................................................................................142

Приложения..............................................................................................................................................................151

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И СОКРАЩЕНИЯ ПРИНЯТЫЕ В РАБОТЕ

АТО - автоматизированное технологическое оборудование ЦМ - целевые механизмы

АСК — автоматизированный станочный комплекс

ГФТО - гидрофицированное технологическое оборудования

СС - станочные системы

СТР — схемотехническое решение

ГУК - гидроуправляемый клапан

МФУП - многофункциональное устройство позиционирования ИМ - исполнительный механизм. РЖ - рабочая жидкость. АСГ - агрегатная сверлильная головка ГМС - гидромеханическая система ГМД - гидромеханический датчик ПЛК - программируемый логический контроллер Другие сокращения расшифрованы в диссертации.

ВВЕДЕНИЕ

Устойчивое развитие общественного производства неразрывно связано с интенсификацией рабочих процессов технологического оборудования. В этих условиях возрастают требования к целевым механизмам, как к вновь создаваемым механизмам технологического оборудования, так и к модернизируемым действующим.

Такие механизмы, оснащенные различными системами приводов, обеспечивают исполнительные движения инструмента, заготовки и оснастки, формирующие поверхности деталей.

Эффективность металлообработки во многом определяет как индивидуальные характеристики отдельных приводов, так и взаимные кинематические и силовые связи многодвигательных систем приводов. Особенно важно это для разветвленных гидроприводов, обслуживаемых, как правило, одним источником питания. В этих условиях сохраняется актуальность научно-технической задачи улучшения кинематических, силовых и энергических характеристик как автономных, так и функционально связанных гидравлических приводов рабочих движений (главных и подач) технологического оборудования, повышающих эффективность металлообработки.

Рабочие циклы механизмов подачи формируются установочными, врезными, рабочими, а также позиционными движениями с изменением направления движения инструмента или заготовки. Основным направлением решения задачи является организация оптимальных режимов работы гидроприводов подачи как на отдельных участках, так и на всем рабочем цикле обработки.

При такой постановке задачи совершенствование механизма подачи должно осуществляться на основе автоматизированных, многопозиционных гидроприводов повышенного быстродействия и точности управления рабочим циклом. Приводы должны обладать адаптивными свойствами для согласования

их характеристик с другими рабочими движениями при изменяющихся условиях обработки.

Обладая известными преимуществами (быстродействие, бесступенчатое регулирование скорости, простота способа передачи энергии, лучшие массо-габаритные характеристики, высокая энергоёмкость и др.), гидромеханические системы широко применяются в металлорежущем оборудовании, обеспечивая высокую производительность и качество обработки деталей. Формирование требуемых управляющих воздействий в организации оптимальных позиционных циклов наиболее полно реализуется многофункциональными управляющими устройствами с гидравлическими линиями связи, которые позволяют повысить быстродействие и стабильность контура управления гидравлических приводов ЦМ. Особенно это важно для разветвленных приводов рабочих движений координатно-сверлильных полуавтоматов, так как вращательные и поступательные движения силовых подающих столов значительно влияют на качество и производительность обработки отверстии.

Целью настоящего исследования является повышение эффективности гидро-фицированного технологического оборудования созданием позиционного гидропривода подачи повышенного быстродействия и точности.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. На основе анализа известных схемотехнических решений и состояния научных исследований обосновать технические требования и принципы построения автоматизированного позиционного гидропривода механизмов подачи повышенного быстродействия и точности.

2. Разработать многофункционное устройство позиционирования для управления рабочим циклом механизма подачи, определить его основные гидромеханические характеристики.

3. Разработать обобщенную математическую модель и исследовать поведение гидромеханической системы рабочих движений сверлильной головки.

4. Вычислительным и натурным экспериментами исследовать динамическую систему привода подачи, установить влияние кинематических и силовых параметров на точность и быстродействие исполнения элементов рабочего цикла.

5. Провести апробацию и внедрение результатов исследований предлагаемых решений и сформировать рекомендации.

Методы исследования. Для решения проведения исследований задач использовались методы синтеза рациональной структуры привода, численные методы математического моделирования, мониторинга гидромеханической системы, многофакторного эксперимента, статистической обработки. Научная новизна. В диссертационной работе получены результаты, характеризующиеся научной новизной:

1. Обоснована структура и предложены дополнительные управляющие гидравлические связи в разветвленной гидромеханической системе рабочих движений, согласующие взаимодействие приводов главного движения и подачи в рабочем цикле, что необходимо для подержания заданного процесса обработки.

2. Предложен модельно и технически реализован многопараметрический гидромеханический датчик, установлены его расходно-перепадные характеристики, что позволяет описывать кинематические силовые и энергические характеристики гидропривода, необходимые для мониторинга и исследования нестационарных динамических процессов гидропривода.

3. Предложена обобщенная математическая модель гидромеханической разветвленной системы рабочих движений инструмента и заготовки, что позволило описать её поведение и траектории движения в реальном вре-

мени и пространстве, обосновать способ адаптации привода подачи к внешним воздействиям.

4. Установлены зависимости, раскрывающие влияние гидравлических, кинематических и силовых факторов на длительность и точность выполнения участков перехода на рабочую подачу, врезания, рабочего хода при обработке отверстий, что необходимо для разработки управляющих программ автоматизированным гидроприводом.

5. Установлено влияние коэффициента замедления ку и усилия торможения на длительность и точность перехода на рабочую подачу, что позволяет определять зоны минимального устойчивого врезания инструмента.

Достоверность результатов исследований основывается на теоретических положениях теории резания, теории оптимизации и станковедения. Адекватность предложенных математических моделей динамики процесса резания обосновывается совпадением вычислительного исследования методом Рунге-Кутта и натурного исследования на специальном созданном стендовом оборудовании. Практическая значимость работы заключается в следующем:

1. Технически реализовано многофункциональное устройство позиционирования с многопараметрическим датчиком, обеспечивающее исполнение рабочих циклов подачи инструмента с заданным временем и точностью исполнения.

2. Разработаны компьютерные управляющие программы организации типового рабочего цикла сверлильной головки, что сокращает затраты времени и средств на накладку оборудования.

3. Адаптивный гидропривод зависимой подачи инструмента поддерживает стабильную подачу на один оборот инструмента и обеспечивает повышение эффективности процесса обработки.

4. Апробацией и внедрением результатов исследования, предлагаемых технических решений и рекомендаций на производстве и в учебном

процессе ВУЗа подтверждается их техническо-экономическая целесообразность.

Поставленные цели и задачи отражены в основных разделах работы. Структура диссертации: диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка, приложения.

ГЛАВА 1.ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ РАБОЧИХ ДВИЖЕНИЙ СТАНОЧНЫХ СИСТЕМ

1.1.Рациональные области применения гидропривода в технологическом оборудовании исполнительных движений

Тенденции развития современного технологического оборудования неразрывно связаны с высокими требованиями к качеству изготовляемой продукции. Поэтому необходимо обуславливать развитие основной отрасли общественного производства - машиностроения. Важнейшими критериями современного технологического оборудования являются производительность и точность обработки. Создание механизмов с улучшенными этими параметрами, отвечающих современным тенденциям развития технологических систем, является важной задачей.

Очевидно, что развитие современного машиностроения обусловлено уровнем и темпами развития станкостроения, поскольку станочные системы (СС) обеспечивают изготовление новых видов машин и механизмов широкой номенклатуры.

Процессы механической и физико-технической обработки выполняют:

- металлорежущие станки;

- сварочное оборудование;

- кузнечно - прессовые машины;

- литьевые машины;

- оборудование для высокоэффективных методов обработки;

- оборудование для термической обработки;

- оборудование для гальванопокрытий.

Станочной системой является совокупность технологического (металлорежущего) и вспомогательного оборудования, объединяемого системой управления, автоматическими механизмами и устройствами для формообразования поверхности детали, транспортирования заготовок, разделения и соединения их потоков, накопления заделов, изменения ориентации и удаления отходов [1].

Исполнительными движениями станочных систем являются движения формообразования, вспомогательные движения. К движениям формообразования относят главное движение и движение подачи, непосредственно осуществляющие процесс перемещения инструмента к заготовке и резание, образующие поверхность заданной формы, что во многом определяет эффективность и точность процессов обработки. Главным движением в станке является то движение, которое определяет скорость резания, т. е. скорость снятия стружки с заготовки. Движение подачи - движение режущего инструмента относительно заготовки в направлении движения инструмента. Например, при сверлении вращение сверла является главным движением, движение подачи является движением поступающего механизма с инструментом.

Области применения технологического оборудования исполнительных движений в металлообрабатывающем оборудовании охватывают: координатно-расточные, координатно-сверлильные, токарные, строгальные, фрезерные, агрегатные станки и автоматические линии, роботы и манипуляторы и др. Разнообразие предъявляемых к ним требований по рабочим режимам, видам позиционных циклов, точности изготовления обусловливает многообразие структур, конструкций и принципов построения.

Наиболее ответственными целевыми механизмами металлообрабатывающего оборудования являются механизмы подачи, осуществляющие пространственную ориентацию инструмента или заготовки в рабочей зоне станка. Задачи позиционирования в координатных системах (установочные и координатные перемещения) достаточно обстоятельно исследованы [2-4,24], при этом установлено заметное влияние усилия торможения движения на точность управления. Траектории движения механизмов исполнительных движений реализуются при воздействии технологических нагрузок, определяемых составляющими сил резания, совпадающими с направлением подачи. Они изменяются в процессе обработки в зависимости от вида и режимов обработки [5,6].

В зависимости от метода металлообработки, рабочего движения подачи инструмента или заготовки по рабочему циклу (быстрый подвод, рабочая подача, быстрый отвод из рабочей зоны после обработки останов) эффективность обработки определяется длительностью рабочего цикла и точностью переключения элементов рабочего цикла. Они определяют производительность, качество обработки, требования повышенного быстродействия и точности к приводам исполнительных движений.

По виду энергии приводы механизмов исполнительных движений технологического оборудования можно делить на:

- механические;

- электрические;

- гидравлические;

- пневматические;

- комбинированные (электрогидравлические, пневмогидравлические...).

Основные преимущества гидравлических приводов по сравнению с другими приводами - в возможности воспроизведения возвратно-поступательного движения без передаточных механизмов, в малой инерционности (при работе с незначительными нагрузками) и в том, что при остановке он не потребляет энергии.

Гидропривод имеет возможность бес