Система адаптивне керування тиском у кишенях гідростатичних опор шпиндельного вузла і зусиллям натягу привода позиціонування шпинделя важкого токарного верстата

Abstract

Робота присвячена вдосконаленню теорії проектування та розробці на цій основі адаптивних гідростатичних опор нового покоління, а також розробці методів оптимального проектування шпиндельних вузлів і напрямних з такими опорами. Встановлено, що використання режимів рідинного тертя у важконавантажених вузлах є дуже актуальним для важких верстатів підвищеної точності із числовим програмним керуванням. Гідростатичні шпиндельні опори застосовуються у важких токарних верстатах, у яких необхідна точність обертання не забезпечується підшипниками кочення. Розроблено адаптивну систему керування тиском у кишенях гідростатичних опор і зусиллям натягу приводу позиціонування. Система досить простими засобами дозволяє скорегувати передавальну функцію і виключити можливість коливань. За допомогою системи значно підвищується точність і продуктивність обробки на металорізальних верстатах різного технологічного призначення. Підвищується надійність опор, так як дроселювальні елементи при роботі знаходяться в русі, що перешкоджає заростанню дроселювальної щілини. Підвищується жорсткість і несуча здатність шару мастильного матеріалу. Виключаються налагоджувальні роботи зі встановлення робочого тиску в кишенях опори. Розроблено мехатронну систему адаптивного управління тиском в кишенях гідростатичного шпиндельного вузла підвищеної точності. Розроблено адаптивні регулятори систем живлення опор зі зворотним зв'язком по положенню шпинделя. Розроблено нову конструкцію втулки гідростатичного підшипника із вбудованими ємнісними датчиками зазору.The work is devoted to improvement of the design theory and development on this basis of adaptive hydrostatic supports of new generation, as well as development of methods for optimal design of spindle assemblies and guides with such supports. It is established that the use of fluid friction modes in heavily loaded nodes is very relevant for heavy numerically controlled precision machine tools. Hydrostatic spindle bearings are used in heavy lathes, in which the required accuracy of rotation is not provided by rolling bearings. An adaptive system for controlling the pressure in the pockets of hydrostatic supports and the tensioning force of the positioning drive has been developed. The system makes it possible to adjust the transfer function and exclude the possibility of oscillations by rather simple means. By means of the system the accuracy and productivity of machining on metal-cutting machines of different technological purposes is significantly increased. The reliability of the supports is increased, since the throttle elements are in motion during operation, which prevents the throttle gap from becoming overgrown. Stiffness and load-bearing capacity of the lubricant layer are increased. Debugging work on setting the working pressure in the support pockets is eliminated. The mechatronic system of adaptive control of pressure in the pockets of hydrostatic spindle assembly with increased accuracy is developed. Adaptive regulators of support power supply systems with spindle position feedback have been developed. A new design of hydrostatic bearing sleeve with built-in capacitive clearance sensors is developed.