Kopiowanie elektryczne

Kopiarki mechaniczne mają szereg wad, wśród których przede wszystkim trudno jest wykonać szablony ze stali o wysokiej twardości. Ponadto mechaniczne kopiowanie wymaga przeniesienia znacznych sił, które powodują odkształcenia sprężyste trzpienia lub wałka kopiującego oraz połączeń łączących go z narzędziem. Zmniejsza to precyzję obróbki.

Kopiowanie elektryczne pozwala na wykorzystanie szablonów z miękkich, łatwych w obróbce materiałów (drewno, gips, plastik, blacha, aluminium, karton). Wcześniej obrobiona część może również służyć jako szablon. Ta część jest zwykle frezowana, aby nieprawidłowości obróbki nie powtarzały się na kolejnych wykonanych częściach elektrokopii.

Zasada działania najprostszych elektrokopiarek pokazano na ryc. 1. Na tym schemacie przedmiot obrabiany 1 jest obrabiany przez wrzeciono 3 z frezem palcowym 2, urządzenie frezujące 4 jest połączone z głowicą kopiującą za pomocą sztywnego połączenia 5. …

Podpory i prowadnice sworznia są takie, że boczny nacisk na sworzeń kopiujący jest przekształcany w przemieszczenia osiowe sworznia głowicy kopiującej.Szablon 9 znajduje się na stole 10, na którym jest również zamontowany przedmiot obrabiany. Napęd 11 w sposób ciągły przesuwa stół w kierunku wskazanym strzałką. Ten kanał jest nazywany głównym lub głównym kanałem.

Ryż. 1. Elektryczny frez

Ryż. 2. Trajektorie palca śledzącego

Kolejne urządzenie 12 przesuwa głowice kopiujące i frezujące w kierunku pionowym. Ten kanał nazywa się śledzeniem. Sterowanie jest skonstruowane w taki sposób, że gdy styk 13 jest otwarty, urządzenie 12 przybliża palec kopiujący do szablonu. Kiedy styk 13 jest zamknięty, urządzenie 12 odsuwa palec śledzący od szablonu. Kiedy styk 13 jest otwarty, ruch palca kopiującego 8 rozpoczyna się do przodu w kierunku wzoru 9.

Gdy wchodzi w kontakt ze wzorem, palec 8 głowicy kopiującej jest odciągany, dźwignia 14 jest obracana, a styk 13 jest zamykany. Głowica kopiująca zaczyna się cofać. Palec kopiujący 8 jest usuwany z szablonu 9 i otwierany jest styk 13. Następnie palec kopiujący ponownie zbliży się do szablonu i ze względu na ciągłość kanału prowadzącego szablon przesunie się, a palec kopiujący dotknie szablonu w innym punkt.

W wyniku okresowych postępów i odwrotów palca kopiującego przy ciągłym posuwie prowadzącym, palec kopiujący opisuje swoją trajektorię piły, owijając ją wokół szablonu (ryc. 2, a). Ta sama trajektoria jest opisana w odniesieniu do przedmiotu obrabianego przez obracający się nóż 2 mocno połączony z głowicą kopiującą 6 (patrz ryc. 1).

Na końcu suwu posuwu wzdłużnego posuw poprzeczny jest aktywowany automatycznie. Nóż i palec kopiujący są przesuwane w kierunku prostopadłym do płaszczyzny rysunku (ryc. 2, b).Podawanie ołowiu zostaje odwrócone, a kołek śledzący i obcinarka zaczynają się poruszać w przeciwnym kierunku. W takim przypadku palec przesuwa się wzdłuż nowej formy wzoru objętości, a frez wykonuje nowy ruch wzdłuż zakrzywionej powierzchni części. Część jest przetwarzana w kilku przejściach. Najpierw wykonuje się obróbkę zgrubną. Następnie wykończenie odbywa się według tego samego wzoru. Nierówności są następnie wygładzane za pomocą narzędzia ściernego.

Podobną metodę można zastosować do obróbki korpusów obrotowych za pomocą generatorów krzywoliniowych lub kształtów stopni na tokarkach do elektrokopiowania. Kopie takich maszyn mają tylko dwa kanały: wiodący (podłużny) i śledzący (poprzeczny). Podczas procesu kopiowania zmieniany jest tylko jeden z dwóch wzajemnie prostopadłych kanałów. Takie kopiowanie nazywa się kopiowaniem jednoosiowym. W przypadku kopiowania jednoosiowego obróbka krawędzi równolegle do następnego kierunku posuwu nie jest możliwa.

Ryż. 3. Trójpozycyjna głowica kopiująca

Ryż. 4. Głowica kopiująca indukcyjna

Zastosowanie głowicy kopiującej dwustykowej (Rys. 3), zwanej trójpozycyjnej, pozwala również na sterowanie posuwem ołowiu, także wtedy, gdy oba styki głowicy kopiującej są rozwarte. Gdy palec kopiujący takiej głowicy nie styka się z powierzchnią szablonu, styk 1 zamyka się pod działaniem sprężyny 3. W takim przypadku palec przesuwa się do szablonu, a nóż do części. Przesyłanie potencjalnych klientów jest wyłączone. Kiedy palec zostanie dociśnięty do wzoru, styk 1 otwiera się, ruch palca do przodu zostaje zatrzymany i rozpoczyna się podawanie ołowiu. W takim przypadku czubek palca kopiującego odsuwa się od szablonu, styk 1 zamyka się ponownie i rozpoczyna się nowy ruch palca kopiującego w kierunku szablonu.

Ten naprzemienny ruch palców do wzoru iw prawo będzie kontynuowany do punktu A, punktu przegięcia krzywej wzoru. W tym momencie posuw wzdłużny w wyniku zmiany kierunku nachylenia profilu prowadzi do zwiększenia nacisku na palec kopiujący i zamknięcia styku 2. W takim przypadku układ sterowania zapewni cofnięcie profilu głowica kopiująca i palec odsuną się od szablonu. Styk 2 otworzy się i ponownie włączy się posuw wzdłużny itp. Tak więc w trójpozycyjnej głowicy kopiującej kontur jest omijany przez naprzemienne ruchy wzdłużne i poprzeczne. Kopiowanie za pomocą głowicy trójpozycyjnej, w której posuw kontrolowany jest w obu współrzędnych, nazywamy kopiowaniem dwuwspółrzędnym.

Prędkość obrotowa silników elektrycznych rozpatrywanych układów nie zmienia się podczas procesu kopiowania. Wielkość posuwu ustawia się poprzez zmianę łańcuchów kinematycznych.

Głowice kopiujące podłączone do obwodu niskiego napięcia (zwykle 12 V). Wynika to zarówno z niewielkiej odległości między stykami, jak i chęci ograniczenia niszczenia styków na skutek iskrzenia. Czułość głowicy kopiującej oraz wielkość szczeliny między stykami determinowana jest zastosowanym układem dźwigniowym oraz bezwładnością podajnika.

Kolejnym etapem rozwoju elektrokopiowania były indukcyjne głowice kopiujące... W takiej głowicy (rys. 4) każde położenie palca kopiującego odpowiada położeniu twornika 1 umieszczonego pomiędzy rdzeniami 2 i 3. Cewki 4-7 są umieszczone na środkowych prętach tych rdzeni. Każdy rdzeń z dwoma uzwojeniami tworzy transformator. Cały system nazywa się transformatorem różnicowym.

Uzwojenia pierwotne 4 i 7 są połączone szeregowo i są włączone do sieci prądu przemiennego; uzwojenia wtórne 5 i 6 są ze sobą połączone więc np. itp. v. skierowany w przeciwnych kierunkach. Gdy kotwica 1 znajduje się w położeniu środkowym, np. itp. c. uzwojenia wtórne są zrównoważone. Zbliżenie twornika do jednego z rdzeni prowadzi do tego, że strumień magnetyczny w nim wzrasta, podczas gdy w drugim rdzeniu maleje. Otrzymana różnica w e. itp. c. uzwojenia wtórne służą do płynnej regulacji napędów o zmiennym posuwie.

Dwupozycyjne i trójpozycyjne głowice kopiujące zazwyczaj działają ze sprzęgłami elektromagnetycznymi, które włączają, wyłączają i odwracają wszystkie posuwy. Uproszczony schemat ideowy kopiarki z głowicą trójpozycyjną pokazano na ryc. 5. Gdy palec kopiujący nie dotyka szablonu, styk 1 zamyka się. W takim przypadku włącza się przekaźnik zasilacza śledzącego 1PC i cewka RVP1 zasilacza wiodącego. Gdy sprzęgło elektromagnetyczne MB jest włączone, jest ono podawane do przodu (w kierunku szablonu). Przekaźnik RVP ma dwie cewki RVP1 i RVP2 i jest aktywowany, gdy jedna z nich jest załączona. W tym przypadku cewka RVP1 jest włączona, a styk RVP jest otwarty.

Gdy palec znacznika dotknie powierzchni znacznika, styk 1 otworzy się i posuw do przodu zostanie zatrzymany. Dodatkowo zostaje wyłączona cewka RVP1, zwarty styk otwierający RVP, załączone złącze ML i uruchomiony zostaje lewy zasilacz (po załączeniu złącza MP uruchamia się prawy zasilacz). W tym przypadku palec kopiujący porusza się.

Jeśli nacisk na palec kopiujący zostanie zmniejszony, styk ponownie się zamknie, a palec kopiujący wsunie się we wzór.Jeżeli profil wzoru jest taki, że przemieszczenie powoduje wzrost nacisku na palec kopiujący, wówczas styk 2 zamyka się, kolejny przekaźnik 2PC mocy śledzenia i RVP2 cewki przekaźnika RVP. Spowoduje to włączenie sprzęgła MH i rozpoczęcie odsuwania palca kopiującego od wzoru. Jeśli przełącznik P zostanie przesunięty w górną pozycję, zamiast podawania w lewo, nastąpi posuw wzdłużny w prawo.

Elektryczne głowice kopiujące i sprzęgła elektromagnetyczne stosowane w uniwersalnych kopiarkach maszynowych. Błędy kopiowania mieszczą się zazwyczaj w przedziale 0,05-0,1mm. Maszyny domowe przeznaczone specjalnie do elektrokopii posiadają indukcyjne głowice kopiujące i podajniki, których prędkość jest regulowana automatycznie.

Ryż. 5. Schemat tokarki do elektrokopiowania

Ryż. 6. Zasilacze do elektrokopii

W przypadku stosowania napędów o zmiennym posuwie, w celu zapewnienia dokładnego kopiowania, wysokiej wydajności i czystości powierzchni konieczne jest, aby styczna posuwu do konturu była wielkości stała i niezależna od kąta nachylenia profilu. Niech kontur do skopiowania będzie okręgiem (ryc. 6):

gdzie sx i sy to odpowiednio wiodące i końcowe emisje, mm/min.

Jeżeli wynikowy wektor prędkości posuwu jest styczny do konturu, to

Tak więc, aby uzyskać najwyższą dokładność i produktywność, posuwy muszą być zmienne i wzajemnie powiązane.

Kopiowanie kontrolne z głowic kopiujących bezkontaktowych odbywa się w funkcji przesunięcia palca kopiującego względem jego położenia neutralnego.Ponieważ gdy nie ma przesunięcia, kołek śledzący i nóż znajdują się w tych samych pozycjach, sterowanie w funkcji przesunięcia palca jest sterowaniem według rozbieżności między położeniem palca i noża (sterowanie proporcjonalne).

W celu poprawy jakości obróbki, oprócz sterowania przez niewspółosiowość, wprowadza się sterowanie szybkością zmian niewspółosiowości (z pochodnej przemieszczenia po czasie). Dzięki tej kontroli różnicowej system szybciej reaguje na każdą zmianę nachylenia profilu kopiarki i zwiększa się dokładność przetwarzania.

Oprócz sterowania w funkcji rozbieżności iw jej funkcji pochodnej sterowanie stosuje się również w funkcji całki rozbieżności w czasie (sterowanie całkowe). W tym przypadku pod uwagę brana jest nie tylko wielkość rozbieżności, ale także czas, w jakim ona wystąpiła. W takim przypadku system nabywa właściwość, w przypadku braku dodatkowych poleceń, do poruszania się w tym samym kierunku, co na poprzednim odcinku drogi. Ten ruch jest podobny do startu. Kontrola integralna pozwala w przypadku stałego nachylenia profilu na wykonywanie kopiowania bezstopniowego ze stałą pozycją palca kopiującego.W przypadku ostrych zmian obrysu szablonu działanie kontroli integralnej zostaje zneutralizowane poprzez działanie regulatora różnicowego.

W sterowaniu kombinowanym suma trzech napięć jest podawana do specjalnego układu elektronicznego proporcjonalnie do wartości niedopasowania, jego pochodnej i całki po czasie, a napędy mocy są sterowane w funkcji tych wszystkich trzech wartości.W takim przypadku można zmniejszyć liczbę błędów przetwarzania.

W branży maszyn do cięcia metalu na maszynach uniwersalnych i specjalistycznych instalowane są różne hydrokopiarki. Stosowane są zarówno stałe, jak i zmienne urządzenia posuwowe, a napęd hydrauliczny umożliwia proste zapewnienie płynnej regulacji posuwu w szerokim zakresie.

Systemy hydrokopiowania są szybkie. Mogą zapewnić kopiowanie jednoosiowe i dwuosiowe. Systemy hydrokopiarki z powodzeniem konkurują z elektrycznymi w dokładności przetwarzania. Obecnie w lokalnych zakładach inżynieryjnych pracuje duża liczba elektrokopiarek i hydrokopiarek. Kopiowanie elektryczne umożliwia wykonanie obróbki i zgodnie z rysunkiem umieszczonym w maszynie, która służy zamiast kopiarki.