Serwonapędy -to układy, których zadaniem jest pozycjonowanie osi. Proces pozycjonowania osi to taki sposób sterowania osią, aby przyjmowała ona ściśle określone pozycje wg zadanych parametrów ruchu, takich jak prędkość, przyspieszenie, szarpnięcie. Ruch obrotowy osi, napędzanej przez silnik serwonapędu, może być wykorzystany do napędzania mechanizmów obrotowych lub może zostać zamieniony np. za pomocą śruby pociągowej, na ruch liniowy.

Serwonapędy wykorzystać można do wielu procesów, w których istotne jest zapewnienie właściwych pozycji przyjmowanych przez mechanizmy. Przykładowo, serwonapędy mogą realizować szybki i precyzyjny posuw formy we wtryskarce, sterowanie stołem obrotowym, cięcie lub perforowanie "w locie", utrzymywanie stałego naprężenia rozwijanego lub zwijanego materiału, wiercenie, dokręcanie śrub z określonym momentem siły, przenoszenie i układanie produktów, itp.

W serwonapędach można wyróżnić 3 elementy składowe:

moduł zajmujący się pozycjonowaniem osi,

wzmacniacz dla silnika (falownik),

silnik napędzający oś.NC CNC

NC – obr zautomatyzowana, wyposażona w numeryczny układ sterowania programowego NC, który steruje w sposób progr wszystkimi ruchami w procesie obróbki, parametrami obr i czynnościami pomocniczymi

Magazyn narzędzi – gdy istnieje mechanizm do wymiany narzędzi pomiędzy zespołem roboczym obr a magazynem narzędzi.

Centrum obr – obr NC zapewniająca w jej zakresie wykonanie w 1 zamocowaniu przedmiotu dużej liczby zabiegów obr za pomocą różnych narzędzi, aby uzyskać przedmiotw pełni lub w dużej części obrobiony.

Cechy charakterystyczne obrabiarek sterowanych numerycznie: - niezależne, serwomechanizmowe, indywidualne napędy posuwu dla każdej sterowanej osi; - indywidualne, elektroniczne układy pomiarowe położenia lub przemieszczenia dla każdej sterowanej osi; - w większości spotykanych obrabiarek NC, automatyczne urządzenie do wymiany narzędzi, a również i przedmiotów; - przekładnie śrubowo-toczne z obrotową śrubą lub nakrętką do napędu ruchów posuwowych; - prowadnice toczne, hydrostatyczne lub ślizgowe z materiałów o dużej stałości współczynnika tarcia; - głowice i magazyny wielonarzędziowe; - jeden lub więcej suportów narzędziowych; - automatycznie i zdalnie sterowany konik; - konstrukcja typu „compact”, zajmująca niewielką powierzchnie użytkową; - mechaniczne usuwanie wiórów do pojemnika

Różnice między NC a obr konwencjonalną: - duża sztywność statyczna i dynamiczna oraz dobre tłumienie drgań; - całkowite wyeliminowanie napędów posuwu z wspólnym silnikiem i 3-4 stopniową skrzynką posuwów oraz z zakleszczaniem prowadnic w żądanym położeniu; - eliminowanie nieregulowanych silników prądu przemiennego z napędów głównych; - wyposażenie obrabiarki NC w magazyny narzędziowe i zmieniacze narzędzi; - automatyzacja wymiany przedmiotów obrabianych; - automatyczny nadzór obróbki na obrabiarce NC; - sterowanie numeryczne osi napędu głównego; - narzędzia obrotowe napędzane niezależnie

Cechy char. tokarek NC i CNC: - rosnąca liczba osi sterowanych numerycznie; - sterowana numerycznie oś napędu wrzeciona; - sterowana numerycznie podtrzymka; - narzędzia obrotowe napędzane i głowice kątowe; - wrzeciona przechwytujące; - automatyczny nadzór narzędzia skrawającego; - skośne usytuowanie łoża tokarki

Automaty tokarskie wielowrzecionowe NC cechy: - indywidualne, niezależne, serwomechanizmowe napędy poszczególnych osi automatu; - numerycznie sterowane ruchy wszystkich suportów narzędziowych; - zachowują charakterystyczne cechy tradycyjnych automatów wielowrzecionowych

Charakt cechy CNC do tokarek: - 27 osi NC, a w przypadku automatów wielowrzecionowych do 20 i więcej; - praca równoległa dla niezależnych interpolowanych ruchów suportów na 2 oddzielnych prowadnicach; - sterowana numerycznie oś C napędu głównego; - funkcja „stałej prędkości skrawania” realizowana przez dostosowywanie prędkości obr wrzeciona do aktualnej średnicy toczenia; - swobodne przyporządkowywanie wartości korekcji poszczególnym narzędziom; - możliwość równoczesnego uwzględniania wielu wartości korekcji; - automatyczny nadzór zużycia ostrza; - graficzne wspomaganie programowania obrabiarek CNC

Frezarki NC: - magazyn narzędzi; - mechanizm automatycznej wymiany narzędzi pomiędzy magazynem i wrzecionem; - mechanizm automatycznej wymiany przedmiotów; - przestawialne położenie osi wrzeciona z takimi samymi funkcjami dla obu położeń

Charakt cechy obr do uzębień NC: - równoczesne sterowanie numeryczne z interpolacją w 6 i więcej osiach; - zachowanie odpowiedniej synchronizacji poszczególnych elementów obrabiarek; - zastąpienie sztywnych, zależnych łańcuchów kinematycznych niezależnymi serwomechanizmowymi napędami posuwu

Zawory – sterują przepływem cieczy w układzie napędu hydraulicznego, dzielimy na ciśnieniowe (np.: bezpieczeństwa, przelewowe, kolejności działania, redukcyjne, różnicowe, proporcjonalne) i natężeniowe (np.: odcinające, rozdzielacze, zwrotne, dławiące, upustowe)

.Silniki hydrauliczne lub siłowniki – zamieniają energię hydrauliczną z pomp z powrotem na energię mechaniczną, podobnie jak pompy, dzielimy na wyporowe i wirowe.

Interpolator jest urządzeniem, które umożliwia sterowanie ruchem dwóch lub więcej niezależnych mechanizmów posuwu tak, aby ruch wypadkowy (ruch złożony ) odbywał się pomiędzy dwoma kolejnymi punktami - zdefiniowanymi w kolejnych wierszach programu technologicznego - po torze, którego zarys ( kształt) zależy od konstrukcji interpolatora.

Spotyka się następujące konstrukcje interpolatorów :

liniowy

• kołowy

• paraboliczny

mieszany np. liniowo-kołowy

Konstrukcja interpolatora decyduje o zarysie toru łączącego dwa kolejne zaprogramowane punkty . Interpolator jest blokiem funkcjonalnym, który występuje tylko w tych sterowaniach, które mogą. zapewnić ruch złożony, czyli w sterowaniach kształtowych .

Informacja wyjściowa z interpolatora w postaci jednego lub kilku oddzielnych sygnałów przekazywana jest do serwomechanizmu posuwu . Są to układy automatycznej regulacji, przemieszczania zespołu roboczego obrabiarki. Serwomechanizm posuwu zapewnia zrealizowanie z określoną dokładnością wartości zadanej przemieszczenia, czyli przemieszczenie zespołu roboczego do ściśle określonego punktu. Serwomechanizmy posuwu mogą pracować ze sprzężeniem zwrotnym położeniowym lub bez sprzężenia Pod tym względem dzieli sieje na :

• serwomechanizmy w układzie otwartym ,czyli bez wykorzystaniem sprzężenia zwrotnego

• serwomechanizmy w układzie zamkniętym ,czyli z wykorzystaniem sprzężenia

zwrotnego

Obrabiarki sterowanie numerycznie tnz. wyposażone w układ sterowania numerycznego NC (zwykły ) lub CNC (komputerowy ) , wykonują zautomatyzowany program pracy, który obejmuje sterowanie wszystkimi ruchami zespołów roboczych, parametrami obróbki oraz właściwymi dla danej obrabiarki czynnościami pomocniczymi. W celu zwiększenia stopnia automatyzacji takich obrabiarek i lepszego dostosowania ich do wymagań elastycznego wytwarzania są. one wyposażone w wiele dodatkowych urządzeń, takich jak : podajniki pręta lub urządzenia załadowcze, dodatkowe jednostki

napędowe, zaciski uchwytów i elementów mocujących, głowice rewolwerowe z narzędziami obrotowymi. przenośniki wiórów itd.

PRZYKŁAD TOKARKI UCHWYTOWEJ ZE STEROWANIEM NUMERYCZNYM

TYPU CNC

Program pracy obrabiarki zaprogramowanej w układzie CNC jest przekazywany do rozdzielacza informacji R, z którego informacje dotyczące pomieszczeń są kierowane do interpolatora I, a informacje dotyczące czynności pomocniczych do układu pamięci CP. Interpolator formuje określone ciągi impulsów elektrycznych, wysyłanych do układów porównujących UPz i UPx (liczników rewersyjnych ), gdzie następuje ich porównanie z sygnałami od przetworników obrotowo-impulsowych połączonych z silnikami napędowymi Ez i Ex. W zależności od różnicy między wartością zadaną a wartością rzeczywistą drogi posuwu jest generowany przez wzmacniacz WS sygnał sterujący silnikami napędowymi posuwów .Ruch posuwowy jest realizowany tak długo jak występuje uchyb między dwoma wielkościami. Napędy ruchów posuwu wzdłużnego i poprzecznego są realizowane od oddzielnych silników prądu stałego Ez i Ex, które bezpośrednio napędzają przekładnie śrubowe toczne suportu wzdłużnego 5UP.W i suportu poprzecznego 5UP.P . Sześciopozycyjna głowica nożowa GN umożliwia zamocowanie narzędzi służących do obróbki powierzchni zewnętrznych i otworów . Zmiana położenia głowicy narzędziowej oraz jej zaciskanie, podobnie jak zacisk uchwytu tokarskiego UT, odbywają się hydraulicznie od zasilacza hydraulicznego ZH . W napędzie ruchu głównego wrzeciona zastosowano sprzęgła elektromagnetyczne 5i, 5z, 53 , 54 i 65 , umożliwiające automatyczną zmionę położenia dwójki i trójki sprzęgłowej, oraz koła wymienne Za, Zb ( pięć par) przekładni gitarowej i dwójka przesuwna sterowana ręcznie dźwignią A, która pozwala nastawić wybrany zakres sterowanych automatycznie prędkości obrotowych wrzeciona .

Przeciągarka, obrabiarka skrawająca służąca do przeciągania (przepychania). Podstawowym elementem przeciągarki jest suwak poruszający się po prowadnicach, ciągnący (pchający) zamocowany do niego przeciągacz (przepychacz).

Struganie, rodzaj obróbki skrawaniem za pomocą noża strugarskiego lub dłutowniczego. Rozróżnia się struganie: pionowe (dłutowanie) i poziome wzdłużne (ruch główny wykonuje przedmiot obrabiany, ruch posuwowy - narzędzie) oraz poprzeczne (narzędzie wykonuje ruch główny, przedmiot obrabiany - okresowy ruch posuwowy).

• Zawory sterujące przepływem (czynnika energii) w układzie napędu hydraulicznego

Oprócz tych elementów niezbędne są również elementy pomocnicze: przewody łączące, zbiorniki, filtry, akumulatory hydrauliczne, chłodnice lub podgrzewacze, a także przyrządy do pomiaru ciśnienia, natężenia przepływu itd.

Zalety układów hydraulicznych:

• możliwość uzyskania bardzo dużych sił, przy małych wymiarach urządzeń

• możliwość uzyskania bezstopniowej zmiany prędkości ruchu

• możliwość użycia małych sił do sterowania pracą ciężkich maszyn

• możliwość zdalnego sterowania

• możliwość zastosowania mechanizacji i automatyzacji ruchów

• dużą trwałość elementów układów hydraulicznych oraz łatwość ich wymiany

Do wad należy zaliczyć:

• trudności związane z uszczelnieniem elementów ruchowych; wszelkie nieszczelności powodują przedostawanie się powietrza do obiegu, a to z kolei powoduje zakłócenia pracy układu

• duże straty energii na pokonywanie oporów przepływu

- zawory ciśnieniowe spełniające następujące zadania:

• zawory bezpieczeństwa zabezpieczają układy hydrauliczne przed zbyt wysokim ciśnieniem

• zawory przelewowe utrzymują określone ciśnienie w układzie hydraulicznym

• zawory kolejności działania utrzymują określone ciśnienie przed zaworem niezależnie od ciśnienia za zaworem

• zawory redukcyjne utrzymują określone ciśnienie za zaworem niezależnie od zmian ciśnienia przed zaworem

• zawory różnicowe utrzymują stałą różnicę ciśnień przed i za zaworem

• zawory proporcjonalne zapewniają stały stosunek ciśnień przed i za zaworem

- zawory natężeniowe spełniają następujące zadania:

• zawory odcinające zamykają lub otwierają przepływ cieczy

• zawory rozdzielcze zwane też rozdzielaczami hydraulicznymi, kierują ciecz do odpowiednich przewodów i odbiorników

• zawory zwrotne przepuszczają strumień cieczy tylko w jednym kierunku

• zawory dławiące sterują w sposób ciągły natężeniem przepływu cieczy

• regulatory przepływu dwudrogowe zapewniają stałe natężenie przepływu, niezależnie od zmian ciśnienia w instalacji

• regulatory przepływu trójdrogowe sterują natężeniem przepływu, kierując w razie potrzeby część strugi cieczy do bocznego odgałęzienia

Niewątpliwą cechą przemawiająca na korzyść napędów pneumatycznych jest prosta i niezawodna konstrukcja, szczególnie podczas realizowania ruchu liniowego. Element wyjściowy napędu uzyskuje dość dużą prędkość, dochodzącą do 1 m/s, przy przemieszczeniach liniowych oraz 60 obr/min przy obrotowych. Zasilane mogą one być ze standardowej, przemysłowej sieci sprężonego powietrza o ciśnieniu 0,5 – 0,6 MPA. Napędy te mogą pracować ponadto w środowisku agresywnym i zagrożonym pożarem. Posiadają duzy współczynnik sprawności, około 80%, dużą niezawodność oraz trwałość, mały stosunek masy napędu do uzyskanej moc, są odporne na wibracje, a ich cena jest stosunkowo niska.

Do wad napędów pneumatycznych zaliczyć należy niestałość prędkości członu wyjściowego napędu przy zmianach obciążeń, spowodowaną ściśliwością czynnika roboczego, ograniczoną liczbę punktów pozycjonowania (najczęściej dwa), konieczność wyhamowania członu wyjściowego napędu w końcowej fazie ruchu, gdyż jego uderzenia przy dużej prędkości w twardy zderzak (np. denko cylindra siłownika) powodują znaczne przeciążenia dynamiczne, głośną prace napędu.