Acționarea electrică a mașinilor unelte

I. Generalităţi

Controlul unei maşini-unelte sau utilaj implică domenii cum ar fi tipul de acţionare, modul de control şi limitarea mişcărilor pe axe, modul de control al vitezelor (principală şi de avans), modul de selectare şi utilizare a unor facilităţi asociate procesului de lucru (dispozitive de prindere, scule) etc.

Între un nivelul de control complet manual şi unul complet automat pot fi enumerate următoarele etape:

- nivelul zero, întâlnit la primele maşini pentru aşchiere, controlate exclusiv manual;

- nivelul unu, asociat maşinilor acţionate cu ajutorul roţii hidraulice /motor cu ardere internă / motor electric prevăzut cu comandă de tipul “pornit/oprit”;

- nivelul doi include majoritatea maşinilor-unelte convenţionale caracterizate prin posibilitatea sincronizării mişcării sculei cu a piesei. Din punctul de vedere al controlului mişcărilor, decisivă este performanţa operatorului uman;

- nivelul trei este specific maşinilor care operează în cadrul unor cicluri fixe de mişcări prestabilite, bazate pe sisteme de comandă prin came, copiere hidraulică şi electrică, comandă secvenţială de tipul matrice cu fişe, tamburi cu bile etc Un exemplu tipic îl constituie liniile de transfer;

- nivelul patru include sistemele de prelucrare care asigură măsurarea dimensiunilor piesei în timpul procesului;

- nivelul cinci cuprinde gama largă a comenzii numerice.4

Numărul de componente mecanice din structura unei maşini-unelte contribuie substanţial la masa totală a acesteia şi implicit la consumul de materii prime şi energie. Cel mai bine se reflectă aceasta în relaţie cu structura şi complexitatea lanţurilor cinematice. Ca urmare, obţinerea aceloraşi deplasări ale sculei sau semifabricatului de prelucrat, utilizând lanţuri cinematice alcătuite dintr-un număr cât mai mic de componente, prin care se transmit, se reglează şi se transformă mişcările necesare generării suprafeţelor, constituie o modalitate de reducere a consumului de material.

Trecerea de la subsisteme mecanice de reglare si de transformare a miscărilor la subsisteme electrice, hidraulice sau combinate a permis scurtarea lanţurilor cinematice si, implicit, reducerea consumurilor de materiale. Utilizarea unor motoare de acţionare speciale a permis eliminarea mecanismelor mecanice de reglare a lanţurilor cinematice, aşa cum sunt cutiile de viteze şi/sau de avansuri.

Mecanismele mecanice pentru reglarea discretă a turaţiilor şi vitezelor de deplasare, chiar în condiţiile unui număr mare de trepte, măresc mult masa şi gabaritul maşinilor, fără să asigure valori optime ale parametrilor de lucru. Pierderile de viteză, randamentul energetic redus şi consumul mare de materiale pentru executarea cutiilor deviteze sunt principalele motive care argumentează reconsiderarea modului de reglare a lanţurilor cinematice. Au fost concepute şi puse în exploatare maşini-unelte la care motorul de antrenare, cu turaţie continuu reglabilă sau în trepte, este plasat direct pe arborele principal, astfel încât lanţul cinematic tradiţional, pentru preluarea mişcării de la sursă, pentru transmiterea şi reglarea acesteia, s-a redus la un număr minim de componente.

Simplificarea structurii cinematice a unei maşini-unelte se bazează pe înlocuirea în lanţul cinematic a unor elemente de structură mecanice cu motoare pas cu pas şi utilizarea calculatorului.

Figura 1.1. Schema cinematică a unei masini de danturat pe contur circular si necircular, prin mortezare cu cuţit-roată, asistată de calculator

Schema din figura 1.1 are o structură fără lanţuri cu legătură cinematică rigidă, complet necaracteristică maşinilor tradiţionale de danturat prin rulare. Lanţurile cinematice de rulare şi de avans sunt antrenate independent de la motoare pas cu pas şi sunt dotate cu traductorii necesari pentru confirmarea execuţiei corecte a mişcărilor. O astfel de masină se impune a lucra secvenţial, cel puţin din punctul de vedere al lanţurilor cinematice antrenate de motoarele pas cu pas. 2

II. Maşini electrice

O maşină electrică transformă energia electrică în energie mecanică când funcţionează în regim de motor, sau invers, energia mecanică în energie electrică, când funcţionează în regim de generator.