Портальные фрезерные станки с ЧПУ и обрабатывающие центры с ЧПУ имеют, как правило, массивные узлы с вертикальным перемещением, осуществляемым одним или несколькими приводами подач, причем вес узла в 2-5 и более раз превышает полезную нагрузку привода, обусловленную резанием. Для разгрузки приводов от веса вертикально перемещаемых узлов широко применяются различные системы уравновешивания, позволяющие резко снизить нагрузки, и как следствие, износ и деформации элементов привода, уменьшить его габариты, потребляемую мощность, повысить точность поддержания скорости и позиционирования узла. В соответствии со своим функциональным назначением уравновешивающие устройства всех видов представляют собой системы стабилизации или регулирования усилия, приложенного к уравновешиваемому узлу, при наличии возмущающих воздействий в виде изменений скоростей и вертикальной координаты узла, перемещаемого приводом подач.
Точность поддержания или регулирования уравновешивающего усилия является, таким образом, основным критерием сравнения и выбора системы уравновешивания. К числу наиболее важных критериев относятся также экономичность, надежность, массогабаритные характеристики, возможность регулировки и дистанционного управления, удобство эксплуатации.
Экономичность системы уравновешивания определяется стоимостью ее элементов и, особенно, средней потребляемой мощностью, поскольку эта система является, как правило, одной из самых мощных в станке.
Надежность системы уравновешивания станка имеет особое значение для обеспечения безопасности оператора, а также для предотвращения серьезной аварии, так как отказ этой системы может привести к падению уравновешиваемого узла.
Все известные системы уравновешивания можно разделить на 3 группы:
- механические системы уравновешивания, использующие противовесы;
- гидравлические системы уравновешивания и, значительно реже, пневматические системы;
- комбинированные системы, в которых компенсация веса уравновешиваемого узла достигается за счет противовесов, а гидравлическими средствами компенсируется момент силы веса, изменяющийся при горизонтальном смещении центра масс узла.
