Реферат: Станки с программным управлением

Реферат: Станки с программным управлением

СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

1.1. Перспективы применения станков с ЧПУ и ПР в металлообрабатывающем производстве.

В настоящее время станки с программным управлением (ПУ) и промышленные роботы (ПР) нашли широкое применение. Внедрение станков с ЧПУ является одним из главных направлений автоматизации средне- и мелкосерийного производства.

В станках с ЧПУ сочетается гибкость универсального оборудования с точностью и производительностью станка-автомата. В результате внедрения станков с ЧПУ происходит повышение производительности труда, создаются условия для многостаночного обслуживания. Подготовка производства переносится в сферу инженерного труда, сокращаются её сроки, упрощается переход на новый вид изделия вследствие заблаговременной подготовки программы, что имеет большое значение  в условиях рыночной экономики.

На станках с ПУ целесообразно изготовлять детали сложной конфигурации, при обработке которых необходимо перемещение рабочих органов по нескольким координатам одновременно, а также детали с большим количеством переходов обработки. На этих станках можно изготовлять детали, конструкция которых часто видоизменяется.

Применение станков с ЧПУ и ПР позволяют решить ряд социальных проблем:

·    улучшение условий труда рабочих-станочников;

·    значительно уменьшить долю тяжелого ручного труда.

Опыт эксплуатации станков с ЧПУ выявляет следующие преимущества:

1)  снижение требований к квалификации оператора-станочника;

2)  упрощение и сокращение количества технологической оснастки;

3)  повышение производительности станков.

Тенденции развития станков с ЧПУ:

        создание УЧПУ с применением микро-ЭВМ на микропроцессорах, применение в электроавтоматике станка с ЧПУ микроэлектроники, введение в систему станка диагностических устройств;

        широкое внедрение автоматизированных самоприспосабливающихся (адаптивных) устройств, обеспечивающих оптимизацию управления и обработки деталей;

        создание УЧПУ, управляющих как отдельными станками, так и группой станков. Управление от ЭВМ комплекта станков и роботов, складов, транспортных линий и контрольных устройств, обеспечивающих коррекцию погрешностей станков, планирование и контроль за работой производственного участка;

        внедрение автоматизированных приводов с большим диапазоном бесступенчатого регулирования частоты вращения шпинделя и применение более совершенных преобразователей и двигателей.

Станки для единичного и мелкосерийного производства оснащены в основном УЧПУ с оперативным ПУ. В этом случае работа на станке может осуществляться без заранее подготовленной управляющей программы, которую оператор или наладчик создают непосредственно на рабочем месте, используя кнопки, клавиши и переключатели. Программу запоминает УЧПУ, а затем многократно воспроизводит.

В крупносерийном производстве станки с ЧПУ компонуют в гибкие производственные системы (ГПС), гибкие производственные линии (ГПЛ) и участки (ГАУ). При этом станки должны иметь характерные черты, позволяющие встраивать из в ГПС, их УПУ должны общаться, то есть передавать и получать информацию с ЭВМ более высокого ранга, а сами станки должны обладать свойствами автоматизированной переналадки при обработке деталей широкой номенклатуры.       

1.2. Назначение и область применения станка.

Токарный станок  с оперативной системой управления предназначен для механической обработки деталей тел вращения в полуавтоматическом цикле.

Станок может не пользоваться при обработке различных деталей из различных материалов таких как жаропрочные, легированные, алюминиевые и магниевые сплавы, а также для обработки стали и чугуна. Выполняемые операции на станке разнообразны контурное точение, растачивание, подрезка торцов, сверление осевых отверстий деталей, обработки поковок, нарезания различных резьб, как наружных так и внутренних с различным шагом (включая с увеличивающем и уменьшающем шагом), а также поперечные резьбы.

Обработка ведется по программе, заложенной в память системы с пульта управления, с магнитной ленты или ЭВМ, а также из библиотеки управляющих программ в энергонезависимой памяти устройства ЧПУ.

Токарный станок с ЧПУ имеет жесткое литое основание. На нем установлена станина, электродвигатель главного движения, стамухи смазки направляющих каретки к шпиндельной бабке. Станина станка имеет коробчатую форму с поперечными ребрами  П – образного профиля и закаленные шлифованные направляющие. На станине станка устанавливаются шпиндельная бабка, каретка, приводы продольной подачи и задняя бабка.

Для базирования каретки на станке передняя направляющая имеет форму не равномерной призмы, задняя направляющая плоская. Задняя бабка базируется на станке по малой задней призматической направляющей и по плоскости на передней направляющей .

На станке установлена шпиндельная бабка имеющая три диапазона регулирования, переключаемая в ручную. Шпиндель станка смонтирован в коническом двухрядном и однорядном подшипниках, которые регулируются при сборке узла и не требуют регулировки вовремя эксплуатации.

Привод продольного перемещения включает шариковую передачу ВГК, опора винта, двигатель постоянного тока, а также датчик обратной связи, соединенный с винтом через муфты. Привод поперечного перемещения аналогичен приводу продольного перемещению.

На станке используется 8–ми позиционная автоматическая головка с горизонтальной осью поворота и инструментальным на 8 радиальных и осевых инструментов (блоки под инструменты)

На станке предусмотрена возможность подключения индикатора контакта тока БВ-247400000-07. Этот используется при встраивании станка в ГПМ.

Пульт управления смонтирован на поворотном кронштейне, закрепленным на основании станка и поворачиваемом при наладке станка в удобное положение. На пульте смонтированы панели с органами управления станком.

1.3. Основные технические характеристики станка.

Технические характеристики:

1.4. Основные технические характеристики УЧПУ

Проектируемый станок оснащен системой ЧПУ типа МС2101.05-021 (Электроника НЦ-81). Это популярная система ЧПУ с линейно круговой интерполятором. Она обеспечивает большие технологические возможности станку, позволяет овеществлять широкий сервис управляющих программ, а так же реагирует на первичные сбои и неисправности как в самой системе ЧПУ, так и  в системах станка.

Система ЧПУ имеет следующие характеристики:

Управляющая программа  (УП) обработки деталей состоит из последовательных кадров. Формат кадра (обобщается по ГОСТу 20999-78)

№04. G02.X+053.Z+053.R+053.I+053.J+053.K+053

{F023; F05}.E034.S+04.T04.D02.M02.P08.Q08.H04.L04.(I.F)

Формат дополнительных буквенных адресов:

A+053. B+053. C+053. U+053. V+053. W+053. J+053. Y+053.

Назначение основных буквенных адресов:

N- номер кадра;

G- подготовительная функция; 

X, Z- геометрические данные по осям X и Z в абсолютном задании и приращении;

U, W- геометрические данные по осям X и Z в приращении;

R- радиус дуги;

I, K- координаты центра окружности, геометрические данные по осям X и Z;

S- частота вращения шпинделя, скорость резания;

H- количество повторов управляющей программы;

T- функция инструмента, № инструмента, № корректора;

D- номер корректора;

M- вспомогательная функция;

L- вызов управляющей подпрограммы;

P, Q- номе первого и последнего кадра некоторой части управляющей программы;

F, E- функция подачи, шаг резьбы;

A, B, C, J, V, Y, O- дополнительные параметры циклов и управляющих программ.

Подготовительные функции G разбиты на 2 группы.

В первую группу входят построчные G функции не требующие буквенных адресов в качестве параметров, во вторую G функции, требующие буквенных адресов в качестве параметров, а также постоянные циклы.

Вспомогательные функции М также делятся на 2 группы. В первую группу входят М функции,  выполняемые  до  перемещения,  во  вторую  после перемещения. Некоторые М функции должны быть запрограммированы в электронной автоматике.

В кадре под адресом L можно указать вызов управляющей программы. До 4 цифр следующих после L, указывают номер УП.

В одном кадре можно записать:

·     F, E- значение подачи (шаг резьбы);

·     Любое количество G функций из группы настроенных;

·     Функции Т или функции D;

·      До шести М-функций, выполняемых до перемещения;

·     S функцию;

·     Одну функцию G из группы основных;

·     До четырех М-функций, выполняемых после перемещения;

·     L- функцию (вызов подпрограммы) и после нее любые буквенные адреса в качестве параметров.

Примечание: рассказывать возможности системы можно очень долго, да и переписывать инструкции по программированию в этом разделе не требуется. Более дательная проработка некоторых возможностей ЧПУ, а также программирование управляющей программы будет рассмотрено по данному разделу.

2.1 Состав станка.

В состав станка с оперативной системой ЧПУ входят:

1.    Основание.

2.    Станина.

3.    Суппортная группа.

4.    Бабка шпиндельная.

5.    Патрон механизированный.

6.    Ограждение подвижное.

7.    Головка автоматическая.

8.    Ограждение неподвижное

9.    Бабка задняя.

10.  Привод пиноли задней бабки

11.  Монитор УЧПУ

12.  Пульт УЧПУ

13.  Кронштейн пульта УЧПУ

14.  Привод продольного перемещения.

15.  Разводка комунекаций.

16.  Лампа местного освещения.

2.2. Смазка станка, периодичность, материалы.

            Система смазки состоит из двух систем:

- Система автоматической централизованной дозированной смазки опор качения всех подвижных узлов, шариковых чаек, шестерён коробки скоростей, подшипника поворота стола.

- Система периодической консистентной смазки подшипников, зубчатых зацеплений.

Применяемые масла и их заменители.

Смазочные материалы                                           Заменители

1 Жидкие смазки                                        Индустриальное И12А

Турбинное 22П                                                         Индустриальное И20А

Индустриальное И12А

Индустриальное И20А

2. Консистентная смазка

Циатим - 203                                                   Литол 24

2.3.1 Описание устройства и работы узла.

Шпиндельная бабка- расположена в проёме портальной стойки и предназначена для рабочих ускоренных перемещений шпинделя вдоль оси У и передачи на него крутящего момента от двигателя главного движения.

В состав шпиндельной бабки входят следующие узлы:

1. Коробка скоростей;

2. Устройство шпиндельное;

Подробно мы рассмотрим следующие узлы: коробка скоростей, гидроцилиндр переключения скоростей, устройство шпиндельное.

Коробка скоростей.

Предназначена для передачи крутящего момента электродвигателя главного движения на шпиндельное устройство станка.

В чугунном корпусе коробки скоростей смонтированы на радиальных подшипниках выходной вал с зубчатой полумуфтой для сцепления со шпиндельным устройством и зубчатым колесом и выходной вал с подвижным блоком зубчатых колёс и ведомым шкивом зубчатоременной передачи.

Понижение и повышение оборотов производиться при помощи переключения зубчатого блока в два крайних положения.

Подшипник расположенный на блоке предназначен для соединения с поводком механизма переключения скоростей.

Устройство шпиндельное.

Шпиндель с коническим отверстием для точной установки и закрепления инструмента смонтирован в жесткой гильзе на двух опорах качения.

Передняя устанавливается в гильзе с легким предварительным натягом. Задняя устанавливается с зазором.

Захват хвостовика инструмента осуществляется цангой установленной во втулке.

Перемещение и разжим цинги осуществляется штревелем имеющим канал для обдува воздухом конуса шпинделя.

Усилие зажима инструмента создается пакетом тарельчатых пружин.

Усилие отжима передается от гидроцилиндра через гайку, имеющую коническую рабочую поверхность.

2.3.2 Возникновение неисправностей, причина их возникновения и методы устранения

2.3.3. Возможные конструктивные изменения.

В конструкции шпиндельной бабки, можно уменьшить нагрузку на первый вал (которая возникает при ременной  передачи от электродвигателя) за счет внедрения дополнительного стакана с подшипниками.

Можно взять другой тип и размер подшипников. Это подтверждено расчетами.

Можно конструктивно уменьшить размеры венцов некоторых подшипников

Стопоры регулировочных гаек (снабженных пружинами) зафиксировать клеем.

Так же было бы целесообразно изменить конструкцию подшипниковых крышек коробки скоростей. С целью уменьшения материалоемкости и сохранения трудоемкости изготовления.

2.3.5.    Регулировка узла

Регулировка коробки скоростей производится за счет гидроцилиндра переключения скоростей.

Регулирование I механической ступени.

Переместить шток гидроцилиндра скоростей в крайнее положение от шпиндельной бабки. Ослабить гайки б.к.в сместить его в крайнее положение от шпиндельной бабки. При помощи одной из гаек выставить зазор между торцом б.к.в и шайбой в пределах 0.9...1.1 мм.

Перемещать б.к.в по пазу планки к шпиндельной бабке до появления сигнала в контроллере системы ЧПУ, затем дополнительно сместить б.к.в к шпиндельной бабке на 0.5...1мм.

Затянув вторую гайку. Проверить зазор между торцом б.к.в и шайбой. Произвести переключение скоростей и вернуть шток в исходное положение, контролировать наличие сигнала.

Регулирование II механической ступени.

Переместить шток гидроцилиндра переключения скоростей в крайнее положение к шпиндельной бабке. Ослабить гайки б.к.в и сместить его в крайнее положение к шпиндельной бабке.

При помощи одной из гаек выставить зазор между торцом б.к.в и шайбой в пределах 0.9...1.1 мм

Перемещать б.к.в по пазу планки к шпиндельной бабке до появления сигнала в контроллере системы ЧПУ, затем дополнительно сместить б.к.в к шпиндельной бабке на 0.5...1мм.

Затянув вторую гайку. Проверить зазор между торцом б.к.в и шайбой. Произвести переключение скоростей и вернуть шток в исходное положение, контролировать наличие сигнала.