Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.
Результат поиска
Наименование:
Курсовик Применения металлорежущих станков с числовым программным управлением в машиностроении, требования к их качеству и надёжности. Проектирование устройства ЧПУ для управления фрезерными станками на базе кремневых интегральных микросхем третьего поколения.
Информация:
Тип работы: Курсовик.
Предмет: Схемотехника.
Добавлен: 14.10.2009.
Год: 2009.
Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%
Описание (план):
39 Проектирование схемы поддержания постоянства контурной скорости
Содержание
Введение
1. Конструктивно - технологическая часть
1.1 Список принятых сокращений
1.2 Общие сведения
1.3 Конструкция
1.4 Техническая характеристика
2. Блок задания скорости
2.1 Назначение вычислителя БЗС
2.2 Значения скорости в БЗС
2.3 Состав БЗС
2.4 Принцип работы БЗС
3. Схема ППКС
4. Выбор и обоснование замены элементной базы
5. Техника безопасности
6. Безопасность жизнедеятельности
6.1 Освещение
6.2 Шум
6.3 Вибрация
6.4 Электробезопасность
7. Перечень программных средств
7.1 Аппаратные средства
7.2 Программные средства
Заключение
Список используемой литературы Введение
За последние годы значительно повысился уровень автоматизации серийного производства в машиностроении за счет широкого применения металлорежущих станков с числовым программным управлением. Опыт эксплуатации таких станков во многих отраслях машиностроения убедительно показал, что при осуществлении определенного комплекса организационно-технич ских мероприятий, необходимых для внедрения станков с ЧПУ, и при оптимальном использовании их возможностей, эти станки дают значительные преимущества по сравнению с универсальными.
Сменились поколения электронных устройств ЧПУ, принципиально изменились их возможности, что накладывало отпечаток на конструкцию и функциональность самого объекта управления - металлорежущего станка. Это, в свою очередь, ставило новые задачи перед разработчиками устройств ЧПУ. В результате подобного взаимообусловленного развития возникли высокосовершенные устройства ЧПУ, построенные по структуре ЭВМ, а также создало высокопроизводительн е технологическое оборудование с ЧПУ, в том числе технологические модули, автоматизированные технологические ячейки, автоматические линии, автоматизированные участки и др.
Прогресс во всех областях техники в несколько увеличил номенклатуру изделий, ускорил их моральное старение. Число типов и типоразмеров машин и изделий в настоящее время резко возросло. Повысились требования к их качеству и надёжности, возникла необходимость в изготовлении большего числа опытных, экспериментальных и специализированных машин. Следствием этого явилось увеличение доли единичного и мелкосерийного производства в общем объеме производства.
Применение систем ЧПУ в станках является наиболее эффективным средством повышения машинного времени и автоматизации мелкосерийного производства, что обеспечивает высокую технико-экономическу эффективность его и позволяет организовать централизованную подготовку программ обработки, которые легко могут размножены и переданы с одного центра на любые заводы. Научно-технический прогресс предъявляет также повышенные требования и к уровню подготовки специалистов, особенно по профессиям, связанным с новой техникой.
Опыт использования станков с ЧПУ показал, что эффективность их применения возрастает при повышении точности, усложнения условий обработки при многоинстументальной многооперационной обработке заготовок с одного останова. Большое преимущество обработки на станках с ЧПУ заключается также в том, что значительно понижается роль ручного труда, сокращается потребности в квалифицированных станочниках-универса ах, изменяется состав работников металлообрабатывающих цехов. Функции оператора значительно упрощаются и сводятся к установки детали на станок, снятию её со станка и смене инструментов, при этом устраняются ошибки оператора при установке координат благодаря автоматическому позиционированию.
Современное производство немыслимо без оборудования устройством ЧПУ. Число станков с ЧПУ непрерывно растет, быстрыми темпами развивается и видоизменяется само числовое управление, что позволило расширить технологические возможности оснащенного им оборудования, повысить точность обработки, сократить время обработки.
Расширению области применения станков с ЧПУ должна также способствовать их постоянно повышающаяся надёжность, что снижает эксплутационные расходы, сокращает простой, а в конечном итоге ведёт к уменьшению необходимого количества станков. Технический процесс сегодня неразрывно связан с широким внедрением в производство средств вычислительной техники. На машиностроительных заводах работают десятки тысяч станков с ЧПУ. На их основе создаются производственные системы и участки, управляемые от ЭВМ.
Повышение эффективности производства и качества продукции в значительной степени определяется созданием машин, позволяющих осуществить комплексную автоматизацию технологических процессов в машиностроении. Комплексная автоматизация предполагает применение самоуправляемых машин для основных и вспомогательных операций, а также использование средств вычислительной техники для планирования, организации и управления производственными процессами. Комплексно-автоматиз рованные производства характеризуются применением систем машин.
Осуществление комплексной механизации и автоматизации производства позволяет существенно улучшить условия труда в производственной сфере. Повышение эффективности общественного производства возможно только путём его автоматизации и механизации, оснащения высокопроизводительн ми станками с числовым программным управлением и промышленными работами.
Стремление увеличить количество продукции, выпускаемой с помощью станков с ЧПУ, ускорить сменяемость изделий в машиностроении и избежать дефицита операторов станков привело к появлению гибких производственных модулей и гибких производственных систем, представляющих собой сочетание многооперационных станков с ЧПУ, роботизированных транспортных средств и микроэлектрических систем управления, областей разветвления гибкой структурой. Благодаря применению гибких производственных моделей и систем решается проблема круглосуточного использования оборудования, открываются возможности практической реализации «безлюдной технологии» 1. Конструктивно - техническая часть
1.1 Список принятых сокращений
БЗС - блок задания скорости
БП - блок питания
БРРВС - блок регистров рабочих ввода скорости
ББЗВС - блок буфер регистр ввода скорости
БР - блок реле
ГТС - генератор тактов и стробов
ИМС - интегральная микросхема
КИ - круговая интерполяция
ЛИ - линейная интерполяция
ПО - пульт оператора
ППКС - плата поддержания постоянство контурной скорости
РН - регистр накопитель
РРп - рабочий регистр подачи скорости
СДПК - схема дешифратора порядка кода
СС - схема сравнения
СОТП - схема определения тормозного пути
СУД - схема управляемого делителя
СТгП - схема триггера переполнения
ТТЛШ - транзисторно-транзис орная логика Шотки
УВВ - устройство ввода - вывода
ЧПУ - числовое программное управление
ЭВМ - Электронно-вычислител ное устройство
NC - ЧПУ с обработкой на станке программы, заданной в цифровом коде, ввод программы как правило с перфоленты 1.2 Общие сведения
Данное устройство ЧПУ относится к устройствам ЧПУ третьего поколения. Оно построено на базе кремневых интегральных микросхем третьего поколения. Такие устройства характеризуются только одним потокам интерполяции направленным от программы к рабочим органам станка. Перемещение рабочих органов станка не контролируется и не сопоставляется с перемещением, заданным в программе. В принципе они обеспечивают меньшую точность обработки, по сравнению с замкнутыми устройствами, однако они имеют ряд преимуществ:
- отсутствие цепей обратной связи;
- простота конструкции;
- высокая надёжность;
- наличие быстроходных и надёжных шаговых двигателей.
По своим функциональным возможностям данное устройство ЧПУ может относиться к классу NC, то есть происходит запоминание информации только на один кадр. Оно может обеспечить достаточно большую скорость перемещения рабочих органов станка, а также широкий диапазон регулируемых скоростей. Это устройство применяется для управления фрезерными станками средних размеров с автоматической сменой режущего инструмента, и используется для обработки деталей сложной конструкции. Устройство может работать в ручном и автоматическом режиме. Оно оснащено цифровой информацией и позволяет вводить технические вспомогательные команды, а также коррекцию на длину и радиус режущего инструмента. Устройство обеспечивает постоянство контурной скорости и осуществляет линейную и круговую интерполяцию по методу цифровых дифференциальных уравнений. 1.3 Конструкция
Данное устройство ЧПУ построено по принципу цифровых модулей и осуществляет переработку информации аппаратным способом. Конструктивно устройство ЧПУ, рисунок 1, выполнено в виде двух частей, размещенных в специальных шкафах:
- вычислитель А;
- устройство управления шаговым приводом Б.
Вычислитель является основной частью устройства и предназначен для ввода информации с перфоленты или переключений пульта оператора, для преобразования вводимой информации к виду необходимому для интерполирования, к выполнению линейной и круговой интерполяции с выдачей сигнала в устройство привода, индикации номера кадра, коррекции управляющей технической операции станка с других операций.
Вычислитель является одним из основных частей устройства и предназначен для управления технологическими станками, индикации геометрической информации, номера кадра и технологических команд и других функций приведенных ранее. В состав вычислителя входит:
- блок входных реле;
- блок индикации;
- вычислитель;
- БЗС
- УВВ;
- фотосчитывающее устройство;
- блок памяти S;
- интерполятор;
- выходной блок;
- генератор тактов и стробов;
- блок питания;
- устройство управления шаговым двигателем.
Блоки входных и выходных реле предназначены для связи станка с устройством ЧПУ. Они воспринимают и передают информацию в двоично-десятичном коде на станок с УВВ и со станка в УВВ.
Блок индикации осуществляет индикацию номера кадра инструмента ИНТ и БЗС. Одновременно можно индицировать содержимое только одного регистра.
Вычислитель имеет несколько пультов управления, например, пульт оператора, пульт коррекции и другие. Пульт оператора расположенный на передней панели вычислителя, задаёт режим работы. Ряд операций блок выполняет совместно с блоком регистров. Пульт коррекции служит для набора величин коррекции на длину при линейной интерполяции и на радиус, при круговой интерполяции. Величина коррекции набирается переключателями в виде четырёхзначных чисел и поступает в дешифратор. Затем в двоично-десятичном коде оно записывается в регистр ввода-вывода.
БЗС обеспечивает формирование сигналов, частота следования которых соответствует заданной скорости перемещения рабочего органа станка; поддержание постоянства контурной скорости в случае перемещения режущего инструмента по криволинейным траекториям; поддержку режима разгона; поддержку режима торможения.
Рабочая подача может достигать 4800 мм/мин. В блоке задания скорости предусмотрен автоматический разгон и торможение рабочего органа станка, а также автоматическое вычисление тормозного пути в соответствии с заданной скоростью. Время разгона в пределах от 1,1 до 2,1 сек.
УВВ обеспечивает считывание и дешифрацию управляющей информации, также контроль по паритету и структуре кадра, преобразует часть информации из двоично-десятичного в двоичный код, производит ручной ввод ряда данных, вводит информацию в интерполятор и БЗС ,в блоке цифровой индикации, технологической информации на блок реле.
УВВ включает в себя фотосчитывающую приставку и блок регистров ввода, управления и памяти. Фотосчитывающая приставка обеспечивает считывание информации с перфоленты блока управления. Скорость считывания не менее трёхсот строк в секунду. Блок регистров ввода предназначен для ввода информации с одной строки в регистр ввода и до прихода следующей контрольной строки на четность и дешифровки некоторых команд.
Блок памяти включает в себя блоки памяти основных команд (N,S,T) и блоки памяти вспомогательных команд (L,N). Блоки памяти L-номер и координата коррекции, N-номер кадра, хранит номер кадра, выполняет необходимые операции на пульте и выводит её по соответствующей координате.
Блок памяти S-скорость главного движения, T-номер сигнала,M- вспомогательная функция, используется для хранения информации технических команд на релейные регистры.
Интерполятор является основной частью вычислителя. Интерполятор осуществляет коррекцию по длине и по диаметру режущего инструмента.
Генератор тактовых стробов используют в организации работы всех работ вычислителя. Блок питания предназначен для питания всех устройств ЧПУ.
Устройство управления шаговым приводом содержит пульт контроля, блоки управления шаговым двигателем, блоки фиксации регистров. Оно предназначено для преобразования, формирования и усиления сигналов, поступающих и интерполируемых в сигналы управления шаговыми привадами станка.
УУШП может работать в двух режимах:
- «Работа» - по сигналу интерполятора, используемых при автоматическом управлении станка;
- «Проверка» - по сигналам автоматического генератора, используемого при настройки и проверки работоспособности устройства.
В процессе работы металлорежущего станка фотосчитывающее устройство осуществляет построчное считывание информации с перфоленты, закодированной в коде ISO-7bit, и направляет её в УВВ. Последнее обеспечивает контроль и предварительную обработку считываемой информации. Информация из УВВ поступает в зависимости от её назначения, блок реле, устройство задания скорости и интерполятор. 1.4 Техническая характеристика
Интерполяция ……….………линейная и кругов
Дискретности, м………0,01
Точность интерполяции………...одна дискретна без
накопления ошибок
Способ задания геометрической
информации………...приращен я
Величина отрезка прямых
заданных по одной координате, ед.………...999,999
Число управляемых в
программе координат:
- при ЛИ……….3
- при КИ……….2
Программоноситель.………. ..восьмидорожечная
перфолента, шириной
25,24 мм
Время непрерывной работы………16 часов
Устройство обеспечивающее
цифровую информацию………...номер коррекции
десятичных разрядов - 2
Устройство обеспечивает информация состояния
«Технологических останов», «Работа», и т.д.
Устройство обеспечивающее
коррекцию с учётом………..длины и радиуса инструмента
Величина коррекции с учетом
длины и радиуса для прямолинейного
контура, ед. дискреты………...999
Радиус гладкого, ед. дискреты………255
Рабочая скорость, мм/мин, Гц……….от 0,1 до 4800
В режиме ручного управления
заданная с пульта станка, Гц………...5, 50, 400, 8000
Устройство предусматривающее
ручное измерение скорости подач от
заданного значения………...4500
Выдача сигналов по адресам в
двоично-десятичном коде через
контактное реле……….S, M, T
Устройства обеспечивает
следующие режимы работы:
- «Установка устройства в
исходное состояние»;.……….СБРОС
- «Ручной набор информации
по адресам I, S, K, X, Y»;.………РУЧНОЙ ВВОД
- «Отработка от программы
только технологической информации
по адресам S, M, T»;...……… ОТРАБОТКИ
ТЕХНОЛОГИИ
- «Автоматический режим
выполнения программы»;………АВТОМАТ
- «Работа по программе в
автоматическом режиме с остановом
в конце кадра»;..………ПОКАДРОВАЯ РАБОТА
- «Управления от пульта станка
безразмерными перемещениями и
установка рабочего органа в исходное
состояние»;.………РУЧНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
- « Автоматический поиск кадра
набранное на переключателях ПО»………...ПОИСК КАДРА Устройство функционирует при
температуре……….. от +5 до +400с
Относительная влажность, %………..65±15
Наработка на отказ, час………630
Потребляемая мощность, кВт………..1,5
Двухшкафное исполнение, кг………..450
Одношкафное исполнение, кг……….400
39
Рисунок 1 - Структурная схема устройства ЧПУ 2. Блок задания скорости
2.1 Назначение вычислителя БЗС
Вычислитель БЗС предназначен для:
- формирования сигналов, частота следования которых соответствует заданной скорости подачи;
- поддержание постоянства контурной скорости;
- обеспечение режимов разгона и торможения с автоматическим определением момента начала торможения. 2.2 Значения скорости в БЗС
В БЗС значение скорости подачи поступает четырьмя двоично-десятичными разрядами. В соответствии с кодом ISO, третий разряд служит для записи двух старших разрядов скорости. Четвёртый разряд служит для формирования режима предусматривающее торможение до фиксируемой скорости (240 мм/мин) в конце кадра.
Диапазон рабочих подач, обеспечиваемых устройствам от 0,1 до 4800 мм/мин. Скорость подач от 0,1 до 1,0 мм/мин задаются с шагом 0,1 мм/мин.
БЗС обеспечивает:
- возможность ступенчатого изменения скорости в пределах от 20% до 120% через 10% с помощью переключателя КОРРЕКЦИЯ % СКОРОСТИ, расположенного на ПО;
- постоянство контурной скорости с точностью до ± 6%;
- автоматический разгон (время разгона от нуля до максимального выполненного варианта);
- автоматическое торможение;
- вычисление тормозного пути, в соответствии с заданной скоростью;
- в режиме « Ручного управления», установку фиксированных величин скорости подачи с пульта управления, станка;
- изменение максимальной величины подачи, задаваемой на пульте станка;
- изменение величины подачи 240 мм/мин или 30 мм/мин, устанавливаемой от датчиков TX, TY, TZ в режиме выхода рабочих органов станка в нулевое положение. Изменение величины подачи достигается путем установки объемных перемычек в плате «Регистра ввода скорости», согласно таблице 1;
- изменение времени разгона до максимальной величины рабочей подачи путем установки объемных перемычек в «Плате сумматоров и ППКС», согласно таблице 1.
Таблица 1 - Коммутационные цепи
2.3 Состав БЗС
В состав БЗС входят следующие блоки:
- блок буфера регистра ввода скорости, предназначен для хранения информации о значении скорости подачи;
- блок рабочий регистра ввода скорости, предназначен для хранения информации о скорости отрабатываемого кадра;
- рабочий регистр подачи скорости, предназначен для записи скорости подачи в мм/мин;
- регистр накопитель, предназначен для формирования необходимой частоты выходного сигнала;
- схема определения тормозного пути, служит для определения момента начала торможения, путем сравнения тормозного пути с числами, записанными в РР и РН;
- схема дешифратора процента скорости, предназначена для введения ручной коррекции и скорости подач в зависимости от положения переключателя на ПО;
-схема сумматора служит для сложения и вычитания чисел;
- узел поддержания постоянства контурной скорости, предназначен для поддержания постоянства контурной скорости с точностью ± 6 %;
- схема дешифратора порядка кода, устанавливается с какими стробами две тетрады мантиссы А3, А4 должны передавать на схему сравнения;
- схема управляемого делителя, предназначена для поддержания постоянства контурной скорости;
- схема сравнения предназначена для потетрадного сравнения скорости из БРРВС со скоростью сформированной в рабочем регистре интегратора РРПС;
- схема сумматора четырех триггеров, предназначена для промежуточного хранения информации;
- схема триггера переполнения служит для промежуточного хранения информации. 2.4 Принцип работы БЗС
Информация скорости подачи, заданна четырьмя двоично-десятичными разрядами, поступает из УВВ в регистр ввода скорости БЗС, который состоит из:
- одиннадцатиразрядного буферного регистра скорости;
- одиннадцатиразрядного регистра рабочего;
- шифра ввода скорости;
- шифра порядка скорости;
- схема сравнения скорости.
Импульсом «Запись РБ» значение скорости в двоично-десятичном параллельном коде записывается в РБ, который состоит из трёх триггеров для записи порядка скоростей, из восьми триггеров для записи двух старших десятичных разрядов скорости.
По сигналу «Запись РР», приходящему из узла управления БЗС, информация из РБ переписывается в РР, который служит для хранения информации скорости отработки кадра и состоит аналогично РБ из трёх триггеров порядка скорости и восьми триггеров двух старших десятичных разрядов скорости. С триггеров порядка скорости информация поступает на дешифратор порядка скорости и, в зависимости от поступающего на дешифратор строба подаёт разрешение на выходные вентили. Условия, по которым формируется разрешение на выдачу с выходных вентилей младшей или старшей тетрады скорости РР приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Условия формирования скорости в РР
Порядок скорости
Строб
Тетрада РР
001
1
2
100
2/1
2/1
101
3/2
2/1
110
4/2
2/1
111
5/2
2/1
С выходных вентилей значение скорости поступает на схему сравнения, на которой происходит потетрадное сравнение скорости, сформированной в рабочем регистре интегратора РР. Результат сравнения каждой тетрады записывается сигналом «4т» в триггер разгона или триггер торможения, которое импульсом «1т /\ 2ст \/ ОС» предварительно устанавливается в положение «0». Если значение скорости, поступившее в РР больше скорости сформированной в РР интегратора, то «1» записывается в триггер разгона, если меньше в триггер торможения. При равенстве этих скоростей триггеры остаются в нулевом положении.
При ручном вводе скорости с пульта управления ввода от программы блокируется, на интегратор ручного ввода скорости поступает информация о перемещении, при нажатой кнопке, какой - либо из координат и одном из четырёх фиксируемых значений скорости подачи.
Импульсом «4ст /\ 5ст» скорости информация перезаписывается в двоично-десятичном коде в РР, таблица 3.
Таблица 3 - Скорость подачи.
Скорость, мм/мин
Порядок скорости
Мантисса скорости
3
100
00011
30
101
0011000
240
110
00100100
4800
111
01001000
При установке подвижных органов станка в положение «0» из узла управления через интегратор ручного ввода скорости в РБ поступает информация о максимальной величине скорости подачи. По сигналу с датчиков, находящихся на станке, вначале происходит торможение до скорости 240 (30), затем до скорости 3 мм/мин и по сигналу Х(0), Y(0), Z(0) происходит блокировка шагов БЗС по соответствующей координате.
Преобразование скорости, заданной в мм/мин, в соответствующую частоту производится в интеграторе скорости, соответствующей рисунку 2.
39
Рисунок 2 - Интегратор скорости
Интегратор скорости состоит:
- рабочего регистра скорости;
- регистра накопителя скорости;
- двоично-десятичного сумматора.
Нулевой блок предназначен для формирования управляющих сигналов БЗС при установке рабочих органов в исходное положение при ручном управлении.
Вычислитель имеет несколько пультов управления: и т.д.................
