Разработка структурной схемы подключения компонентов системы ЧПУ.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования

 «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»

(ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН»)

Кафедра «Компьютерные системы управления»

Курсовой проект:

по дисциплине «Программирование и настройка систем ЧПУ»

на тему: «Разработка структуры системы управления для станка с ЧПУ»

Вариант – 10

Выполнил:

студент гр. ИДБ-14-02:  __________________         _______________ МатаевН.Ю.

                                             (подпись)                                (дата)                                                              

Принял

ст. преподаватель:     __________________          _______________ Лукьянов А.В.

                                              (подпись)                               (дата)                                                               

Принял

к.т.н., доцент: __________________          _______________ Мартинова Л.И.

                                              (подпись)                               (дата)                                

Москва – 2017

Оглавление

Задание на проектирование. 3

Раздел 1. Разработка структуры системы управления для станка с ЧПУ.. 4

1.1 Описание станка и его назначение. 4

1.2 Реализация в системе управления кинематической схемы станка. 4

1.2.1 Уточнение кинематической схемы станка. 4

1.2.2 Спецификация координатных осей и их параметров. 5

1.2.3. Выбор приводов для управляемых осей. 5

1.3. Решение задач автоматизации вспомогательных переходов и обслуживания станка. 5

1.4 Разработка структурной схемы подключения компонентов системы ЧПУ.. 6

1.5. Вывод по первому разделу. 8

Раздел 2. Разработка управляющей программы обработки заготовки на станке с ЧПУ.. 9

2.1. Технологическая подготовка. 9

2.1.1. Анализ формы детали и выбор технологического оборудования и системы УЧПУ.. 9

2.1.2. Выбор заготовки и определение размеров заготовки. 14

2.1.3. Разработка операционного технологического процесса. 15

2.1.3.1. Выбор схемы установки и закрепления заготовки. 15

2.1.3.2. Назначение технологических переходов. 17

2.1.3.3.Выбор инструментов. 18

2.1.3.4. Назначение режимов обработки. 19

2.1.3.5. Составление операционного эскиза и операционной карты.. 20

2.2. Разработка управляющей программы.. 21

2.2.1. Выбор координатной системы и «нулевой точки» управляющей программы.. 21

2.2.2. Разработка расчетно-технологической карты – РТК. Построение эквидистанты.. 21

2.2.3. Заполнение таблицы координат опорных точек и режимов обработки. 22

2.2.4. Разработка управляющей программы.. 23

Задание на проектирование.

Главной целью данной курсовой работы является закрепление навыковизнаний по программированию, а также выбору архитектуры систем ЧПУ, полученных на лекциях, лабораторных и практических работах по курсу «Программирование и настройка систем ЧПУ».

Задание 1

Спроектировать схему станка и структуру системы управления для станка с ЧПУ.

Задание 2

Разработать управляющую программу на языке программированияISO-7bit. Выполнить чертеж детали с указанием размеров и параметров качества обработки.

Раздел 1. Разработка структуры системы управления для станка с ЧПУ

Описание станка и его назначение.

Консольный вертикально – фрезерный станок предназначен для обработки заготовок небольших размеров, главным образом из цветных металлов и сплавов, пластмасс, и для чистового фрезерования заготовок из стали и чугуна. С помощью фрезы обрабатываются такие поверхности, как плоские, фасонные и винтовые, а также тела вращения, зубчатые колёса, резьба и так далее. В качестве фрезы могут использоваться цилиндрические, дисковые, торцовые, угловые, концевые, фасонные и другие.

Реализация в системе управления кинематической схемы станка.

Уточнение кинематической схемы станка.

                         Рис. 1. Кинематическая схема консольного вертикально – фрезерного станка

1 – станина; 2 – шпиндельная бабка; 3 – шпиндель;

Консольныйвертикальный – фрезерный станок (рис. 1) имеет вертикальный шпиндель (3), который размещен в поворотной шпиндельной головке 2, установленной на станине (1).

Спецификация координатных осей и их параметров.

Максимальная частота вращения шпинделя 8000 об/мин.

Кинематика канала:

· X - ось линейного поперечного перемещение стола: 

Максимальное перемещение по оси X - X max=800мм;

Минимальное перемещение по оси Х - X min=0,001мм;

· Y- ось вертикального перемещения шпиндельной бабки:

Максимальное перемещение по оси Y - Y max = 2000мм;

Минимальное перемещение по оси Y - Y min = 0 мм;

· Z- ось выдвижения шпинделя: 

Максимальное перемещение по оси Z - Z max = 800 мм;

Минимальное перемещение по оси Z - Z min = 0 мм;

Рабочий ход S min= 4 мм/мин, S max= 5000 мм/мин;

Холостой ход V x.x. = 10000 мм/мин

· A- ось продольного перемещения стола:

Максимальное перемещение по оси A - Amax= 800мм;

Минимальное перемещение по оси A - Amin=0,001мм.

Выбор приводов для управляемых осей.

Используются привода NCT для управляющих осей, которые осуществляют обмен информацией по протоколу EtherCAT через PCI плату EtherCAT.

Решение задач автоматизации вспомогательных переходов и обслуживания станка.

Модуль вх/вых EK1100 обеспечивает работу нижеперечисленных устройств:

1) Устройство автоматической смены инструментов, расположенное вне рабочей зоны. Выбор инструмента в любой последовательности с последующей гидромеханической фиксацией инструментального магазина осуществляется во время механической обработки.

Цикл смены инструмента происходит в следующем порядке:

· магазин поворачивается для поиска инструмента;

· рычаг магазина инструментов осуществляет смену инструмента из магазина инструментов в шпиндель;

· шпиндельная бабка движется вверх в позицию смены инструмента, автооператор в конце хода захватывает отработавший инструмент;

· для этого шпиндельная головка поворачивается на 90 в сторону инструментального магазина;

· шпиндельная бабка опускается в рабочую позицию, а автооператор переносит отработавший инструмент в свое гнездо магазина.

2) Рычаг магазина инструментов опускается, чтобы не мешать повороту магазина при поиске следующего

3) Автоматическая подача охлаждающей жидкости.

4) Датчик закрытия защитного экрана.

5) Автоматическая замена инструмента при поломке при помощи датчика.

6) Автоматическая подача смазки в салазки, к шпиндельной бабке, поворотной головке.

Разработка структурной схемы подключения компонентов системы ЧПУ.

Схема включает в себя:

· Два терминала (Аксиома, Ethernet)

· Пульт (Аксиома, Ethernet)

· Машина реального времени (МРВ)

· Сетевой коммутатор, СВИЧ

· Модульвх/вых EK1100

· PCI плата, EtherCAT

· Контроллеры приводов NCT (EtherCAT) 5шт.

Структура станка приведена в приложении ИДБ-14-02.00.01.

Описание структурной схемы станка:

Система представлена в виде трёх компьютерной архитектуры,которая состоит из компьютера реального времени, обозначенного на схеме как модуль реального времени(6), и 2х терминальных компьютеров(1).

Терминальная часть состоит из панели оператора (3), станочной панели (4), клавиатуры (5) и служит для отображения состояния системы, диалога «оператор-система ЧПУ», составления и редактирования программ, визуализации.

Станок имеет 4 координаты X,Y,Z,A управление которыми осуществляется с помощью моторов М2(11),М3,М4,М5 соответственно, и шпиндель W с мотором М1 (10).

Модуль входа – выхода EK1100(8) служит для обработки данных готовности с датчиков станка и для управления внешними устройствами.

Обратная связь происходит по средствам измерительных линеек(9), подключенных к модулю входов выходов.

В МРВ расположена плата EtherCAT (7), через которую происходит передача сигналов управления к контролерам приводов и к модулю входа – выхода.

Управление мотором шпинделяW М1,а так же моторами осей X,Y,Z,A М2,М3,М4и М5 соответственно осуществляется по протоколу EtherCAT.

Вывод по первому разделу

В данном разделе приведена разработка структурной схемы управления для станка с ЧПУ, в которой описано назначение консольного вертикально – фрезерного станка, приведена кинематическая схема станка с осями управления и их параметрами, а такжерешена задача автоматизации вспомогательных переходов и обслуживания станка иразработана принципиальная схема подключения компонентов системы ЧПУ.