Автоматизация управления широкоуниверсальным фрезерным станком

Анализ базовой модели широкоуниверсального фрезерного станка, обоснование модернизации. Кинематический расчет привода главного движения. Функциональная схема СЧПУ. Разработка цикла позиционирования. Силовые и иные расчеты деталей и механизмов привода.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО "Тульский государственный университет"

Кафедра Автоматизированные станочные системы

Выпускная квалификационная работа бакалавра

Направление 220200 «Автоматизация и управление»

Тула, 2008

Аннотация

Целью работы является автоматизация управления широкоуниверсальным фрезерным станком. Базовой моделью для модернизации является станок 6А76.

Для решения поставленной задачи:

- произведен кинематический расчет привода главного движения, обеспечивающий 16 вариантов частот вращения шпинделя в диапазоне от 50 до 1600 об/мин;

- предусмотрено автоматическое переключение передач с помощью электромагнитных муфт;

- предусмотрены автономные приводы подач, приводимые в движение двигателями постоянного тока;

- разработана электрическая схема подключения ЧПУ, а также электрическая схема электроавтоматики станка.

Так же произведен силовой и прочностной расчет деталей и механизмов привода главного движения. Расчет производился при помощи программы САПР ПГД для ЭВМ (разработана в ТулГУ на кафедре АСС Савушкиным В.Н.), которая позволяет автоматизировать обработку большого объема формальных процедур переработки информации, а так же дает возможность внесения изменений в проект практически на любой стадии и без ограничения их объема.

Содержание

Введение

1 Анализ базовой модели станка и обоснование модернизации

2 Кинематический расчет привода главного движения и анализ кинематики станка

2.1 Выбор марки электродвигателя

2.2 Построение структурной сетки и ДЧВ привода

2.3 Описание разработанной конструкции узла

2.4 Анализ кинематики станка

3 Функциональная схема СЧПУ

3.1 Описание СЧПУ «Электроника НЦ-80 (МС2101)»

3.2 Определение разрядности и объема ОЗУ

4 Схемы электроавтоматики и подключения СЧПУ к станку

4.1 Электрическая принципиальная схема электроавтоматики станка

4.2 Реализация схемы подключения СЧПУ

4.3 Реализация комплекса вспомогательных М-функций и S-функций дискретного изменения скорости привода главного движения

5 Разработка цикла позиционирования

5.1 Алгоритм цикла позиционирования

5.2 Блок-схема алгоритма

6 Силовые и иные расчеты деталей и механизмов привода главного движения

6.1 Расчет мощности на валах

6.2 Расчет крутящих моментов на валах

6.3 Определение минимальных диаметров валов

6.4 Расчет передач на прочность

6.5 Выбор электромагнитных муфт

6.6 Расчет опорных реакций, статической и динамической грузоподъемности подшипников и изгибающих моментов вала

6.7 Расчет сечений сплошного вала на статическую прочность и выносливость

6.8 Расчет шпинделя

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Металлорежущие станки, наряду с прессами и молотами, представляют собой тот вид оборудования, который лежит в основе производства всех современных машин, приборов, инструментов и других изделий. До 95% деталей на машиностроительных заводах обрабатывается на металлорежущих станках. Количество металлорежущих станков, их технический уровень и состояние в значительной степени характеризует производственную мощность страны.

Функционирование и развитие производственной сферы страны, обеспечение выпуска качественной и конкурентоспособной продукции немыслимо без совершенствования действующих и внедрения новых технологий, модернизации технологических машин и оборудования, перехода к принципиально новым технологическим системам, к технике новых поколений, дающей наивысшую эффективность. Для обеспечения этого должен придаваться приоритетный характер развитию машиностроения и его сердцевины - станкостроения, должно уделяться первостепенное внимание таким катализаторам научно-технического прогресса, как вычислительная техника, приборостроение, электротехника и электроника.

Современные экономические условия обуславливают частую смену выпускаемой продукции. Быстрая смена выпускаемой продукции весьма эффективно обеспечивается так называемыми гибкими автоматизированными производствами, включающими станки с ЧПУ, обрабатывающие центры, промышленные роботы, другие машины и оборудование с использованием микропроцессорной техники, ЭВМ. Перспектива таких производств - превращение их из автоматизированных в автоматические, поскольку автоматизация всех стадий производственного процесса является одним из важнейших стратегических направлений научно-технического развития.

В данной работе обеспечивается модернизация широкоуниверсального фрезерного станка модели 6А76, а именно автоматизация управления.

Модернизация станка целесообразна, если в результате удается повысить его производительность, качество выпускаемой продукции, расширить технологические возможности и увеличить надежность станка, обеспечить условие труда и безопасность работы.

Модернизация, связанная с автоматизацией управления приводами станка, оправдывает себя по нескольким параметрам:

во-первых, снижается брак деталей, вызванный субъективными факторами;

во-вторых, автоматизация позволяет снизить травматизм на производстве;

в-третьих, автоматизация работы позволяет снизить время на обработку деталей.

1 Анализ базовой модели станка и обоснование модернизации

Широкоуниверсальный фрезерный станок 6А76 предназначен как для горизонтального фрезерования изделий цилиндрическими, дисковыми, фасонными и другими фрезами, так и вертикального фрезерования торцевыми, концевыми, шпоночными и другими фрезами под различными углами. Универсальный фрезерный станок 6А76 предназначен для использования в инструментальных и механических цехах мелкосерийного и индивидуального производства.

Технические характеристики универсального фрезерного станка 6А76

Рабочая площадь поверхности вертикального стола, мм	250х630
Перемещение стола, мм: продольное вертикальное	450 380
Наименьшее и наибольшее расстояние от оси горизонтального шпинделя до съемного углового стола, мм	80…460
Наибольшее перемещение шпиндельной бабки, мм	300
Наибольшее расстояние от торца вертикального шпинделя до плоскости съемного стола, мм	380
Перемещение вертикального шпинделя (вверх - вниз), мм	80
Наибольший угол поворота вертикально головки, град	±90
Конус вертикального и горизонтального шпинделей	40
Габаритные размеры станка, мм	1200х1240х1780
Масса станка, кг	1050

Со станком поставляются принадлежности, необходимые для работы и обслуживания станка: вертикальная шпиндельная головка, хобот с серьгой, угловой горизонтальный стол, тиски, патрон цанговый с цангами, оправка и набор инструмента.

Органы управления

1 - Рукоятка включения быстрого перемещения суппорта и шпиндельной бабки

2 - Рукоятка включения продольной и вертикальной механической подач основного стола

3 - Маховик ручного перемещения основного стола в продольном направлении

4 - Маховик ручного перемещения основного стола в вертикальном направлении

5 - Рукоятка набора скоростей

6 - Рукоятка зажима шпиндельной бабки

7 - Квадрат зажима гильзы вертикального шпинделя

8 - Гайка зажима вертикальной шпиндельной головки

9 - Винт вертикальной установки вертикальной шпиндельной головки

10 - Рукоятка включения механической подачи шпиндельной бабки

11 - Винты зажима хобота шпиндельной бабки

12 - Рукоятка включения скоростей

13 - Маховик ручной подачи шпиндельной бабки

14 - Рукоятка реверса подачи при реве...