Требования к электроприводу и программируемому контроллеру. Разработка функциональной схемы системы управления вертикально-фрезерным станком. Расчет и выбор электродвигателей. Анализ преобразователей частоты и датчиков перемещения. Алгоритм работы станка.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

29

Введение

Одним из путей повышения производительности металлорежущих станков является их модернизация с использованием современных средств автоматизации. А также их использование для разнообразных операций изготовления деталей в условиях серийного или массового производства.

Одним из таких примеров может служить вариант использования вертикально-фрезерного станка для плоскостного фрезерования деталей по четырем плоскостям, например, формы параллелепипеда или другой формы.

В настоящее время в машиностроении широко используются детали, содержащие сложно-профильные поверхности: формообразующие поверхности штампов, прессформ, копиры и многие другие.

К основным способам получения деталей с такими поверхностями можно отнести литье, штамповка, резание. Однако только обработка резанием, в частности фрезерование, позволяет получить параметры поверхности близкими к заданным и сократить время последующей доводки. Очень часто этот метод является единственным возможным методом, это особенно важно на данный момент, так как большинство предприятий машиностроения перешли на серийное или мелкосерийное производство. Получение деталей фрезерованием, при таком типе производства, наиболее экономически оправдано.

Типовой технологический процесс обработки сложнопрофильных поверхностей включает в себя следующие операции: заготовительная, фрезерная, доводочная. Последняя выполняется вручную, при этом трудоемкость операции определяется выходными параметрами поверхности после фрезерования. Поэтому обеспечив высокий класс шероховатости на стадии фрезерования, можно сократить время на доводку, которая является наиболее трудоемкой частью технологического процесса.

Точная обработка поверхностей металлических изделий всегда являлась важнейшей задачей тяжелого машиностроения. В связи с этим большую важность для машиностроения представляли станки, предназначенные для обработки металлических поверхностей различными инструментами, такими как фрезы, резцы, шлифовальные круги и прочие.

Вместе с развитием станкостроения возрастали требования к точностям поверхностей деталей, что привело к применению в станках новейших измерительных систем и систем управления движением. В связи с этими тенденциями приобрела большую важность такая область станкостроения как модернизация станков.

Для обработки крупногабаритных деталей используются специализированные станки, на рабочий стол которых возможно поместить деталь соответствующего размера. Однако на одном станке обычно может обрабатываться не один вид детали. Особенно это важно для крупногабаритных станков, которые имеют высокую стоимость. В связи с этим система управления подобным агрегатом должна иметь повышенную гибкость для высокоточной обработки различных видов деталей.

Высокая точность обработки деталей достигается использованием в станках различных измерительных систем. Для станков применяются различные измерительные системы: высокоточные линейки, аналоговые датчики перемещения, электронные линейки. Тенденции развития измерительных систем сводятся к максимальному использованию высокоточных электронных линеек в связи с их высокой разрешающей.

Последние тенденции развития информационных технологий сводятся к тому, чтобы максимально облегчить работу человека со станком. Все это достигается как использованием новейших программных средств, так и различных аппаратных решений, таких как эргономичный дизайн, гибкий настраиваемый интерфейс, визуализация большого количества рабочих параметров и тому подобное.

Все эти новейшие разработки и тенденции были учтены при модернизации системы управления вертикально-фрезерного станка модели 6М610.

1. Анализ существующих систем управления

1.1 Описание объекта управления

Вертикально-фрезерный станок модели 6М610 (рисунок 1.1 (приведен в приложении)) предназначен для выполнения разнообразных фрезерных работ цилиндрическими, угловыми, торцевыми, фасонными и другими фрезами. На рисунке 1.1 показаны основные элементы вертикально-фрезерного станка модели 6М610.

На станках обрабатывают горизонтальные и вертикальные плоскости, пазы, рамки, углы, зубчатые колеса, модели штампов, пресс-форм и другие детали из стали, чугуна, цветных металлов, их сплавов и пластмасс.

Вертикально-фрезерный станок модели 6М610 имеет следующие технические характеристики.

Мощность двигателя главного привода:

- вертикальной бабки - 45, 37 кВт;

- горизонтальной бабки - 30 кВт.

Наибольшее тяговое усилие привода перемещения, Н:

• стола - 6300;

• бабки вертикальной - 4000;

• ползуна вертикальной бабки - 4000;

• ползуна горизонтальной бабки - 4000.

Пределы подач, мм/мин:

• стола - 4…10000

• бабки вертикальной - 3…10000;

• ползуна вертикальной бабки - 3…6000;

• бабки горизонтальной - 3…2500;

• ползуна горизонтальной бабки - 3…1250.

Пределы частот вращения шпинделя, об/мин:

• вертикальной бабки - 4;

• горизонтальных бабок - 40…1250.

Количество механических ступеней частот вращения шпинделя:

• вертикальной бабки - 10…2000;

• горизонтальной бабки - 16.

Предельные размеры обрабатываемых поверхностей, мм:

• длина - 4000±40;

• ширина - 1250±20;

• высота - 1150±25.

Мощность приводов и высокая жесткость станков позволяют применять твердосплавный инструмент.

В станине размещена коробка скоростей. Шпиндельная головка смонтирована в верхней части станины и может поворачиваться в вертикальной плоскости. При этом ось шпинделя можно поворачивать под углом к плоскости рабочего стола. Главным движением является вращение шпинделя. Стол, на котором закрепляют заготовку, имеет продольное перемещение по направляющим салазок. Салазки имеют поперечное перемещение по направляющим консоли, которая перемещается по вертикальным направляющим станины. Таким образом, заготовка, установленная на столе, может получать подачу в трех направлениях. В консоли смонтирована коробка подач.

На вертикально-фрезерных станках применяют следующие типы фрез: торцовые, концевые, шпоночные. Фрезы изготовляют цельными или сборными с напайными или вставными ножами.

Цельные фрезы изготовляют из инструментальных сталей, корпуса напайных фрез - из конструкционных сталей; на рабочие части зубьев фрез припаивают пластинки из быстрорежущих сталей и твердых сплавов. У сборных фрез зубья (ножи) выполняют из быстрорежущих сталей или оснащают пластинками из твердых сплавов и закрепляют в корпусе фрезы различными механическими способами.

Режущее лезвие торцовой фрезы состоит из главного режущего лезвия, переходного лезвия и вспомогательного лезвия. Зуб торцовой фрезы имеет главный угол в плане, измеряемый между проекцией главного режущего лезвия на осевую плоскость и направлением подачи. Вспомогательный угол в плане составляет 5-10°. Чем меньше этот угол, тем ниже шероховатость обработанной поверхности.

Для закрепления заготовок на фрезерных станках применяют универсальные и специальные приспособления. К универсальным приспособлениям относятся прихваты, угольники, призмы, машинные тиски.

При обработке большого числа одинаковых заготовок изготовляют специальные приспособления, пригодные только для установки и закрепления этих заготовок на данном станке. Важной принадлежностью фрезерных станков являются делительные головки. Они служат для периодического поворота заготовок на требуемый угол и для непрерывного их вращения при фрезеровании винтовых канавок.

Делительная головка состоит из корпуса, поворотного барабана и шпинделя с центром. В корпусе на шпинделе жестко закреплено червячное зубчатое колесо (обычно с числом зубьев 40), находящееся в зацеплении с однозаходным червяком. Вращение шпинделю сообщают рукояткой 6. Следовательно, при одном обороте рукоятки шпиндель сделает 1/40 оборота. На переднем конце шпинделя нарезана резьба для навинчивания кулачкового патрона или поводка. Делительный лимб с отверстиями закреплен на полом валу, внутри которого расположен вал рукоятки. Для удобства пользования лимбом имеется раздвижной сектор, состоящий из двух ножек, которые устанавливают так, чтобы между ними было необходимое число отверстий на лимбе. На шпинделе закреплен лимб для непосредственного деления заготовки на части.

Винтовые канавки фрезеруют при непрерывном вращении шпинделя делительной головки, которое он получает от винта продольной подачи стола фрезерного станка через сменные колеса. Заготовку устанавливают в центрах делительной головки и задней бабки. В процессе обработки заготовка получает два движения ? вращательное и поступательное вдоль оси. Оба движения согласованы так, что при перемещении на шаг нарезаемой винтовой канавки заготовка делает один оборот.

В качестве вспомогательного инструмента применяют фрезерные оправки для закрепления фрез и передачи крутящего момента от шпинделя

на фрезу. Базой для крепления фрезы на опр...