Учебно-методический комплекс специальные технологии для специальности: 030600 технологии и предпринимательство




Сторінка1/7
Дата конвертації24.04.2016
Розмір0.99 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7


ЕЛАБУЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет технолого-экономический
Кафедра технической механики и машиноведения

Учебно-методический комплекс


СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

для специальности: 030600 – технологии и предпринимательство



Елабуга 2009

УДК 62


ББК 30. 6

О 26


Печатается по решению редакционно-издательского совета ЕГПУ


Обухова Л.К.

О 26 Специальные технологии: учебно-методический комплекс / Л.К. Обухова. – Елабуга: Изд-во ЕГПУ, 2009. – 51 с.
Обсужден и одобрен на заседании кафедры технической механики и машиноведения «3» сентября 2009 г, протокол № 1.

Одобрен на УМС факультета «23» октября 2009 г. протокол № 2

Утвержден на УМС ЕГПУ «19» ноября 2009 г. протокол № 3
Предназначен для студентов специальности 030600 «Технологии и предпринимательство».

УДК 62


ББК 30.6

© ЕГПУ, 2009



    1. РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ


ЦЕЛЬ ДИСЦИПЛИНЫ:

в области основной образовательной программы:

• сформировать системные представления об организации современного производства, как актуальной научно-технической и организационной задаче;

• формировать представления об основных методах, средствах, направлениях и перспективах решения задачи автоматизации производства;

• раскрыть сущность современного производственного процесса как объекта автоматизации;

• сформировать устойчивые знания о теоретических основах, методах и средствах организации современного производства с элементами автоматизации;

• изучить методы составления управляющих программ для обработки деталей на станках с ЧПУ;

• изучить стандартные технологические процессы обработки деталей на станках с ЧПУ.

в области междисциплинных связей:

• расширить знания и умения полученные студентами при изучении базовых предметов, таких как : «Математика», «Физика», «Материаловедение», «Сопротивление материалов», «Теория машин и механизмов», «Машиностроительное черчение», «Детали машин», «Электротехника», «Информатика», «Металлорежущие станки», «Обработка материалов резанием и режущий инструмент», «Взаимозаменяемость, стандартизация и сертификация».



в области профессиональных компетенций:

• сформировать системные знания о культуре мышления, обобщения, анализа, постановке цели и выбора путей ее достижения;

• сформировать знания о применении методов теоретического и экспериментального исследования в образовательной и профессиональной деятельности;

• определить значимость своей будущей профессии;



• изучить основы речевой профессиональной культуры и способы применения современных методик и технологий для обеспечения качества учебно-воспитательного процесса конкретного учебного учреждения и профессиональной деятельности.
СОДЕРЖАНИЕ:

Введение. Роль машиностроения и автоматизации производства в развитии энергетической, металлургической и других отраслей промышленности. Зависимость развития машиностроения от уровня автоматизации станочного парка.

Общие сведения о станках с ЧПУ. Виды станков с ЧПУ. Основные детали и механизмы станков. Общие сведения о системах управления. Международное обозначение устройств ЧПУ.

Особенности обработки деталей на станках с ЧПУ. Проектирование технологического процесса обработки детали. Выбор заготовки.

Понятие о базах и их выбор. Виды опор, зажимов и их условное обозначение. Способы закрепления и установки деталей на станках. Принцип единства баз.

Выбор режимов резания. Особенности назначения режимов резания для обработки на станках с ЧПУ. Зависимость скорости резания от износа и экономической стойкости инструмента. Хрупкое разрушение.

Режущий инструмент для станков с ЧПУ. Требования, предъявляемые к режущему инструменту. Инструментальные материалы. Выбор геометрии инструмента. Сменные многогранные пластины и их классификация.

Обработка на станках с ЧПУ. Токарные станки моделей 16К20Ф3С5 и 16К20Т1. Значения буквенных адресов в управляющих программах. Составление программ обработки деталей на станке модели 16К20Т1. Программа многопроходной обработки, конической поверхности, фаски, сферической поверхности, резьбы.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Перечень основной и дополнительной литературы

Основная:

  1. Багдасарова, Т.А. Токарь-универсал / Т.А. Багдасарова. - М.: «Академия», 2007. - 288 с.

  2. Босинзон, М.А. Современные системы ЧПУ и их эксплуатация / М.А. Босинзон. - М.: «Академия», 2009. – 192 с.

  3. Виноградов, В.М. Технология машиностроения / В.М.Виноградов. - М.: «Академия», 2006. – 176 с.

  4. Фельдштейн, Е.Э. Обработка деталей на станках с ЧПУ / Е.Э. Фельдщтейн. – Минск: «Новое знание», 2008.- 299 с.

  5. Шишмарев, В.Ю. Автоматизация технологических процессов / В.Ю.Шишмарев. - М.: «Академия», 2007. -352 с.

  6. Шишмарев, В.Ю. Автоматизация производственных процессов в машиностроении / В.Ю. Шишмарев.- М.: «Академия», 2007. – 368 с.


Дополнительная:

  1. Грачев, Л.Н. Конструкция и наладка станков с программным управлением и роботизированных комплексов/ Л.Н.Грачев, В.Л.Косовский, А.Н.Ковшов. – М.: Высшая школа, 1987. – 271 с.

  2. Схиртладзе, А.Г. Работа оператора на станках с программным управлением/ А.Г.Схиртладзе. - М.: «Академия», 2000. -175 с.

  3. Черпаков, Б.И. Металлорежущие станки / Б.И.Черпаков, Т.А. Альперович. - М.: «Академия», 2003. – 368 с.

  4. Шандаров, Б.В. Автоматизация производства (металлообработка) / Б.В. Шандров, А.А. Шапарин, А.Д.Чудаков. - М.: «Академия» , 2004. – 256 с.


Краткий курс лекций

Технологии обработки деталей на станках с ЧПУ

1.Общие сведения о системах управления и станках с ЧПУ

Под управлением станком принято понимать совокупность воздействий на его механизмы, обеспечивающих выполнение этими механизмами технологического цикла обработки, а под системой управления - устройство или совокупность устройств, реализующие эти воздействия.



Ручное управление основывается на том, что решение об использовании тех или иных элементов рабочего цикла принимает человек – оператор станка. Оператор на основании принятых решений включает соответствующие механизмы станка и задает параметры их работы.

Операции ручного управления осуществляются как в неавтоматических универсальных и специализированных станках разного назначения, так и в автоматических станках. В автоматических станках ручное управление используется для реализации наладочных режимов и специальных элементов рабочего цикла.

В автоматических станках ручное управление часто сочетается с цифровой индикацией информации, поступающей от датчиков положения исполнительных органов.

Автоматическое управление заключается в том, что решения об использовании элементов рабочего цикла принимает система управления без участия оператора. Она же выдает команды на включение и выключение механизмов станка и управляет его работой.

Циклом обработки называют совокупность перемещения рабочих органов, повторяющихся при обработке каждой заготовки. Комплекс перемещений рабочих органов в цикле работы станка осуществляется в определенной последовательности, т. е. по программе.

Управляющая программа – это совокупность команд, соответствующая заданному алгоритму функционирования станка по обработке конкретной заготовки.

Алгоритмом называют способ достижения цели (решения задачи) с однозначным описанием процедуры его выполнения.

По функциональному назначению автоматическое управление можно разделить следующим образом:



  • управление неизменными повторяющимися циклами обработки (например, управление агрегатными станками, выполняющими фрезерные, сверлильные, расточные и резьбонарезные операции путем осуществления циклов движения многошпиндельных силовых головок);

  • управление изменяемыми автоматическими циклами, которые задают в виде индивидуальных для каждого цикла материальных моделей-аналогов (копиров, наборов кулачков, системы упоров и т. д.) Примером циклового управления станков (ЦПУ) являются системы управления копировальных токарных и фрезерных станков, многошпиндельных токарных автоматов и др.;

  • ЧПУ, при котором программу задают в виде записанного на том или ином носителе массива информации. Управляющая информация для станков с ЧПУ является дискретной, и ее обработка в процессе управления осуществляется цифровыми методами.

Цикловое программное управление (ЦПУ)

Система циклового программного управления (ЦПУ) позволят частично или полностью программировать цикл работы станка, режим обработки и смену инструмента, а также задавать (с помощью предварительного налаживания упоров) величину перемещений исполнительных органов станка. Она является аналоговой системой управления замкнутого типа (рисунок 1) и обладает достаточно высокой гибкостью, т. е. обеспечивает легкое изменение последовательности включения аппаратуры (электрической, гидравлической, пневматической и т. д.), управляющей элементами цикла.





Рисунок 1 – Устройство циклового программного управления
Программатор циклов содержит блок 1 задания программы и блок 2 поэтапного ее ввода (этапом программы называют часть программы, одновременно вводимую в систему управления). Из блока 1 информация поступает в схему автоматики, состоящую из блока 3 управления циклом работы станка и блока 4 преобразования сигналов контроля. Схема автоматики (которую, как правило, выполняют на электромагнитных реле) согласует работу программатора циклов с исполнительными органами станка и датчиком обратной связи; усиливает и размножает команды; может выполнять ряд логических функций (например, обеспечивать выполнение стандартных циклов). Из блока 3 сигнал поступает в исполнительное устройство, обеспечивающее отработку заданных программой команд и включающее в себя исполнительные элементы 5 (приводы исполнительных органов станка, электромагниты, муфты и т. д.). Последние отрабатывают этап программы. Датчик 7 контролирует окончание обработки и через блок 4 дает команду блоку 2 на включение следующего этапа программы. Датчик 7 контролирует окончание обработки и через блок 4 дает команду блоку 2 на включение следующего этапа программы. Для контроля окончания этапа программы часто используют путевые переключатели или реле времени.

В устройствах циклового управления в числовом виде программа содержит информацию только о цикле режимах обработки, а величину перемещения рабочих органов задают настройкой упоров.

Достоинствами системы ЦПУ являются простота конструкции и обслуживания, а также низкая стоимость; недостатком – трудоемкость размерной наладки упоров и кулачков.

Станки с ЦПУ целесообразно применять в условиях серийного, крупносерийного и массового производства деталей простых геометрических форм. Системами ЦПУ оснащают токарно-револьверные, токарно-фрезерные, вертикально-сверлильные станки, агрегатные станки, промышленные роботы (ПР) и др.

Система ЦПУ (рисунок 2) включает в себя программатор циклов, схему автоматики, исполнительное устройство и устройство обратной связи. Собственно устройство ЦПУ состоит из программатора циклов и схемы автоматики.



Рисунок 2 -

Числовое программное управление (ЧПУ)

На основе достижений кибернетики, электроники, вычислительной техники и приборостроения были разработаны принципиально новые системы программного управления – системы ЧПУ, широко используемые в станкостроении. В этих системах величина каждого хода исполнительного органа станка задается с помощью числа. Каждой единице информации соответствует дискретное перемещение исполнительного органа на определенную величину, называемую разрешающей способностью системы ЧПУ или ценой импульса. В определенных пределах исполнительный орган можно переместить на любую величину, кратную разрешающей способности. Число импульсов, которое нужно подать на вход привода, чтобы осуществить требуемое перемещение L, определяется по формуле N = L/ q, где q – цена импульса. Число N, записанное в определенной системе кодирования на носителе информации (перфоленте, магнитной ленте и др.), является программой, определяющей величину размерной информации.

Под ЧПУ станком понимают управление (по программе, заданной в алфавитно-цифровом коде) движением исполнительных органов станка, скоростью их перемещения, последовательностью цикла обработки, режимом резания и различными вспомогательными функциями.

Система ЧПУ – это совокупность специализированных устройств, методов и средств, необходимых для реализации ЧПУ станком. Устройство ЧПУ (УЧПУ) – часть системы ЧПУ, предназначенная для выдачи управляющих воздействий исполнительным органом станка в соответствии с управляющей программой (УП).

Структурная схема системы ЧПУ представлена на рисунке 3.



Чертеж детали (ЧД), подлежащей обработке на станке с ЧПУ, одновременно поступает в систему подготовки программы (СПП) и систему технологической подготовки (СТП). СТП обеспечивает СПП данными о разрабатываемом технологическом процессе, режиме резания и т. д. На основании этих данных разрабатывается управляющая программа (УП). Наладчики устанавливают на станок приспособления, режущие инструменты согласно документации, разработанной в СТП. Установку заготовки и снятие готовой детали осуществляет оператор или автоматический загрузчик. Считывающее устройство (СУ) считывает информацию с программоносителя. Информация поступает в УЧПУ, оно выдает управляющие команды на целевые механизмы (ЦМ) станка, осуществляющие основные и вспомогательные движения обработки. Датчики обратной связи (ДОС) на основе информации (фактические положения и скорость перемещения исполнительных узлов, фактический размер обрабатываемой поверхности, тепловые и силовые параметры технологической системы и др.) контролируют величину перемещения ЦМ. Станок содержит несколько ЦМ, каждый из которых включает в себя: двигатель (ДВ), являющийся источником энергии; передачу П, служащую для преобразования энергии и ее передачи от двигателя к исполнительному органу (ИО); собственно ИО (стол, салазки, суппорт, шпиндель и т. д.), выполняющий координатные перемещения цикла.


Рисунок 3 – Структурная схема системы ЧПУ
Универсальные системы ЧПУ предоставляют пользователю и оператору большие возможности. Они могут быть приспособлены путем программирования к широкому классу объектов, в том числе к разным станкам; обеспечивают при этом все виды интерполяции – линейную, круговую, параболическую и др., а также подготовку и отладку управляющей программы непосредственно у станка в диалоговом режиме. Управляющая программа может храниться в памяти и считываться из нее в процессе обработки, что в ряде случаев позволяет обойтись без предварительного ввода программы путем ее считывания с программоносителя. Системы ЧПУ имеют широкие возможности по редактированию программы, дают возможность автоматической коррекции (из памяти) без использования корректоров пульта. Следует отметить наличие специальных программ диагностики для проверки работы узлов с целью выявления источников неисправности, также возможность сохранения в памяти информации о систематических погрешностях кинематических цепей и исключения или компенсации этих погрешностей при воспроизведении заданного профиля; возможность введения в систему ограничений на зону обработки во избежание брака или поломки станка; возврат в любую точку, в которой был прерван процесс обработки. Универсальные системы ЧПУ работают в линейных и полярных координатах, обеспечивая преобразование координатных осей, например при использовании на горизонтально-фрезерных станках программ, составленных для вертикально-фрезерных станков.

Основным режимом работы устройства ЧПУ - автоматический режим. В процессе автоматической обработки управляющей программы решается широкий круг задач разного уровня сложности: опрос кнопок пульта оператора; распределение и выдача данных для индикации на пульте оператора; вычисление текущего положения по координатам и выдача информации на пульт оператора; расчет циклов обработки; расчет смещения эквидистанты; введение коррекции; компенсация погрешностей; опрос датчиков электроавтоматики; опрос сигналов готовности устройств ввода - вывода; интерполяция; расчет скорости; расчет режимов разгона-торможения; опрос датчиков обратной связи; выдача управляющих воздействий на технологическое оборудование; анализ текущего времени; контроль времени отработки управляющей программы; анализ выполнения программы, содержащейся в данном кадре; подготовка исходной информации для обработки следующего кадра.

Система ЧПУ может видоизменяться в зависимости от вида программоносителя, способа кодирования информации в УП и метода ее передачи в систему ЧПУ.

Числовое программное управление (ЧПУ) – это управление, при котором программу задают в виде записанного на каком – либо носителе массива информации. Управляющая информация для систем ЧПУ является дискретной и ее обработка в процессе управления осуществляется цифровыми методами. Управление технологическими циклами практически повсеместно осуществляется с помощью программируемых логических контроллеров, реализуемых на основе принципов цифровых электронных вычислительных устройств.

Программируемые контроллеры

Программируемый контроллер (ПК) – это устройство управления электроавтоматикой станка с помощью определенных алгоритмов, реализованных программой, хранящейся в памяти устройства. Программируемый контроллер (командоаппарат) может либо применяться автономно в системе ЦПУ, либо входить в состав общей системы управления (например, системы управления гибкого производственного модуля (ГПМ)), а также применяться для управления оборудованием автоматических линий и др. Структурная схема приведена на рисунке 4.



Рисунок 4 - Структурная схема программируемого контроллера:

1 – процессор; 2 – таймер и счетчики; 3 – перепрограммируемая память; 4 – оперативная память (ОЗУ); 5 – общая шина связи блоков; 6 – блок связи с устройством ЧПУ или ЭВМ; 7 – блок подключения пульта для программирования; 8 – модули ввода; 9 – коммутатор ввода – вывода; 10 – модули вывода; 11 – пульт программирования с клавиатурой и дисплеем.


Большинство программируемых контролеров имеют модульную конструкцию, в состав которой входят источник питания, процессорный блок и программируемая память, а также различные модули входов / выходов. Модули ввода (входные модули) формируют сигналы, поступающие от разных периферийных устройств (конечных выключателей, электрических аппаратов, тепловых реле и т. п.). Сигналы, поступающие на вход, имеют, как правило, два уровня «О» и»1». Модули вывода (выходные модули) подают сигналы на управляемые исполнительные устройства электроавтоматики станка (контакторы, пускатели, электромагниты, сигнальные лампы, электромагнитные муфты и т. д.). При выходном сигнале «1» соответствующее устройство получает команду на включение, а при выходном сигнале «О» - на выключение.

Процессор с памятью решает логические задачи управления модулями вывода на основании информации, поступающей на модули ввода, и алгоритмов управления, введенных в память. Таймеры настраивают на обеспечение выдержек времени в соответствии с циклами работы ПК. Счетчики также решают задачи реализации цикла работы ПК.

Ввод программы в память процессора и ее отладка выполняются с помощью специального переносно пульта, временно подключаемого к ПК. Этим пультом, представляющим собой устройство записи программы, можно обслуживать поочередно несколько ПК. В процессе записи программы на дисплее пульта отображается текущее состояние управляемого объекта в релейных символах ли условных обозначениях. Ввод программы может также осуществляться через блок связи с устройством ЧПУ или ЭВМ.

Всю программу, хранящуюся в памяти, можно разбить на две части: основную, представляющую собой алгоритм управления объектом, и служебную, обеспечивающую обмен информацией между ПК и управляемым объектом. Обмен информацией между ПК и управляемым объектом состоит в опросе входов (получение информации из управляемого объекта) и переключения выходов (выдача управляющего воздействия в управляемый объект). В соответствии с этим служебная часть программы состоит их двух этапов: опроса входов и переключения выходов.

В программируемых контролерах используют различные типы памяти, в которой хранится программа электроавтоматики станка: электрическую перепрограммируемую энергонезависимую память; оперативную память со свободным доступом; стираемую ультрафиолетовым излучением и электрически перепрограммируемую.

Программируемый контроль имеет систему диагностики: входов / выходов, ошибки в работе процессора, памяти, батареи, связи и других элементов. Для упрощения поиска неисправности современные интеллектуальные модули имеют самодиагностику.



Программируемый логический контроллер (ПЛК) – это микропроцессорная система, предназначенная для реализации алгоритмов логического управления. Контроллер предназначен для замены релейно-контактных схем, собранных на дискретных компонентах – реле, счетчиках, таймерах, элементах жесткой логики.

Современный ПЛК может обрабатывать дискретные и аналоговые сигналы, управлять клапанами, шаговым двигателями, сервоприводами, преобразователями частоты, осуществлять регулирование.

Высокие эксплуатационные характеристики делают целесообразным применение ПЛК везде, где требуется логическая обработка сигналов от датчиков. Применение ПЛК обеспечивает высокую надежность работы оборудования; простое обслуживание устройств управления; ускоренные монтаж и наладка оборудования; быстрое обновление алгоритмов управления (в том числе и на работающем оборудовании).

Кроме прямых выгод от применения ПЛК, обусловленных низкой ценой и высокой надежностью, есть и косвенные: появляется возможность реализовать дополнительные функции, не усложняя и не увеличивая стоимости готовой продукции, которые помогут полнее реализовать возможности оборудования. Большой ассортимент ПЛК дает возможность находить оптимальные решения, как для несложных задач, так и для комплексной автоматизации производства.



Программоносители

Программа работы исполнительных органов станка задается с помощью программоносителя.



Программоноситель – это носитель данных, на котором записана управляющая программа.

Программоноситель может содержать как геометрическую, так и технологическую информацию. Технологическая информация обеспечивает определенный цикл работы станка, содержит данные о последовательности ввода в работу различных инструментов, об изменении режима резания и включении смазочно-охлаждающей жидкости и т.д., а геометрическая – характеризует форму, размеры элементов обрабатываемой заготовки и инструмента и их взаимное положение в пространстве.

Наиболее распространенными программоносителями являются:


  • перфокарта - изготавливается из картона, имеет форму прямоугольника, один конец которого срезан для ориентации при установке карты в считывающее устройство. Программа записывается пробивкой отверстий на месте соответствующих цифр.

  • восьмидорожечные перфоленты (рисунок 5) шириной 25,4 мм. Транспортная дорожка 1, служит для перемещения ленты (с помощью барабана) в считывающем устройстве. Рабочие отверстия 2, несущие информацию, пробивают на специальном устройстве, называемом перфоратором. Информацию на перфоленту наносят кадрами, каждый из которых является составной частью УП. В кадре можно записать только такой набор команд, при котором каждому исполнительному органу станка задается не более одной команды (например, в одном кадре нельзя задать движение ИО как вправо, так и влево);


  1   2   3   4   5   6   7


База даних захищена авторським правом ©mediku.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка