Модернизация лабораторного стенда с ЧПУ на шаговых двигателях

Введение 4
1. Анализ лабораторного стенда 8
2 Разработка лабораторного стенда с ЧПУ на шаговых двигателях 10
2.1 Выбор шагового двигателя для лабораторного стенда 10
2.2 Математические модели шагового двигателя 21
2.3. Управление шаговым двигателем 26
2.3.1 Режим полного шага 26
2.3.2 Дробление шага 27
2.3.3 Векторное управление 29
2.3.4 Обзор решений для управления шаговыми двигателями 33
2.3.5 Требования к системе управления шаговым двигателем
лабораторного стенда 35
2.3.6 Обзор программ применяемых для работы с платами3 36
2.3.7 Описание контроллера VRI-cnc 37
2.3.8 Описание программы для управления лабораторным
стендом с ЧПУ на контроллере VRI-cnc 44
3 .Программа курса лабораторных работ 52
3.1 Компоновка лабораторного стенда 52
3.2 Лабораторная работа №1 «Ознакомление с лабораторным
стендом и принципами работы шагового двигателя» 57
3.3 Лабораторная работа №2 «Эффект резонанса шагового
двигателя» 58
3.4 Лабораторная работа №3 «Знакомство с принципами
Работы ЧПУ» 58
3.5 Лабораторная работа №4 «Математическое моделирование шагового двигателя в среде Matlab Simulink» 58
3.6 Оформление отчетов по лабораторным работам 65
3.7 Указания по технике безопасности 66 
3.8. Специальные вопросы обеспечения безопасности
Заключение
Список используемых источников

Купить

В последние годы многие вузы больше склоняются к виртуальной форме выполнения лабораторных работ на персональных компьютерах, к примеру, в таких пакетах как MatLab, Elcut. Этому есть ряд объективных причин, таких как отсутствие затрат на покупку дорогостоящих универсальных стендов, отсутствие необходимости их технического обслуживания, безопасность выполнения лабораторных работ, возможность применение дистанционных формы обучения и др.
Методически неправильно полностью подменять лабораторные работы на реальных стендах виртуальными программами. Компьютерные технологии обязаны лишь дополнять и углублять знания студентов о физических свойствах и устройстве реальных объектов исследования.
Подготовка магистров предусматривает педагогические практики, самостоятельные инженерные разработки и научные исследования, выполнение и защиту магистерской диссертации. По всем этим направлениям эффективно применяются учебные стенды.
Все учебные стенды могут использоваться для подготовки дипломных проектов и магистерских диссертаций по различным специальностям.
Будущий магистр может принимать участие в разработке конструкторских вариантов различных учебных станков, используя свои знания по теории механизмов и машин, теоретической механике и сопромату; участвовать в студенческих конференциях, где выступает сам и слушает доклады других студентов; вникает в проблемы, связанные не только с проектированием механической части станков, но и электрооборудования, электроники и программного обеспечения.
При использовании учебных стендов возможны следующие формы участия студентов и приобретения ими опыта:
-Наблюдение, знакомство, изучение, получение знаний, умений, навыков.
-Разработка вариантов для изготовления.
-Участие в изготовлении.
-Поиск информации о комплектующих, об аналогах, научных исследованиях в литературе, каталогах, интернете, на выставках, на предприятиях.
-Изучение и применение CAD/CAM систем.
-Изучение английского языка.
-Работа электронными каталогами, базами данных.
-Решение дидактических проблем.
-Решение организационных, производственных, научно-технических, экономических проблем.
-Решение проблем конструкции, технологии, достижение компромиссов.
-Оптимизация, оценка, принятие решений.
-Написание статей, инструкций, пособий.
-Знакомство с современным состоянием изучаемых проблем, сравнение с зарубежными решениями и образцами.
-Понимание конкретных взаимосвязей теории с практикой.
-Помощь в организации выставок, проведении семинаров.
-Знакомство со смежными специальностями.
-Приобретение навыков самостоятельной работы.
-Выбор места трудоустройства.
В наше время оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ) является важным производственным инструментом. Преимущества станков с ЧПУ:
-Высокая производительность, сочетаемая с гибкостью. (возможность автоматически перенастраиваться)
-Одновременная обработка многих плоскостей (включая крепежные отверстия) выполняемая за одну установку
-Присутствие устройства автоматической замены инструмента (магазин с предварительно настроенным инструментом)
-Управление программой дает возможность оборудования в процессе эксплуатации. Причем проведение такой компенсации возможно как в ручном режиме, так и в автоматическом.
-Быстрая перенастройка на обработку разных деталей
-Возможность получения поверхностей со сложной пространственной формой
-Отсутствие влияния человеческого фактора, как следствие увеличение стабильности качественных характеристик продукции.
Числовое программное управление плотно вошло в жизнь каждого через бытовые приборы. С появлением 3D принтеров, практически каждый может себе позволить домашний станок с ЧПУ для мелкосерийного производства или хобби.
В условиях рыночной экономики основными требованиями к системе управления приводом, применяемой в оборудовании с ЧПУ, можно назвать максимальную простоту и надёжность при минимальных габаритах.
Системы приводов с шаговым двигателем более компактны, достоверны и надёжны, кроме того они прекрасно функционируют в неблагоприятных погодных условиях
Шаговый двигатель это электродвигатель, преобразующий входные управляющие импульсы в механическое передвижение. По сравнению с другими электрическими машинами, он обладает рядом достоинств:
-Возможна работа без обратной связи, это позволяет упростить и удешевить систему управления;
-Не накапливается ошибка положения ротора ;
-Шаговый двигатель управляется дискретными сигналами, что хорошо совмещается с управляющими системами цифрового исполнения.
Целью магистерской диссертации является модернизация лабораторного стенда с ЧПУ на шаговых двигателях.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- Провести анализ имеющегося на кафедре лабораторного стенда.
- Разработать мероприятия и произвести модернизации стенда
- Разработать программу курса лабораторных работ.
В указе президента Российской Федерации В.В. Путина «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года» от 7 мая 2018 года, одним из направлением является повышение производительности труда. [16] Повышение производительности труда невозможно без применения новых технологий и оборудования с числовым программным управлением. В связи с этим необходимо повышать уровень знаний выпускников ТГУ в данной области, и для этого проводить не только теоретические занятия, но и практические, для чего актуально создавать специальные испытательные и демонстрационные стенды. Обозначенные выше положения говорят об актуальности проблемы.
Практическая значимость решения поставленных задач данной работы является новая конструкция лабораторного стенда и программа курса лабораторных работ, для более глубокого и наглядного понимания обучающимися принципов работы шагового двигателя и системы числового программного управления. Практические знания, полученные в ходе работы на лабораторной установке, помогут молодым специалистам быстро интегрироваться на рабочем месте, и показать себя грамотными и перспективными работниками в самые сжатые сроки.

Купить