Введение 5
1 Описание основных узлов и технические характеристики специализированного фрезерного станка с ЧПУ 7
2 График частот вращения шпинделя 11
3 Числа зубьев в передачах 18
4 Кинематическая схема привода главного движения 23
5 Эскизное оформление привода главного движения 24
5.1 Кинематические и силовые характеристики 24
5.2 Модули зубьев в передачах 25
5.3 Диаметры валов 27
5.4 Межцентровые расстояния между валами 30
5.5 Геометрические параметры зубчатых колес 31
5.6 Схема установки подшипников шпиндельного узла 33
6 Силовой расчет привода главного движения 35
6.1 Расчет валов на прочность 35
6.2 Расчет шпиндельного узла 41
6.3 Уточненный расчет опор шпинделя 43
6.4 Проверочный расчет зубчатых колес 46
7 Система автоматического управления приводом продольной подачи 48
7.1 Математическая модель САУ 49
7.2 Переходные характеристики САУ 52
7.3 Динамические показатели качества САУ 83
Выводы по работе 96
Список использованных источников и литературы 97
Приложение А. Научная статья 99
Приложение Б. Презентация 100
Приложение В. Программа расчета переходной характеристики САУ 101
Приложение Г. Ведомость ВКР 102
Повышение интенсивности работы современных металлообрабатывающих станков вызывает необходимость обеспечивать заданное качество обработки заготовок при высоком уровне производительности. Эта задача требует новых форм управления технологическими процессами, комплексной механизации и автоматизации производственных процессов. Основным путем решения этой задачи следует считать совершенствование и модернизацию металлообрабатывающего оборудования, в том числе за счет создания автоматизированных систем управления, обеспечивающих стабильность параметров технологического процесса (поддержание постоянных скоростей, усилий, мощностей и т. д.), а также высокое качество динамических характеристик приводов.
Одним из способов повышения точности обработки при сохранении или даже снижении трудоемкости является автоматизация металлообрабатывающего оборудования путем создания и внедрения САУ, обеспечивающих управление объектами и процессами в автоматическом режиме. Системы автоматического управления (САУ) доказали свою эффективность и нашли широкое применение в машиностроении. Важной задачей в любом используемом оборудовании является повышение показателей динамического качества САУ.
Цель работы: увеличение точности обработки заготовок путем повышения показателей динамического качества САУ приводом специализированного фрезерного станка с ЧПУ по типу модели ФП-7МН.
Объект исследования: система автоматического управления специализированного фрезерного станка с ЧПУ по типу модели ФП-7МН.
Методы исследования: теоретические исследования проводились с использованием основных положений теории автоматического управления с применением средств вычислительной техники. Моделирование САУ и ее элементов выполнялось с помощью математического пакета Mathcad 15.
Научная новизна: предложена математическая модель САУ специализированного фрезерного станка с ЧПУ, позволяющая на стадии проектирования определять диапазон изменения конструктивных и эксплуатационных параметров системы, обеспечивающих заданный характер переходного процесса, и требуемые показатели динамического качества.
Практическая ценность: разработаны функциональная и структурная схемы системы автоматического управления приводом продольной подачи станка по типу модели ФП-7МН.
На защиту выносятся: кинематическая схема базового варианта специализированного фрезерного станка с ЧПУ, кинематическая схема модернизированного специализированного фрезерного станка с ЧПУ, технические характеристики специализированного фрезерного станка с ЧПУ, функциональная схема САУ приводом продольной подачи станка с ЧПУ, математическая модель САУ специализированного фрезерного станка с ЧПУ, структурная схема САУ специализированного фрезерного станка с ЧПУ, переходные характеристики САУ специализированного фрезерного станка с ЧПУ, показатели динамического качества САУ, результаты исследований, выводы по работе.
Апробация работы: основные положения и результаты работы доклады-вались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов «Актуальные проблемы науки и образования», посвященной 80-летнему юбилею Пензенского государственного университета (Пенза, 2023), Х Международной научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века» (Пенза, 2024).
Публикация: по теме диссертации опубликована 1 научная статья в сбор-нике, входящем в РИНЦ.
Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, 7 глав, основных результатов, выводов, списка использованных источников и литературы, содержит 101 страницу основного текста, 14 таблиц и 87 рисунков.
1. Описание основных узлов и технические характеристики специализированного фрезерного станка с ЧПУ...
1. Разработаны функциональная и структурная схемы системы автоматического управления приводом продольной подачи станка по типу модели ФП-7МН.
2. Предложена математическая модель САУ приводом продольной подачи специализированного фрезерного станка с ЧПУ, позволяющая на стадии проектирования определять диапазон изменения конструктивных и эксплуатационных параметров системы, обеспечивающих заданный характер переходного процесса, и требуемые показатели качества.
3. Проведенные теоретические исследования показали, что наибольшее влияние на быстродействие, запас и степень устойчивости системы автоматического управления оказывают коэффициенты передачи тахогенераторак5ивращающегося трансформатора, постоянная времени Тд и коэффициент передачи кд электродвигателя.
4. Вычислительные эксперименты позволили установить диапазоны значений параметров САУ, обеспечивающие наилучшие показатели динамического качества: к1= 20^65; к2= 3^12;к5 = 20^65рад/В; к6 = 0,05^0,55рад/В; кд = 0,2^0,4 рад/В; Тд = 0,05 ^0,06 с. Кроме того, при данных значениях параметров наблюдаются также наименьшие статическая и динамическая ошибки работы привода подач станка.
