ВВЕДЕНИЕ 4
1 Анализ предметной области 6
1.1 Обзор ТЗ стенда 6
1.2 Обзор токарного станка 16Д25 9
1.3 Обзор датчиков 13
1.3.1 Обзор датчиков вибрации 13
1.3.2 Обзор датчиков температуры 15
1.3.3 Обзор датчиков частоты вращения 18
1.3.4 Обзор датчиков линейных перемещений 20
1.4 Обзор систем сбора данных 22
1.5 Цели и задачи дипломного проекта 29
2 Разработка датчика сил 30
2.1 Проектирование конструкции датчика 30
2.2 Выбор тензорезистора и организация мостов 45
2.3 Определение характеристик датчика 48
3 Разработка системы сбора данных 51
3.1 Разработка структурной схемы стенда 51
3.2 Выбор элементов системы сбора данных 52
3.3 Разработка структурной модели аппаратного обеспечения 76
3.4 Расчет характеристик блока питания 78
3.5 Расчет характеристик автоматических выключателей 82
3.6 Разработка электрической принципиальной схемы 88
3.7 Разработка электрической схемы подключения 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Технологическая подготовка новых и модернизация существующих механообрабатывающих производств, приобретение новой технологической оснастки и оборудования обуславливает необходимость принятия обоснованных технических и технологических решений по оценке эффективности и экономической целесообразности принимаемых решений. Это сопровождается выполнением большого объема организационных и технических работ, в составе которых значительное место занимают испытательные и исследовательские работы, целью которых является найти наиболее рациональные технологические решения. Работы выполняются инженерными службами предприятия или привлеченными сторонними специалистами. К таким работам относятся [3]:
а) отработка и обоснование рациональных режимов резания для конкретных операций механической обработки;
б) оценка обрабатываемости новых конструкционных материалов;
в) оптимизация геометрических параметров режущих инструментов;
д) сравнительная оценка эксплуатационных свойств режущих инструментов различных производителей;
е) определение и сравнение смазочно-охлаждающих свойств СОТС различных марок;
ж) оценка технологических и эксплуатационных характеристик обработанных поверхностей;
и) оценка мощности и энергозатрат процессов механической обработки;
к) оценка износостойкости и триботехнических характеристик инструментальных материалов, в том числе с поверхностными покрытиями;
л) экспериментальные сравнительные оценки и проверки коммерческих предложений поставщиков инструментов, технологической оснастки и оборудования и другие экспериментальные работы.
Такие работы выполняются на разнородном исследовательском оборудовании, что сильно замедляет комплексную оценку принятых технологических решений. Поэтому разработка опытно-исследовательского стенда для проведения всего комплекса экспериментальных исследований в технологии механической обработки является актуальной задачей.
В ходе данного дипломного проекта был разработан опытно-исследовательский стенд на базе токарного станка 16Д25, для исследования режимов резания новых конструкционных сталей и апробации полученных аналитическим путем закономерностей при выполнении научно-исследовательской работы по теме: «Разработка автоматизированного процесса моделирования механической обработки». В частности была произведена разработка аппаратного уровня.
Разработан трехосевой датчик сил резания: выбран чувствительный элемент, проведен расчет его геометрических параметров и определены наиболее напряженные участки данного элемента. Далее была проведена разработка конструкции данного датчика с учетом геометрических особенностей резцедержателя токарного станка 16Д25 и проверка данной конструкции на прочность. Проведен расчет по максимальному удлинению тензорезисторов и организация мостовых схем измерения.
Разработана функциональная электрическая схема стенда с учетом требований технического задания и определены все основные функции.
Выбраны датчики: вибраций, температуры в зоне резания, частоты вращения шпинделя, линейных перемещений в продольном и поперечном направлении. А также модули аналого-цифрового преобразования и системы сбора данных.
Составлена структурная схема и схема общего вида опытно-исследовательского стенда.
На завершающем этапе разработана электрическая принципиальная схема и схема подключений.
