ВВЕДЕНИЕ 4
1 Анализ предметной области 6
1.1 Обзор фрезерных станков с ЧПУ 6
1.2 Обзор механических передач станков с ЧПУ 10
1.3 Обзор индуктивных датчиков 13
1.4 Обзор шаговых двигателей 15
1.5 Обзор драйверов управления ШД 17
1.6 Обзор безколлекторных шпинделей 19
1.7 Обзор частотных преобразователей для станков с ЧПУ 22
1.8 Обзор контроллеров для фрезерно-гравировальных станков с ЧПУ
1.9 Обзор блоков питания 31
1.10 Обзор управляющих программ для станков с ЧПУ 33
1.11 Актуальность выпускной квалификационной работы 40
2 Разработка механической части фрезерно-гравировального станка 42
2.1 Технологические требования к фрезерно-гравировальному станку 42
2.2 Разработка стола станка 45
2.3 Разработка портала станка 54
2.4 Подбор кинематики станка 60
3 Разработка аппаратной части станка 67
3.1 Разработка структурной схемы управления (СУ) станка 67
3.2 Выбор элементов СУ 69
3.2.1 Подбор индуктивных датчиков 69
3.2.2 Подбор шаговых двигателей 70
3.2.3 Подбор драйверов управления ШД 74
3.2.4 Подбор мотор-шпинделя 77
3.2.5 Подбор частотного преобразователя (инвертора) 81
3.2.6 Подбор контроллера 84
3.2.7 Подбор блоков питания 87
3.2.8 Подбор автоматических выключателей 90
3.2.9 Выбор кнопки аварийного стопа 92
3.3 Разработка электрической принципиальной схемы 93
4 Программная часть СУ фрезерно-гравировального станка с ЧПУ 96
4.1 Выбор программной части СУ фрезерно-гравировального станка 96
4.2 Настройка программы «GRBL-Controller» 101
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 106
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 107
ПРИЛОЖЕНИЕ А 109
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 112
ПРИЛОЖЕНИЕ В 113
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
Автоматизация проникла во все отрасли современного производства. Не стало исключением и машиностроение, где широко применяются фрезерные станки с ЧПУ. Управление таким станком осуществляется компьютером с заложенной в него программой. Отрасли, в которых сегодня наиболее часто применяются станки с ЧПУ - приборостроение, автомобилестроение, энергетика и, естественно, машиностроительная промышленность.
Внедрение числового программного управления существенно сократило время выполнения фрезерных операций по сравнению с ручным режимом. Изменив точность выполнения операций, применение ЧПУ не затронуло базовые возможности и особенности фрезерного станка. Рассмотрим основные преимущества от внедрения станков с ЧПУ:
1) Сведение до минимума влияния человеческого фактора. Качество получаемого изделия зависит от характеристик оборудования и точности математической модели изделия, которая использовалась при создании программы для ЧПУ. Зависимость от работника, обслуживающего станок, сведена к минимуму. По сути, его роль принести заготовку, загрузить в станок, вынуть готовое изделие и транспортировать его на склад. Но не следует недооценивать роль человека в процессе. От его квалификации зависит правильное функционирование оборудования, особенно если он занимается обслуживанием станка, а тем более его наладкой. Ведь при правильной эксплуатации одно из главных свойств станка с ЧПУ - стабильность качества выпускаемых изделий.
2) Универсальность - вот что получает производство, внедряя станки с ЧПУ. Чтобы перейти на новую модель изделия нужно только загрузить в станок другую программу. Аналогичная ситуация со сменой операций - ввод другой программы обеспечивает новый этап обработки изделия. Качественное программное обеспечение - залог абсолютно идентичных результатов фрезеровки. В дальнейшем при необходимости программа может быть скорректирована.
3) Совокупность высокой точности и абсолютной идентичности результатов по обработке изделий - еще одно положительное качество станков с ЧПУ. Используя одну и ту же настройку фрезерного станка с числовым программным управлением можно выпускать большое количество изделий. При этом они практически абсолютно идентичны как по геометрическим параметрам, так и по высокому уровню качества изготовления.
Таким образом, данный вид промышленного оборудования обладает свойством многократно выпускать сложные изделия без ухудшения их качественных характеристик. Поэтому он применяется для изготовления уникальных пресс-форм, штампов и тому подобной оснастки, где нужна прецизионная точность и высокая повторяемость результатов.
Использование предприятием современных фрезерных станков позволяет повысить эффективность труда и снизить затраты, вследствие чего возрастет доход предприятия.
В данной выпускной квалификационной работе затронуты проблемы по освоению некоторых позиций троллейного шинопровода на предприятии ЗАО ПТФК «Технотрон», а именно :
1) невозможно обрабатывать сложный рельеф;
2) небольшое смещение по оси Z - 80 мм, нужно 200 мм;
3) для каждой детали нужен свой шаблон-копир, который вырезается лазером из 2 мм стали и сгибается на гибочном станке;
4) невозможно изготовить фторопластовые вставки, латунные корпуса контактов;
5) невозможно обрабатывать и изготавливать латунные изделия.
Для решения этой проблемы был разработан небольшой фрезерно-гравировальный станок, который позволяет:
1) избавиться от поиска (заказа) дорогостоящих, редких латунных профилей и труб, использовав обычный квадратный профиль;
2) упростить обработку пластмассовых деталей шинопровода, без изготовления дорогостоящих шаблонов-копиров;
3) заменить частично установку прототипирования (3д принтер);
4) изготавливать экспериментальные изделия без остановки производства, в небольших количества.
Цель выпускной квалификационной работы автоматизировать рабочее место оператора ручного фрезерования - достигнута.
