close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

НПК IV Всероссийская - Егорова, Захаров

код для вставкиСкачать
Министерство профессионального образования, подготовки
и расстановки кадров Республики Саха (Якутия)
Государственное бюджетное профессиональное
образовательное учреждение Республики Саха (Якутия)
«Светлинский индустриальный техникум»
IV Всероссийский конкурс научно-исследовательских (курсовых и дипломных) работ
студентов среднего профессионального образования, проводимом интернет-изданием
«Профобразование»
«Изучение и исследование фрезерного станка с числовым программным управлением»
Автор: Захаров К.Н,
студента 2 курса, группы
ЭСС 14-11
Руководитель: Егорова Т.А.,
преподаватель
общепрофессиональных дисциплин
п. Светлый, 2016 г.
Содержание
стр.
Введение
3
1. Общая часть
5
2. G – код
5
3. Шаговые двигатели
5
4. Протокол STEP/DIR/ENABLE
7
Заключение
8
Литература
9
Приложения
2
«Изучение и исследование фрезерного станка с числовым программным управлением»
Захаров Константин Николаевич,
Мирнинский район, посёлок Светлый, Государственное бюджетное профессиональное
образовательное учреждение Республики Саха (Якутия)
«Светлинский индустриальный техникум», 2 курс
Введение
Универсальным средством для обработки поверхностей являются фрезерные станки.
Они позволяют работать с разнообразными материалами. Фрезерные станки можно встретить
как на больших, так и малых предприятиях различных отраслей промышленности. Сложно
будет представить работу многих компаний, если из их технического оснащения
убрать фрезерный станок по металлу.
Фрезерный и токарно – фрезерный станок являются одними из самых важнейших видов
техники на многих предприятиях. Они могут отличаться по типу управления. Самыми
современными
являются
автоматизированные
станки
и
станки
с
ЧПУ
(числовым
программным управлением), также на производстве используются станки с ручным
управлением, но они менее предпочтительны.
Главным элементом во фрезерных станках является фреза, с помощью которой и
происходит процесс резанья материала. Фреза крепится на шпиндель, а движение подачи
задается заготовкой, прикрепленной к специальному столу. Большая часть станков
оборудована системой ЧПУ. Такой вид техники наиболее актуален и востребован на
производстве.
Фрезерные станки с ЧПУ позволяют изготовить детали со сложными криволинейными
поверхностями. Они могут использоваться как для серийного выпуска деталей, так и для
единичных партий. Использование предприятием современных фрезерных станков позволяет
повысить эффективность труда и снизить затраты, вследствие чего возрастет доход
предприятия.
Техническое оборудование постоянно модернизируется. Не обходит этот процесс
стороной и фрезерные станки. Выбирая новое оборудование для предприятия необходимо
учесть все его потребности и по возможности приобрести наиболее современную технику.
Фрезерные станки, находящиеся в эксплуатации, должны отвечать соответствующим
требованиям и быть заменены при моральном или физическом износе. Это позволит избежать
травмотичности на предприятии и даст производству новый толчок к развитию.
3
Я выбрал данную тему за необходимостью такого вида оборудования для фрезеровки
печатных плат, изготовления мелких повторяющихся деталей при изготовлении авиамоделей,
художественной резьбы по дереву и пластике. Рыночная стоимость подобной техники
начинается от ста тысяч рублей, что далеко не каждый может себе позволить. Использование
подручных материалов и деталей из сломанной офисной техники, позволит значительно
сэкономить.
Актуальность:
В наше время происходит широкое внедрение компьютеров во все области техники.
Использование компьютера в управлении станками в промышленности позволило добиться
немалых результатов в увеличении точности и повторяемости изготавливаемых деталей, и
материалов и позволило устранить человеческий фактор.
Цель работы:
Изучить основные принципы работы станков с ЧПУ и на основе полученных знаний
рассмотреть возможность изготовления станка ЧПУ своими руками из подручных материалов.
Задачи:

Ознакомиться с устройством фрезерного станка с ЧПУ

Разобраться с принципами управления электроникой

Рассмотреть возможность изготовления станка ЧПУ из подручных материалов.
4
«Изучение и исследование фрезерного станка с числовым программным управлением»
Захаров Константин Николаевич,
Мирнинский район, посёлок Светлый, Государственное бюджетное профессиональное
образовательное учреждение Республики Саха (Якутия)
«Светлинский индустриальный техникум», 2 курс
Научная статья
Общая часть
G – код
На производстве, где работают различные станки с числовым программным
управлением, используется множество различного программного обеспечения, но в
большинстве случаев весь управляющий софт использует один и тот же управляющий код.
Программное обеспечение для любительских станков, так же базируется на аналогичном коде.
В обиходе его называют "G-код".
G-код это условное именование языка для программирования устройств с ЧПУ
(Числовое программное управление). Был создан компанией Electronic Industries Alliance в
начале 1960-х. Финальная доработка была одобрена в феврале 1980-о года как RS274D
стандарт. Комитет ИСО утвердил G-код, как стандарт ISO 6983-1:1982, Госкомитет по
стандартам СССР — как ГОСТ 20999-83. В советской технической литературе G-код
обозначается, как код ИСО-7 бит.
Производители
систем
управления
используют
G-код
в
качестве
базового
подмножества языка программирования, расширяя его по своему усмотрению.
Программа, написанная с использованием G-кода, имеет жесткую структуру. Все
команды управления объединяются в кадры — группы, состоящие из одной или более команд.
Кадр завершается символом перевода строки (ПС/LF) и имеет номер, за исключением первого
кадра программы. Первый кадр содержит только один символ «%». Завершается программа
командой M02 или M30. Полные данные о назначении команд G-кода можно увидеть в
приложении №1.
Шаговые двигатели
Двигатели для станка бывают разных типов: электродвигатели постоянного тока,
шаговые двигатели, сервоприводы. Из них чаще всего используются шаговые двигатели. Так
как электродвигатели постоянного тока требуют сложной системы обратной связи, потому что
5
при увеличении нагрузки, меняется скорость вращения вала. Сервоприводы хоть и обладают
хорошей точностью и мощностью, их главный недостаток — это цена.
Шаговый
электродвигатель
(приложение
2) —
это
синхронный
бесщёточный
электродвигатель с несколькими обмотками, в котором ток, подаваемый в одну из
обмоток статора, вызывает фиксацию ротора. Последовательная активация обмоток двигателя
вызывает
дискретные
угловые
перемещения
(шаги) ротора.
Конструктивно
шаговые
электродвигатели состоят из статора, на котором расположены обмотки возбуждения, и
ротора, выполненного из магнито-мягкого (ферромагнитного) материала или из магнитотвёрдого (магнитного) материала. Шаговые двигатели с магнитным ротором позволяют
получать больший крутящий момент и обеспечивают фиксацию ротора при обесточенных
обмотках.
Гибридные двигатели сочетают в себе лучшие черты двигателей с переменным
магнитным сопротивлением и двигателей с постоянными магнитами.
Статор и ротор гибридного двигателя имеют зубцы (приложение 3), которые
обеспечивают большое количество эквивалентных полюсов, в отличие от основных полюсов,
на которых расположены обмотки. Обычно используются 4 основных полюса для 3.6
градусных двигателей и 8 основных полюсов для 1.8 — 0.9 градусных двигателей. Зубцы
ротора обеспечивают меньшее сопротивление магнитной цепи в определенных положениях
ротора,
что
улучшает
статический
и
динамический
момент.
Это
обеспечивается
соответствующим расположением зубцов, когда часть зубцов ротора находится строго
напротив зубцов статора, а часть между ними.
Ротор гибридного двигателя имеет зубцы, расположенные в осевом направлении. Ротор
разделен на две части, между которыми расположен цилиндрический постоянный магнит.
Таким образом, зубцы верхней половинки ротора являются северными полюсами, а зубцы
нижней половинки — южными. Кроме того, верхняя и нижняя половинки ротора повернуты
друг относительно друга на половину угла шага зубцов. Число пар полюсов ротора равно
количеству зубцов на одной из его половинок.
Для управления шаговым двигателем необходимо поочередно подавать управляющие
импульсы на обмотки статора.
6
Протокол STEP/DIR/ENABLE
STEP/DIR/ENABLE - распространенный протокол управления серво- и шаговыми
двигателями.
К драйверу ШД подключается источник питания, сам шаговый двигатель (его обмотки)
и сигналы управления. Стандартом по сигналам управления является управление сигналами
STEP/DIR или CW/CCW и сигнал ENABLE. Обычно драйверы управляются сигналами
STEP/DIR/ENABLE, управление сигналами CW/CCW/ENABLE встречается реже.
Сигналы управления рекомендуется подводить витой парой. 1 перевитая пара
проводников транслирует 1 сигнал (STEP+/STEP- одна пара или DIR+/DIR- одна пара).
Запрещается в одной перевитой паре смешивать сигналы - например STEP+ и DIR+.
Протокол STEP/DIR
Сигнал STEP — Тактирующий сигнал, сигнал шага. Один импульс приводит к
повороту ротора ШД на один шаг (не физический шаг ШД, а шаг установленный на драйвере
шагового двигателя— 1:1, 1:8, 1:16 и т.д.). Обычно драйвер отрабатывает шаг по переднему
или заднему фронту импульса.
Сигнал DIR — Потенциальный сигнал, сигнал направления. Логическая единица —
ШД вращается по часовой стрелке, ноль — ШД вращается против часовой стрелки, или
наоборот. Инвертировать сигнал DIR обычно можно либо из программы управления или
поменять местами подключение фаз ШД в разъеме подключения в драйвере.
Сигнал ENABLE — Потенциальный сигнал, сигнал включения/выключения драйвера. Обычно
логика работы такая: логическая единица — драйвер ШД выключен и обмотки ШД
обесточены, ноль — драйвер ШД включен и обмотки ШД запитаны.
7
Заключение
Станок ЧПУ предназначен для фрезеровки печатных плат, изготовления мелких
повторяющихся деталей при изготовлении авиамоделей, художественной резьбы по дереву и
пластике.
На основе полученных знаний мы хотим разработать своими руками из подручных
материалов станок ЧПУ. Для этого нам понадобиться:
1. Персональный компьютер с LPT входом – 3000 рублей.
2. Драйвера ШД 3 шт – 12000 рублей.
3. Интерфейсная плата 1 шт – 4000 рублей.
4. Программа MACH 3 для управления станка.
5. Программа sprintlayout 5.0 для сбора схемы.
6. Шаговый двигатель 3 шт – 6000 рублей.
7. Фреза шпиндель для резания материала 1 шт – 3000 рублей.
8. Шурупы, болты, гайки, гвозди – 1500 рублей.
9. Резисторы, транзисторы, конденсаторы, диоды и т.д. – 1000 рублей.
10. Винтовая передача 3 шт – 7500 рублей.
11. Направляющая 4 шт – 5600 рублей.
12. Подшипник 12 шт – 3840 рублей.
Итого основную часть станка можно купить за 47440 рублей.
Рыночная стоимость подобной техники начинается от ста тысяч рублей, что далеко не
каждый может себе позволить. Использование подручных материалов и деталей из сломанной
офисной техники, позволит значительно сэкономить.
В дальнейшем планируется собрать станок с ЧПУ на базе техникума. Этот станок будет
использоваться студентами в практических занятиях, т.е. в слесарной мастерской.
8
Список литература
1. Гжиров Р.И., Серебреницкий П.П. Программирование обработки на станках с ЧПУ —
Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 2006. — 588 с.
2. Емельянов А.В., Шилин А.Н. Шаговые двигатели: Учебное пособие. ВолгГТУ –
Волгоград, 2005. – 48 с
3. Лещенко А.И. Программирование и технологические процессы для станков с ЧПУ.:
Мариуполь: ПГТУ, 2005. —81 с.
4. Сосонкин В. Л., Мартинов Г. М. Системы числового программного управления:
Учебное пособие для вузов—М.: Изд. Логос, 2005 . — 296 с.
9
Приложение 1
Основные, в стандарте называются подготовительными, команды языка начинаются с
буквы G:

Перемещение рабочих органов оборудования с заданой скоростью (линейное и
круговое)

Выполнение типовых последовательностей (таких, как обработка отверстий и резьбы)

Управление параметрами инструмента, системами координат, и рабочих плоскостей
Подготовительные команды
коды
G00-G04
G17-G19
G20-G21
G40-G44
G53-G59
G80-G84
G90-G92
Описание
Позиционирование инструмента
Переключение рабочих плоскостей (XY, XZ, YZ)
Не стандартизовано
Компенсация размера различных частей инструмента (длина, диаметр)
Переключение систем координат
Циклы сверления, нарезания резьбы
Переключение систем координат (абсолютная, относительная)
Таблица основных команд.
Код
G00
G01
Описание
Ускоренное перемещение инструмента (холостой ход)
Линейная интерполяция
G02
Круговая интерполяция по часовой стрелки
G03
Круговая интерполяция против часовой стрелки
G04
G10
G11
G15
G16
Задержка на P миллисекунд
Задать новые координаты для начала координат
Отмена G10
Отмена G16
Переключение в полярную систему координат
G20
G21
G22
G23
G28
G30
G40
Режим работы в дюймовой системе
Режим работы в метрической системе
Активировать установленный предел перемещений
(Станок не выйдет за их предел).
Отмена G22
Вернуться на референтную точку
Поднятие по оси Z на точку смены инструмента
Отмена компенсации размера инструмента
G41
Компенсировать радиус инструмента слева
Пример
G0 X0 Y0 Z100;
G01 X0 Y0 Z100
F200;
G02 X15 Y15 R5
F200;
G03 X15 Y15 R5
F200;
G04 P500;
G10 X10 Y10 Z10;
G11;
G15 G90;
G16 G91 X100
Y90;
G90 G20;
G90 G21;
G22 G01 X15 Y25;
G23 G90 G54;
G28 G91 Z0 Y0;
G30 G91 Z0;
G1 G40 X0 Y0
F200;
G41 X15 Y15 D1
F100;
10
G42
Компенсировать радиус инструмента справа
G43
Компенсировать высоту инструмента положительно
G44
Компенсировать высоту инструмента отрицательно
G53
G54G59
G68
G69
G80
G81
Переключиться на систему координат станка
Переключиться на заданную оператором систему
координат
Поворот координат на нужный угол
Отмена G68
Отмена циклов сверления (G81-G84)
Цикл сверления
G82
Цикл сверления с задержкой
G83
Цикл сверления с отходом
G84
Цикл нарезание резьбы
G90
G91
Абсолютная система координат
Относительная система координат
G94
G95
F (подача)- в формате мм/мин.
F (подача)- в формате мм/об.
G98
G99
Отмена G99
После каждого цикла не отходить на «подходную точку»
G42 X15 Y15 D1
F100;
G43 X15 Y15 Z100
H1 S1000 M3;
G44 X15 Y15 Z4
H1 S1000 M3;
G53 G0 X0 Y0 Z0;
G54 G0 X0 Y0
Z100;
G68 X0 Y0 R45;
G69;
G80 Z100;
G81 X0 Y0 Z-10
R3 F100;
G82 X0 Y0 Z-10
R3 P100 F100;
G83 X0 Y0 Z-10
R3 Q8 F100;
G95 G84 X0 Y0 Z10 R3 F1.411;
G90 G21;
G91 G1 X4 Y5
F100;
G94 G80 Z100;
G95 G84 X0 Y0 Z10 R3 F1.411;
G98 G15 G90;
G99 G91 X10 K4;
Таблица технологических команд.
Код
M00
M02
M03
M04
M05
M06
M07
M08
M09
Описание
Приостановить работу станка до нажатия кнопки «старт» на пульте
управления, так называемый "технологический останов"
Приостановить работу станка до нажатия кнопки «старт», если
включен режим подтверждения останова
Конец программы
Начать вращение шпинделя по часовой стрелке
Начать вращение шпинделя против часовой стрелки
Остановить вращение шпинделя
Сменить инструмент
Включить дополнительное охлаждение
Включить основное охлаждение
Выключить охлаждение
M30
M98
M99
Конец информации
Вызов подпрограммы
Конец подпрограммы, возврат к основной программе
M01
Пример
G0 X0 Y0 Z100
M0;
G0 X0 Y0 Z100
M1;
M02;
M3 S2000;
M4 S2000;
M5;
M6 T15;
M3 S2000 M7;
M3 S2000 M8;
G0 X0 Y0 Z100
M5 M9;
M30;
M98 P101;
M99;
11
Константы
Код
X
Y
Z
F
S
R
D
P
I,J,K
L
Описание
Координата точки траектории по оси X
Координата точки траектории по оси Y
Координата точки траектории по оси Z
Скорость рабочей подачи
Скорость вращения шпинделя
Радиус или параметр стандартного цикла
Параметр коррекции выбранного инструмента
Величина задержки или число вызовов
подпрограммы
Параметры дуги при круговой интерполяции
Вызов подпрограммы с данной меткой
Пример
G0 X0 Y0 Z100
G0 X0 Y0 Z100
G0 X0 Y0 Z100
G1 G91 X10 F100
S3000 M3
G1 G91 X12.5 R12.5 или G81 R1
0 R2 -10 F50
M06 T1 D1
M04 P101 или G82 R3 Z-10
P1000 F50
G03 X10 Y10 I0 J0 F10
L12 P3
12
Приложение 2
Шаговый двигатель NEMA
Зубцы на роторе и статоре ШД
13
Приложение 3
Фрезерный станок с ЧПУ
Схема подключения блоков управления станком
14
Автор
udovenko
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
59
Размер файла
524 Кб
Теги
захаров, чпу
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа