Учреждение образования
«Гомельский государственный политехнический техникум»
Заочное отделение
Методические указания и задания
для домашней контрольной работы по дисциплине
«Электрооборудование станков с программным управлением»
Специальность 2-36 03 31 «Монтаж и эксплуатация электрооборудования»
Составлены преподавателем УО ГГПТ
Новограном Г.Г.
Обучение учащихся предмету «Электрооборудование станков с программным управлением» осуществляется в соответствии с Программой, утвержденной Министерством образования Республики Беларусь в 1997 году. Программа предусматривает изучение конструкции устройств числового программного управления (УЧПУ), применяемых для управления металлообрабатывающими станками, их структуры и функционального взаимодействия элементов и узлов; структурных и принципиальных электрических схем модулей и устройств систем ЧПУ; порядка составления управляющей программы для станков с ЧПУ.
В результате изучения предмета учащийся должен знать:
системы программного управления;
устройства числового программного управления;
структуру управляющих программ и порядок их составления;
электрооборудование станков с числовым программным управлением.
Учащийся должен уметь:
определять тип системы управления;
составлять и вводить кадры управляющей программы в память УЧПУ;
эксплуатировать электрооборудование станков с ЧПУ.
Изучение предмета базируется на знаниях, полученных по предметам:
«Основы промышленной электроники», «Основы автоматики и микро-процессорной техники», «Электрические машины», «Основы электропривода», «Системы автоматизированного управления электроприводами».
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
Введение
Раздел 1. Системы числового программного управления.
Тема 1.1. Классификация систем ЧПУ.
Тема 1.2. Системы разомкнутого контура.
Тема 1.3. Системы замкнутого контура.
Тема 1.4. Позиционные системы ЧПУ.
Тема 1.5. Адаптивные системы.
Раздел 2. Устройства числового программного управления.
Тема 2.1. Узлы, приводы и элементы станков и устройств ЧПУ.
Тема 2.2. Электрооборудование и электроавтоматика станков с ЧПУ.
Тема 2.3. Промышленные электроприводы станков с ЧПУ.
Раздел 3. Подготовка управляющей программы для станков с ЧПУ.
Тема 3.1. Структура и подготовка управляющей программы.
Тема 3.2. Расчет управляющих программ.
Тема 3.3. Программирование обработки деталей на станках.
Тема 3.4. Программирование смены инструмента.
Раздел 4. Электрооборудование станков с ЧПУ.
Тема 4.1. Электрооборудование станков с ЧПУ токарной группы.
Тема 4.2. Электрооборудование станков с ЧПУ фрезерной группы.
Тема 4.3. Электрооборудование сверлильных и расточных станков с ЧПУ.
Тема 4.4. Электрооборудование шлифовальных станков с ЧПУ.
ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Для успешного усвоения предмета учебный материал следует изучать в последовательности, установленной программой. При изучении предмета рекомендуется вести конспект, в котором записываются основные положения изучаемого материала, отмечаются непонятные моменты и вопросы. Для самоконтроля качества усвоения материала предмета рекомендуется ответить на контрольные вопросы, приведенные в данных методических указаниях.
После изучения теоретического материала выполняется контрольная работа.
Возникшие в ходе самостоятельного изучения теоретического материала и при выполнении контрольной работы вопросы можно прояснить у преподавателя во время проводимых в техникуме групповых консультаций.
Во время экзаменационной сессии в техникуме проводятся обзорные занятия в объеме 16 учебных часов и лабораторные работы в объеме 4 часов.
Примерный тематический план обзорных занятий
и перечень лабораторных работ
| Наименование темы занятия |
Кол-во часов |
| 1.Введение. Основные понятия о программном управлении станками. Классификация систем ЧПУ станками. 2.Узлы и элементы станков с ЧПУ. Системы координат в станках с ЧПУ. Датчики положения в станках с ЧПУ. 3.Электроприводы станков с ЧПУ. Требования к электроприводам. Электроприводы главных и вспомогательных движений. 4.Устройства электроавтоматики в станках с ЧПУ. Состав и выполняемые функции. 5.Структура и особенности устройств ЧПУ класса CNC. Вычислительные и интерфейсные блоки в составе УЧПУ. Технические характеристики УЧПУ. 6.Подготовка управляющих программ для станков с ЧПУ. Структура программы. Кодирование информации. Программирование размерных перемещений, скоростей движения, смены инструмента. 7.Электрооборудование токарных, фрезерных, сверлильных и расточных станков с ЧПУ. 8.Электрооборудование многоцелевых станков. Основные сведения о гибких производственных системах. Лабораторная работа №1. Составление управляющей программы для универсального станка с ЧПУ. Лабораторная работа №2. Изучение электрооборудования промышленного робота М 10 П. |
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 |
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Основная:
1. С.Н. Головенков, С.В. Сироткин. Основы автоматики и автоматического регулирования станков с программным управлением. Москва.Машиностроение.1988.
2. Ю.Е. Михеев, В.Л. Сосонкин. Системы автоматического управления станками. Москва. «Машиностроение».1978.
3. И.А. Каштальян, В.И. Клевзович. Обработка на станках с числовым программным управлением. Минск. «Вышейшая школа». 1989.
4. А.Г. Схиртладзе. Работа оператора на станках с программным управлением.
Москва. «Высшая школа». 2000.
Дополнительная:
5. Станки с числовым программным управлением.
Под редакцией В.А. Лещенко. Москва. «Машиностроение». 1979.
6. Л.В. Сергиевский, В.В. Русланов. Пособие наладчика станков с ЧПУ. «Машиностроение». Москва. 1991.
7. Ю.С. Шарин. Станки с числовым управлением. Москва. «Машиностроение». 1976.
8. Л.Э. Шварцбург. Информационно-измерительные системы приводов металлорежущих станков. Москва. «Станкин».1991.
9. Е.П. Попов, Г.В. Письменный. Основы робототехники. Москва. «Высшая школа». 1990.
10. В.А. Тригубкин. Наладка, эксплуатация и техническое обслуживание станков с ЧПУ и робототехнических комплексов. Лабораторный практикум. Минск. «Тесей». 2000.
11.Электротехнический справочник. Т.3. Кн.2. Москва. «Энергоатомиздат».1988.
12.Комплектные тиристорные электроприводы. Справочник. Москва. «Энергоатомиздат». 1988.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ ПРОГРАММНОГО МАТЕРИАЛА
Введение
В данной теме следует ознакомиться с историей развития автоматизированного управления в производстве, этапами промышленного внедрения станков с программным управлением. Необходимо обратить внимание на эффективность применения станков с ЧПУ и перспективы их развития, как средств автоматизации трудовых процессов.
Литература:
[2, стр.5-12]; [5, стр.3-5]; [1, стр.3-5]; [3, стр.3,4].
Раздел 1.
Тема 1.1. При изучении темы необходимо рассмотреть общую структуру систем ЧПУ и их классификацию.
Литература:
[2, стр.31-34]; [3, стр.8-12]; [5, стр.32-36];[4, стр.24-26].
Темы 1.2, 1.3. В темах следует изучить структурные схемы разомкнутой системы и замкнутой систем ЧПУ, ознакомиться с назначением и характеристиками гидроусилителей момента.
Литература:
[2, стр.13-24]; [5, стр.297-301; 308-310];[4, стр.68-73].
Тема 1.4. При рассмотрении позиционных систем необходимо изучить типовую структурную схему, состав и назначение отдельных блоков. Следует разобраться с принципами управления приводами при позиционировании рабочих органов станка.
Литература:
[1, стр.126-129; 135-138]; [3, стр.131-132].
Тема 1.5.Адаптивные системы оборудуются дополнительными датчиками и каналами передачи информации, обеспечивающими возможность приспособления объектов управления к реальным условиям эксплуатации. Все современные устройства числового программного управления станками имеют возможность организации адаптивного управления. При изучении темы следует рассмотреть структурную схему универсального УЧПУ с блоком адаптации.
Литература:
[1, стр.215-228]; [9, стр.121-126].
Раздел 2.
Тема 2.1.На станках с ЧПУ перемещение рабочих органов по каждой координате осуществляется с помощью отдельного привода. Число приводов на станке может достигать пяти – семи. Различают приводы главного движения и приводы подач.
Датчики обратной связи по положению предназначены для контроля координат подвижных рабочих органов станка с ЧПУ. Датчики преобразуют линейное или угловое перемещение в электрический сигнал. В станках с ЧПУ широко применяются вращающиеся трансформаторы, сельсины, фотоэлектрические преобразователи и индуктосины.
При изучении темы необходимо познакомиться с конструктивным размещением приводов и датчиков положения на станке, с предъявляемыми к датчикам требованиям и их техническими характеристиками.
Литература:
[2, стр.34-36; 50-60; 70-76]; [4, стр.27-30; 61-83]; [8, стр. 110-147].
Тема 2.2. К электрооборудованию и электроавтоматике станка с ЧПУ относят аппаратуру автоматического управления (путевые выключатели, магнитные
пускатели, электромагнитные муфты и др.); аппаратуру защиты (автоматичес-кие выключатели, предохранители и др.); аппаратуру питания и сигнализации.
В ходе изучения темы следует изучить применяемую в станках с ЧПУ аппаратуру и выполняемые ею функции. Необходимо ознакомиться с особенностями путевых и командных систем управления.
Литература:
[5, стр.254-258]; [6, стр.59-78].
Тема 2.3. В станках с ЧПУ применяются электроприводы с двигателями потоянного тока и асинхронными электродвигателями. К приводам предъявляются требования в зависимости от выполняемых ими функций. Приводы главного движения работают в длительном режиме с частыми пусками и остановками. Они обеспечивают мощность, потребляемую при резании. Приводы подачи работают в расширенном диапазоне регулирования скоростей при высокой жесткости механических характеристик.
В станках с ЧПУ используется большая номенклатура комплектных электроприводов: ЭТ6, ЭТУ 3601, ЭПУ 2-1, ЭПБ-1 и др.
При изучении темы необходимо обратить внимание на особенности построения схем комплектных электроприводов и ознакомиться с их техническими характеристиками.
Литература:
[6, стр.39-53]; [11, стр.62-86].
Раздел 3.
Тема 3.1. Управляющая программа содержит в закодированном виде геометрическую и технологическую информацию об обработке деталей на станке с ЧПУ. Программа записывается на программоносители, в качестве которых может применяться перфолента, магнитная лента, магнитные диски, элементы электронной памяти.
Управляющая программа состоит из отдельных кадров, в которые включают символы команд управления и числовую информацию. Для представления информации в основном используется международный код ISO.
Необходимо разобраться с построением кадра управляющей программы и ознакомиться со значениями применяемых при программировании подготовительных и вспомогательных функций.
Литература:
[1, стр.118-122 ];[3, стр.135-144]; [4, стр.33-37].
Тема 3.2. При изучении темы необходимо разобраться с системами координат, применяемых в станках с ЧПУ.
В процессе подготовки управляющих программ важным этапом является расчет траектории инструмента. Траектория строится относительно контура обрабатываемой детали, заданной чертежом. При отработке программы перемещение рабочих органов станка осуществляется по рассчитанной траектории.
Траектория инструмента состоит из отдельных геометрических элементов. Точки перехода от одного элемента к другому называются опорными. Кроме
геометрических опорных точек на траектории задаются технологические точки, в которых изменяются технологические параметры обработки, например, скорость главного движения. При изучении материала темы следует ознакомиться, как решаются задачи определения опорных точек, лежащих на прямых, окружностях и их пересечениях.
При задании контурной обработки используются методы интерполяции. При разработке управляющих программ наибольшее распространение получили методы оценочной функции и цифровых дифференциальных анализаторов.
Необходимо подробно разобраться с сущностью метода оценочной функции.
Литература:
[1, стр.155-159]; [3, стр.106-110;112-134]; [4, стр.30-33]; [5, стр.469-488].
Тема 3.3. В состав управляющей программы входит вся информация, обеспечивающая выполнение процедуры обработки детали. В программе задаются размерные перемещения, скорости подач и главного движения и другая информация. Геометрическая информация записывается с помощью адресов X, Y, Z, A, B, C и др. Размеры могут быть заданы в абсолютных значениях функцией G90 или в приращениях функцией G91. Характер перемещения рабочего органа задается в кадре программы соответствующей подготовительной функцией: G00 – позиционирование, G01 – линейная интерполяция, G02 – круговая интерполяция по часовой стрелке, G03 – круговая интерполяция против часовой стрелки.
При задании обработки необходимо в кадре программы указывать скорость подачи, величина которой задается под адресом F.
Частота вращения шпинделя станка задается адресом S.
При изучении темы необходимо научиться составлять кадры программы, обеспечивающие размерные перемещения рабочих органов станка.
Литература:
[3, стр.144-150];[4, стр.44-56].
Тема 3.4. В станках с ЧПУ широко применяются револьверные головки и инструментальные магазины, позволяющие автоматизировать процесс смены инструментов. Смена инструмента в станках с револьверной головкой осуществляется ее поворотом. При программировании процедуры смены инструмента обычно достаточно в кадре указать адрес нового инструмента символом Т.
Станки с инструментальными магазинами снабжены манипуляторами, осуществляющими процесс смены инструмента. Процедура смены в этом случае представляет собой несколько этапов, которые задаются подпрограммами. В системе ЧПУ фирмы BOSH смена инструмента задается
функцией М06.
Литература:
[3, стр.150-152].
Раздел 4.
При изучении материала данного раздела необходимо ознакомиться с типами
электроприводов, применяемых в станках с ЧПУ, рассмотреть их характеристики и состав.
Литература:
[4];[7];[10];[11];[12].
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1.1.Что такое программное управление станком?
1.2.Как классифицируются системы программного управления станками?
1.3.Чем отличаются замкнутые системы ЧПУ от разомкнутых?
1.4.В чем особенности адаптивных систем с ЧПУ?
1.5.Как классифицируются станки с ЧПУ?
1.6.Как подразделяются виды движений в станках с ЧПУ?
1.7.Какие устройства в станке с ЧПУ осуществляют автоматическое управление его работой?
1.8.Какие системы координат применяются в станках с ЧПУ?
1.9.Как устанавливаются датчики положения на станках с ЧПУ?
1.10.Какие устройства входят в состав универсального устройства ЧПУ?
1.11. Как кодируется управляющая информации и какие программоносители применяются в УЧПУ?
1.12.Как работает фотосчитывающее устройство в составе УЧПУ?
1.13.Что входит в состав пульта оператора УЧПУ?
1.14.Каков принцип действия фотоэлектрического датчика положения, применяемого в станках с ЧПУ?
1.15.Как измеряется перемещение рабочего органа в станке с ЧПУ при помощи вращающихся трансформаторов?
1.16.Как измеряется перемещение в станках с ЧПУ с помощью индуктосина?
1.17.Что представляет собой управляющая программа?
1.18.Как задаются позиционные перемещения в управляющей программе?
1.19.Как задаются в управляющей программе перемещения при контурной обработке?
1.20.Как задаются скорости движений в управляющей программе?
1.21.Как задается смена инструмента в управляющей программе?
1.22.Как задается операция сверления в управляющей программе?
1.23.Какие требования предъявляются к приводам главного движения станков с ЧПУ?
1.24.Какие требования предъявляются к приводам подачи станков с ЧПУ?
1.25.Какие структурные блоки входят в состав электропривода подачи?
1.26.Из каких структурных блоков состоит типовая схема комплектного электропривода главного движения?
1.27.Какой диапазон регулирования скорости обеспечивают комплектные электроприводы, применяемые в станках с ЧПУ?
1.28.Какую максимальную погрешность скорости вращения обеспечивают комплектные электроприводы, устанавливаемые в механизмах подачи станков?
1.29.Почему применение в станках с ЧПУ следящего электропривода обеспечивает наилучшее качество контурной обработки?
1.30.Из каких операций состоит процесс смены инструмента в станках с ЧПУ, укомплектованных инструментальными магазинами?
1.31.Какая подготовительная функция в управляющей программе задает размерность скорости подачи в м /мин?
1.32.Какая подготовительная функция в управляющей программе определяет плоскость обработки YOZ?
1.33.Какая информация в управляющей программе кодируется буквой Q?
1.34.Какая информация в управляющей программе кодируется буквой B?
1.35.Какая подготовительная функция в управляющей программе задает круговую интерполяцию против часовой стрелки?
1.36.Какой подготовительной функцией в управляющей программе задаются размеры в приращениях?
1.37.Какая вспомогательная функция определяет конец управляющей программы ?
1.38.Какой символ обозначает начало управляющей программы?
1.39.Какие символы ставятся в начале и конце каждого кадра управляющей программы?
1.40.Какие точки на траектории инструмента принимаются за опорные?
1.41.Что представляет собой аппроксимация контура обработки ?
1.42.Чем определяется размер единичного шага при интерполяции траектории движения исполнительного органа станка?
1.43.При изменении какой информации вычислительное устройство УЧПУ рассчитывает оценочную функцию, выполняя операцию интерполяции?
1.44.Какую оценочную функцию рассчитывает вычислительное устройство УЧПУ при интерполяции прямолинейного участка траектории движения?
1.45.Какую оценочную функцию рассчитывает вычислительное устройство УЧПУ при обработке контура, интерполируемого дугой окружности?
1.46.Какое преобразование информации производится в блоке связи УЧПУ с электроприводом станка?
1.47.Какое преобразование информации производится в блоке связи УЧПУ с аналоговым датчиком положения станка?
1.48.Какие преобразования информации осуществляются в блоках связи УЧПУ с устройствами электроавтоматики станка?
1.49.Каково назначение синхродорожки на перфоленте, используемой для записи управляющей программы?
1.50.Сколько информационных дорожек содержит перфолента с управляющей программой, закодированной по системе ISO?
1.51.Ось какого движения в станке всегда совпадает с осью Z системы координат ?
1.52.Для чего задаются уставки при позиционировании исполнительных органов станка?
1.53.В чем принципиальное различие систем ЧПУ - NC и CNC ?
ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ И
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЮ.
Учебным планом предусмотрено выполнение одной контрольной работы. В состав контрольной работы входит три задания. Выбор варианта задания осуществляется по последней цифре учебного шифра учащегося.
При выполнении контрольной работы необходимо соблюдать следующие требования:
1.Работа выполняется в ученической тетради в клетку;
2.Задания приводятся в работе по порядку их нумерации;
3.Выполнение задания должно предваряться условием, приведенным в методических указаниях;
4.Выполнение задания должно сопровождаться пояснениями и ссылками на литературные источники;
5.Выполнение каждого задания должно начинаться с новой страницы;
6.Графические материалы должны удовлетворять требованиям ЕСКД;
7.В конце работы должен быть приведен список использованной литературы и технической документации;
8.Страницы тетради должны быть пронумерованы;
9.На страницах тетради необходимо оставлять поля для пометок рецензента, а в конце тетради должно быть оставлено место под рецензию;
10.При возврате контрольной работы после рецензирования необходимо обязательно выполнить все указания, сделанные рецензентом. Исправления и добавления следует помещать после текста рецензии.
ЗАДАНИЕ 1.
Выполнить требования, приведенные в Таблице 1.
Таблица 1.
| Вариант |
Вопрос |
| 0 |
Привести структурную схему и дать описание принципа действия фотоэлектрического импульсного датчика положения . |
| 1 |
Привести схему и дать описание принципа действия индуктосина. |
| 2 |
Описать устройство и принцип действия редусина. |
| 3 |
Дать описание оборудования пульта оператора универсального УЧПУ. |
| 4 |
Описать устройство и принцип действия электрогидравлического шагового двигателя. |
| 5 |
Привести структурную схему, технические и функциональные характеристики, дать краткое описание УЧПУ модели 2С-42. Описать назначение блоков, входящих в структуру УЧПУ. |
| 6 |
Привести структурную схему, технические и функциональные характеристики, дать краткое описание УЧПУ модели “Электроника НЦ-31”. Описать назначение блоков, входящих в структуру УЧПУ. |
| 7 |
Привести структурную схему, технические и функциональные характеристики, дать краткое описание УЧПУ модели 2С-85. Описать назначение блоков, входящих в структуру УЧПУ. |
| 8 |
Привести функциональную схему, состав и технические параметры комплектного электропривода ЭТУ 3601. Описать назначение блоков, входящих в структуру электропривода. |
| 9 |
Привести функциональную схему, состав и технические параметры комплектного электропривода “Размер 2М-5-2”. Описать назначение блоков, входящих в структуру электропривода. |
ЗАДАНИЕ 2.
Вычислить в унитарном коде методом оценочной функции шаги, необходимые для воспроизведения на станке с ЧПУ дуги окружности, параметры которой приведены в Таблице 2.
Решение представить в виде таблицы распределения шагов, вычертить заданную дугу окружности и рассчетную траекторию движения рабочего органа станка.
Таблица 2.
| Вариант |
Радиус Дуги |
Координаты точек дуги окружности |
|||
| Начальная точка |
Конечная точка |
||||
| Xн
|
Yн
|
Xк
|
Yк
|
||
| 0 |
25 |
- 24 |
+ 7 |
- 15 |
20 |
| 1 |
20 |
0 |
+20 |
+16 |
+12 |
| 2 |
10 |
- 8 |
- 6 |
0 |
-10 |
| 3 |
15 |
- 12 |
+ 9 |
0 |
+15 |
| 4 |
20 |
- 16 |
+ 12 |
0 |
+20 |
| 5 |
10 |
- 6 |
- 8 |
- 10 |
0 |
| 6 |
30 |
0 |
+30 |
+18 |
+24 |
| 7 |
20 |
0 |
+ 20 |
- 12 |
+16 |
| 8 |
25 |
+ 25 |
0 |
+15 |
+20 |
| 9 |
20 |
- 20 |
0 |
- 12 |
- 16 |
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЯ.
В качестве оценочной функции дуги F используется уравнение окружности
F = X 2
+Y 2
– R 2
,
где X,Y – координаты точек окружности;
R – радиус окружности.
Величина функции рассчитывается для координат точки действительного положения рабочего органа станка.
2 Y B 1
A Рис. 1.
-X C X
1,2,3,4 – номера квадрантов
системы координат
3 4
-Y
По знаку функции (F > 0 или F < 0) определяется положение этой точки относительно заданной дуги (Рис. 1). Если F = 0, то точка А лежит на дуге; если F > 0, то точка В находится вне дуги; если F < 0, то точка С расположена внутри дуги.
Алгоритм выработки управляющих воздействий на приводы станка зависит от принятого направления обхода дуги ( по часовой стрелке или против), а также от номера квадранта прямоугольной системы координат, в котором выполняется обход.
Возможные варианты управления приводами приведены в Таблице 3.
Таблица 3.
| Номер квадранта |
Направление шага обхода дуги |
|||
| По часовой стрелке |
Против часовой стрелки |
|||
| F £ 0 |
F > 0 |
F £ 0 |
F > 0 |
|
| 1 |
По оси X |
По оси Y |
По оси Y |
По оси X |
| 2 |
По оси Y |
По оси X |
По оси X |
По оси Y |
| 3 |
По оси X |
По оси Y |
По оси Y |
По оси X |
| 4 |
По оси Y |
По оси X |
По оси X |
По оси Y |
Вычисление значения оценочной функции на каждом шагу перемещения осуществляется с использованием результата, полученного на предыдущем шагу. Оценочная функция после выполнения шага Fi
+1
отличается от функции Fi
, определенной до перемещения, на величину 2Xi
+1, если движении выполнялось по оси X, или на 2Yi
+ 1, если движение выполнялось по оси Y.
Оценочная функция после шага перемещения вдоль оси X определяется уравнением Fi
+1
= Fi
+ 2X i
+ 1; после перемещения вдоль Y - Fi
+1
= Fi
+2Yi
+ 1.
Например: Если Fi
= 20, X i
= - 5, то Fi
+ 1
= 20 + 2(-5) + 1 = 11.
При расчете оценочной функции учитывается направление движения вдоль координатной оси. Если движение осуществляется по направлению оси, то координаты точек подставляются в уравнение с их фактическими знаками ±X; ±Y. Если движение выполняется против направления оси, то координатам точки меняется знак на противоположный - ( ±X); - ( ±Y).
Например: Если X i
= - 5, то при движении по направлению оси X в формулу Fi
+1
подставляется X i
= - 5. При движении против направления оси подставляется X i
= 5.
Выполнение задания рекомендуется осуществлять в следующем порядке:
1.Построить с соблюдением выбранного масштаба заданную дугу окружности в прямоугольной системе координат XOY.
2.Определить квадранты системы координат, в которых расположена дуга и задаться направлением ее обхода.
3.По Таблице 3 определить оси, вдоль которых будут задаваться шаги перемещения в зависимости от знака оценочной функции. Результат анализа свести в таблицу 4.
4.Выполнить расчет параметров движения для всех точек интерполирования заданной дуги окружности. В начальной точке дуги оценочная функция Fн
= 0.
Для определения оценочных функций в последующих точках пользоваться выражениями
Fi+1
= Fi
+ 2X i
+ 1 и Fi+1
= Fi
+2Yi
+ 1.
Расчет свести в таблицу 5.
5.Построить на графике заданной дуги расчетную траекторию движения рабочего органа станка.
Пример выполнения расчета
:
1.Заданная дуга окружности Y
К
Н
-X O Х
Координаты начальной точки интерполяции Н: X н
= -24, Y н
= 7.
Координаты конечной точки интерполяции К: X к
= 0, Y к
=25.
Рис. 2.
2.Дуга расположена во втором квадранте системы координат. Обход дуги по часовой стрелке от точки Н до точки К.
3.По Таблице 3 определяются оси, по которым будут осуществляться шаги интерполяции. Результат сводится в Таблицу 4.
Таблица 4
| Квадрант |
rowspan="2"> Направление обхода дуги |
Ось шага интерполирования |
|
| При F>0 |
При F£0 |
||
| 2 |
По часовой стрелке |
Х |
Y |
4.Производится расчет шагов интерполирования. Шаги выполняются по направлениям осей, поэтому в формулу передаточной функции координаты точек подставляются с их фактическими знаками.
Шаг 1 из точки Н
.
Так как точка Н лежит на дуге, то Fн
= 0 и единичный шаг выполняется по оси Y. Координата Y увеличивается на 1 (Y1
= 8), координата Х остается без изменения (X1
= - 24). Значение передаточной функции после выполнения шага
F1
= Fн
+ 2Yн
+ 1 = 0 + 2 •8 + 1 =17.
Шаг 2.
Так как полученное значение F1
>0, то шаг выполняется по оси Х. Координата Х увеличивается на 1 (Х2
= - 23), координата Y остается без изменения (Y2
=8).
Значение функции после выполнения шага
F2
= F1
+ 2X2
+ 1 = 17 + 2 (- 23) + 1 = - 28.
Шаг 3.
Так как F2
< 0, то шаг выполняется по оси Y ( Y3
= 9, X 3
= -23 ).
Значение функции после выполнения шага
F3
= F2
+ 2Y3
+ 1 = -28 + 2 • 9 + 1 = -9.
Шаг 4.
Так как F3
< 0, то следующий шаг вновь выполняется по оси Y (Y4
= 10,
X4
= -23). Значение функции после выполнения шага
F4
= F3
+ 2Y4
+ 1 = - 9 + 2 • 10 + 1 = 12.
Шаг 5.
Так как F4
> 0, то делается шаг по оси Х.
Далее расчет выполняется аналогично до достижения конечной точки дуги К.
Результаты расчета сводятся в Таблицу 5.
| Таблица 5. |
|||||||
| № шага |
Выполняемый шаг |
Координаты точки после выполнения шага |
Оценочная функция после выполнения шага |
||||
| Ось X,Y |
Направление (+,-) |
Xi
|
Yi
|
Величина F |
Знак F >0, £0 |
||
| 0 1 2 3 4 5 и тд. |
¾ Y X Y Y X |
¾ + + + + + |
X н
-24 -23 -23 -23 -22 |
Y н
8 8 9 10 10 |
Fн
|
0 |
|
| 17 -28 -9 12 -31 |
>0 <0 <0 >0 <0 |
||||||
5.Выполнить построение расчетной траектории интерполяции.
| Расставить на координатной плоскости расчетные точки положения рабочего органа станка после каждого шага интерполирования (н, 1, 2, 3, 4, 5 и тд.) и соединить их ступенчатой линией. |
|||||||||||||||||||||
| Y |
|||||||||||||||||||||
| 16 |
|||||||||||||||||||||
|
|
4 |
5 |
12 |
||||||||||||||||||
|
|
1 |
3 |
|||||||||||||||||||
|
|
2 |
8 |
|||||||||||||||||||
| Н |
|||||||||||||||||||||
| 4 |
|||||||||||||||||||||
| -Х - 30 - 26 - 24 - 20 -16 -12 - 8 - 4 0 4 Х Рис. 3. |
|||||||||||||||||||||
ЗАДАНИЕ 3.
Составить программу обработки детали по приведенному в Таблице 6 рисунку.
Координаты точек, указанных на рисунке, радиусы дуг, диаметры отверстий в условных единицах даны в Таблице 7.
Таблица 6.
| Вариант |
Эскиз детали |
Вариант |
Эскиз детали |
||
| 0 |
Y б в а 01
0 X |
5 |
Y г д в е б ж 0 а з X |
||
| 1 |
Y в б 0 а г X |
6 |
Y б в а д г 0 X |
||
|
2 |
Y в б г а е д 0 X |
7 |
Y в г б д а е Х 0 |
||
| 3 |
Y б в 0 а г X |
8 |
Y в б а г 0 X |
||
|
4 |
Y б в а г 0 X |
9 |
Y б в а г 0 X |
Таблица 7.
| Вариант |
Координаты точек |
Радиусы дуг |
Диаметры отверстий |
||||||||||||||||
| а |
б |
в |
г |
д |
е |
ж |
з |
o1
|
o2
|
o3
|
R1
|
R2
|
R3
|
R4
|
D1
|
D2
|
D3
|
||
| 0 |
X |
10 |
15 |
25 |
35 |
- |
- |
- |
- |
20 |
- |
- |
10 |
10 |
- |
- |
3 |
- |
- |
| Y |
5 |
15 |
15 |
5 |
- |
- |
- |
- |
10 |
- |
- |
||||||||
| 1 |
X |
5 |
5 |
20 |
20 |
- |
- |
- |
- |
10 |
- |
- |
7 |
- |
- |
- |
3 |
- |
- |
| Y |
7 |
21 |
21 |
7 |
- |
- |
- |
- |
14 |
- |
- |
||||||||
| 2 |
X |
10 |
10 |
20 |
30 |
30 |
20 |
- |
- |
12 |
- |
- |
8 |
8 |
8 |
8 |
4 |
- |
- |
| Y |
10 |
20 |
20 |
20 |
10 |
10 |
- |
- |
18 |
- |
- |
||||||||
| 3 |
X |
20 |
20 |
60 |
60 |
- |
- |
- |
- |
20 |
- |
- |
5 |
5 |
- |
- |
3 |
- |
- |
| Y |
15 |
25 |
25 |
15 |
- |
- |
- |
- |
20 |
- |
- |
||||||||
| 4 |
X |
30 |
20 |
60 |
50 |
- |
- |
- |
- |
30 |
50 |
- |
- |
- |
- |
- |
3 |
5 |
- |
| Y |
10 |
30 |
30 |
10 |
22 |
18 |
- |
||||||||||||
| 5 |
X |
15 |
10 |
10 |
15 |
28 |
33 |
33 |
28 |
17 |
22 |
- |
- |
- |
- |
- |
3 |
3 |
- |
| Y |
3 |
8 |
15 |
20 |
20 |
15 |
8 |
3 |
13 |
13 |
- |
||||||||
| 6 |
X |
10 |
10 |
40 |
40 |
25 |
- |
- |
- |
15 |
- |
- |
15 |
15 |
- |
- |
4 |
- |
- |
| Y |
5 |
25 |
25 |
5 |
5 |
- |
- |
- |
20 |
- |
- |
||||||||
| 7 |
X |
22 |
15 |
22 |
35 |
42 |
35 |
- |
- |
30 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
3 |
- |
- |
| Y |
2 |
15 |
28 |
28 |
15 |
2 |
- |
- |
15 |
- |
- |
||||||||
| 8 |
X |
10 |
10 |
60 |
60 |
- |
- |
- |
- |
20 |
50 |
- |
- |
- |
- |
- |
3 |
4 |
- |
| Y |
8 |
20 |
25 |
8 |
- |
- |
- |
- |
12 |
15 |
- |
||||||||
| 9 |
X |
15 |
15 |
80 |
80 |
- |
- |
- |
- |
30 |
50 |
70 |
- |
- |
- |
- |
3 |
3 |
3 |
| Y |
10 |
40 |
40 |
10 |
- |
- |
- |
- |
15 |
15 |
15 |
||||||||
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЯ 3.
При выполнении задания необходимо составить кадры программы, обеспечивающие размерные перемещения рабочего органа станка по заданной траектории.
Управляющая программа должна начинаться символом % - «Начало программы», после которого следует записать две последние цифры учебного шифра, как номер программы, и закончить кадр символом конца кадра.
Например, начало программы под номером 25 записывается в виде : % 25 LF.
В кадрах программы указывается информация об операциях обработки, длине перемещений, скорости обработки и вспомогательные функции. Каждый кадр имеет порядковый номер, которым он начинается. Заканчивается
кадр символом конца кадра.
Например: N 30 G00 X45 Y60 M 03 LF.
(номер (операция (координаты (вспомогательная (конец
кадра) обработки) точки) функция) кадра)
В примере задано позиционирование рабочего органа станка в точку с координатами Х45 и Y60. В кадре также задано вращение шпинделя по часовой стрелке. Программирование позиционирования осуществляется без указания скорости движения.
Контурная обработка задается с помощью функций интерполяции: линейной G01 и круговой G02 по часовой стрелке или G03 против часовой стрелки. В кадре после подготовительной функции указываются координаты конечной точки интерполяции. Перед программированием интерполяции следует указать плоскость, в которой будет проводиться движение при обработке. Для координатной плоскости XOY это осуществляется функцией G17.
При задании круговой интерполяции в кадр вносятся величины проекций на оси координат радиус-вектора R, проведенного из начальной точки интерполяции в центр дуги. Проекция на ось Х записывается под адресом I, проекция на ось Y - адресом J, на ось Z - адресом K.
При задании интерполяции в кадре необходимо указывать скорость подачи под адресом F.
Например, обработка контура от точки А до точки Б в кадре 10 задается линейной интерполяцией, а от точки Б до точки В в кадре 15 – круговой по часовой стрелке (Рис.4).
Y
Б
J R
А О В
I X
Координаты точек: А (X5,Y5), Б(X20,Y30), В(X50,Y8), О(X22,Y5).
Рис. 4.
N5 G17 LF;
N10 G01 X20 Y30 F 100 LF;
N15 G02 X50 Y8 I2 J-25 F 80 LF.
Так как вектор J направлен против направления оси Y его величина в кадре записывается со знаком “минус”.
При необходимости смены инструмента в кадр программы, предшествующий операции смены вводится номер нового инструмента под адресом Т. Например, запись Т20 означает поиск инструмента №20 в инструментальном магазине. В следующем кадре достаточно задать функцию М06, при отработке которой в системе ЧПУ фирмы BOSH будут осуществлены операции отвода шпинделя в позицию смены, отжим старого инструмента и его замена на новый с помощью станочного манипулятора.
Для программирования операции сверления при выполнении задания можно воспользоваться функцией G81. Кадр с данной функцией должен содержать координаты отверстия по осям X и Y, расстояние от инструмента до кромки детали R, глубину сверления Z и скорость подачи при сверлении F.
Например, сверление в точке О на Рис.4 может быть задано кадром:
N50 G81 X22 Y5 R 30 Z 10 F20 LF.
При выполнении контрольной работы можно принять указанные в кадре значения R и Z.
За место начального положения инструмента и место его смены принять точку с координатами X0,Y0,Z30.
Последний кадр программы должен содержать команду конца программы М02.
Выполнение задания рекомендуется осуществлять в следующем порядке:
1.Выполнить в масштабе построение траектории движения рабочего органа станка в соответствии с рисунком и цифровыми параметрами варианта задания.
2.Разбить траекторию на участки (отрезки прямых и дуг окружностей). Показать на чертеже геометрические опорные точки. Задаться направлением обхода траектории. Расписать, как показано в Таблице 8 для примера по Рис.4, координаты начальных и конечных точек участков траектории.
Таблица 8
| № |
Характер перемещения |
Начальная координата |
Конечная координата |
||
| Xн
|
Yн
|
Xк
|
Yк
|
||
| i i+1 и тд. |
Участок прямой АБ Дуга окружности БВ |
5 20 |
5 30 |
20 50 |
30 8 |
3.Составить управляющую программу перемещения рабочего органа станка по заданной траектории. Кадры программы и выполняемую в каждом кадре операцию показать в Таблице 9. Пример дан для траектории Рис.4.
Таблица 9.
| № |
Кадры программы |
Операция, выполняемая в кадре |
| i i+1 и тд. |
N10 G01 X20 Y30 F100 LF N20 G02 X50 Y8 I2 J-15 F80 LF |
Линейная интерполяция в точку с координатами X20, Y30 при скорости подачи 100мм/ мин. Круговая интерполяция в точку с координатами X50, Y8, с проекциями радиус-вектора I 2, J –15 при скорости подачи 80 мм/мин. |
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Учебным планом в качестве итоговой аттестации учащихся по дисциплине предусмотрено проведение зачета и экзамена. Зачет проводится после выполнения лабораторных работ и служит для определения готовности учащегося к сдаче экзамена. Зачет предполагает два варианта опроса. Учащемуся могут быть предложены устный опрос преподавателем или прохождение компьютерного теста.
Тест включает в себя 30 вопросов из перечня контрольных вопросов, приведенных на странице 9 данных методических указаний. При прохождении теста к вопросу даются четыре ответа, один из которых является правильным. Задачей учащихся является выбор правильного ответа.
Тесты содержат ограничения по времени дачи ответов на один вопрос и на прохождение теста в целом. При прохождении теста учащийся получает сообщения о правильном ответе. По окончанию тестирования показывается его результат в виде количества набранных баллов. Правильный ответ на вопрос оценивается в один балл.
По результатам тестирования преподаватель оценивает качество подготовки учащегося.
В соответствии с таблицей преподаватель определяет уровень подготовки учащегося по 10 –ти балльной шкале отметок. Полученный учащимся результат тестирования используется преподавателем при приеме экзамена.
Результат тестирования - более 17 баллов, соответствует успешной сдаче зачета.
| Количество баллов, набранных при тестировании. |
Отметка |
| 15 |
4 |
| 17 |
5 |
| 20 |
6 |
| 22 |
7 |
| 25 |
8 |
| 27 |
9 |
| 30 |
10 |
Тесты составлены в программе SanRav TestMeker.
Тестирование проводится с помощью программы SanRav Tester.
Порядок действий учащегося при работе в программе:
1.Активировать клавишу “Начать” на экране компьютера;
2.Зарегистрироваться, последовательно выбрав учебную группу и свою фамилию. Затем активировать клавишу “ОК” в информационном окне;
3.Выбрать название теста “Электрические измерения 1” или “Электрические измерения 2”. Затем активировать клавишу “ОК”;
4.При появлении на экране контрольного вопроса подвести указатель к выбранному ответу и нажать клавишу “мышки”;
5.При правильном ответе выводится сообщение “The answer is right», после чего следует активировать «ОК». При неправильном ответе вопрос меняется автоматически ;
6. Сообщение «Ваше время истекло» соответствует окончанию времени, отведенного для ответа на данный вопрос. Для дальнейшего прохождения теста следует активировать «ОК»;
7.Фамилия тестируемого, общее количество вопросов, номер текущего вопроса, а также оставшееся время для ответа на данный вопрос и тест в целом выводятся в рамке в нижней части экрана;
8.По окончанию тестирования на экране выводится сообщение о количестве набранных баллов. Окончание работы фиксируется клавишей «ОК» и выходом из программы.
ПЕРЕЧЕНЬ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ ВОПРОСОВ:
1. Типы систем программного управления станками;
2. Цикловое программное управление станками;
3. Числовое программное управление станками (ЧПУ);
4. Классификация систем ЧПУ;
5.Разомкнутые и замкнутые системы ЧПУ;
6. Принцип позиционирования рабочего органа станка;
7. Структура позиционной системы ЧПУ;
8.Принцип линейной интерполяции;
9. Принцип круговой интерполяции;
10. Структура контурной системы ЧПУ;
11. Адаптивные системы с ЧПУ;
12. Классификация станков с ЧПУ;
13. Конструктивные особенности станков с ЧПУ;
14. Виды движений в станках с ЧПУ;
15. Объекты управления в станках с ЧПУ;
16. Получение информации о размере детали в станках с ЧПУ;
17. Системы координат в станках с ЧПУ;
18. Программируемые координаты и способы их отсчета;
19. Способы размещения датчиков положения на станках с ЧПУ;
20. Структура универсального устройства ЧПУ;
21. Технические и функциональные характеристики устройств ЧПУ;
22. Программоносители: виды, особенности;
23. Кодирование информации в УЧПУ;
24. Фотосчитывающее устройство в составе УЧПУ;
25. Оборудование пульта оператора УЧПУ;
26. Символика на пультах оператора станка с ЧПУ;
27. Фотоэлектрические датчики положения в станках с ЧПУ;
28. Вращающиеся трансформаторы в станках с ЧПУ;
29. Индуктосины в станках с ЧПУ
30. Структура блоков сопряжения в составе УЧПУ;
31. Преобразование информации в блоках связи с датчиками положения;
32. Преобразование информации в блоках связи с электроприводами станка;
33. Преобразование информации в блоках связи с электроавтоматикой станка;
34. Структура управляющей программы;
35. Программирование контурной обработки. Траектория инструмента.
36.Подготовительные и вспомогательные функции в управляющей программе;
37. Задание позиционных перемещений в управляющей программе;
38.Задание перемещений в управляющей программе при контурной обработке;
39. Задание скоростей движений в управляющей программе;
40. Задание смены инструмента в управляющей программе;
41. Особенности и требования к приводам главного движения станков с ЧПУ;
42. Особенности и требования к приводам подачи станков с ЧПУ;
43. Электрогидравлические шаговые двигатели подачи;
44. Типовая структура комплектного электропривода подачи;
45. Типовая структура комплектного электропривода главного движения;
46. Электроприводы вспомогательных движений в станках с ЧПУ;
47. Электрооборудование токарных станков с ЧПУ;
48. Устройства ЧПУ, применяемые для оснащения токарных станков;
49. Электрооборудование фрезерных станков с ЧПУ;
50. Устройства ЧПУ, применяемые для оснащения фрезерных станков;
51. Электрооборудование сверлильных и расточных станков с ЧПУ;
52. Устройства ЧПУ, применяемые для оснащения сверлильных и расточных станков;
53. Электрооборудование и устройства ЧПУ шлифовальных станков;
54. Электрооборудование многоцелевых станков с ЧПУ;
55. Устройства ЧПУ, применяемые для оснащения многоцелевых станков.
56. Понятие о гибких производственных системах;
57. Электрооборудование промышленных роботов;
58. Устройства ЧПУ, применяемые для оснащения промышленных роботов;
59. Наладка и эксплуатация электроприводов и устройств электроавтоматики станков с ЧПУ;
60. Диагностика электронных узлов и устройств станков с ЧПУ.
В экзаменационном билете содержится два теоретических вопроса и задача.