Учебный токарный станок с компьютерной системой ЧПУ

Учебный токарный станок с компьютерной системой ЧПУ
Учебный токарный станок с компьютерной системой ЧПУ относится к области образования и предназначен для проведения лекционных занятий, практических, лабораторных, учебно- и научно-исследовательских работ по различным дисциплинам, связанным со станками, резанием, инструментом, технологией машиностроения, электроприводами, автоматизацией, электроавтоматикой, информационно-измерительными системами, числовым программным управлением, микропроцессорными системами, вычислительной техникой и современными информационными технологиями и др.
Наиболее близкими к заявляемому учебному станку являются станки, выпускаемые фирмой ЕМКО: ЕМКО COMPACT 5 CNC, ЕМКО COMPACT 5 PC и ЕМКО UNIMAT PC, используемые для демонстрационных и учебных целей, содержащие регулируемый привод главного движения, приводы продольной и поперечной подач на базе шаговых электродвигателей, управляемые одновременно, револьверную головку с приводом автоматизированной смены инструмента, заднюю бабку, систему управления, включающую персональный компьютер, управляюще-силовой блок и электроавтоматику. Недостатками такой конструкции станка являются ограниченные функциональные и дидактические возможности станка, например, для подготовки инженеров и магистров технических наук; возможность снижения точности обработки из-за отсутствия замыкания системы управления приводами обратной связью по положению и пропускания, вследствие этого, управляющих импульсов; невозможность реализации адаптивного управления; невозможность использования станка в составе учебных гибких производственных систем (ГПС) и гибких производственных модулей (ГПМ), невозможность выполнять исследования процессов резания, процессов трения, процессов в электроприводах, а также исследования инструмента и технологии, кроме того, револьверная головка отсутствует, т.е. невозможна смена инструмента по программе, или револьверная головка некомпактна, что уменьшает рабочее зону станка для размещения заготовки и манипуляций схвата робота при включении станка в состав ГПМ или ГПС.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно расширение учебнометодических и функциональных возможностей станка.
смены инструмента, заднюю бабку, контурную систему управления, включающую персональный компьютер, управляюще-силовой блок и информационно-измерительную систему, согласно предложению выполнен со следящими приводами продольной и поперечной подач, привод пиноли задней бабки- автоматизирован, а управляюще-силовой блок снабжен устройством для измерения нагрузок на приводы, кроме того, револьверная головка снабжена делительным диском, взаимосвязанным с фиксатором позиции и через него с конечным выключателем, закрепленными на корпусе револьверной головки, причем конечный выключатель револьверной головки входит в состав информационно-измерительной системы станка, при этом все приводы и информационно- измерительная система станка взаимосвязаны с управляюще-силовым блоком и персональным компьютером.
Отличительной особенностью предлагаемого станка является то, что приводы продольной и поперечной подач выполнены следящими, привод перемещения пиноли задней бабки - автоматизирован, а управляющесиловой блок снабжен устройством для измерения нагрузок на приводы, кроме того, револьверная головка снабжена делительным диском, взаимосвязанным с фиксатором позиции и через него с конечным выключателем, закрепленными на корпусе револьверной головки, причем конечный выключатель револьверной головки входит в состав информационно-измерительной системы станка, что обеспечивает выполнение фиксации заданной позиции револьверной головки и воздействие на конечный выключатель одним элементом - фиксатором, обеспечивает большую компактность револьверной головки, при этом все приводы и информационно- измерительная система станка взаимосвязаны с управляюще-силовым блоком и персональным компьютером, что позволяет при наличии обратной связи по положению исполнительных органов реализовать программное управление со сплайновой интерполяцией, проводить технологическое диагностирование управляющих программ и расширить возможности получения и тестирования знаний, умений и навыков в программированию станков с ЧПУ, в исследовании и понимании процессов резания и процессов в приводах и системе управления, кроме того, наличие устройства измерения нагрузок на приводы, обеспечивает возможность адаптивного (как предельного, так и оптимального) управления обработкой деталей на станке и его изучения и исследования.
Сущность полезной модели, поясняется рисунками, где на фиг.1, 2 дан общий вид учебного токарного станка, на фиг. 3 - его структурная схема, на фиг. 4, 5 - схема револьверной головки.
Учебный токарный станок с компьютерной системой ЧПУ содержит привод главного движения 1, приводы продольной 2 и поперечной 3 подач, револьверную головку с приводом смены инструмента 4, привод 5 пиноли задней бабки. Приводы подач выполнены следящими, привод пиноли автоматизирован, то есть выполняется не вручную как у прототипа, а от электропривода. Управляюще-силовой блок 6 снабжен устройством 7 для
(
измерения нагрузок на приводы, кроме того, револьверная головка 8 снабжена делительным диском 9, взаимосвязанным с фиксатором позиций 10 и через него с конечным выключателем ВК1, закрепленными на корпусе 11 револьверной головки, причем конечный выключатель револьверной головки входит в информационно-измерительную систему станка, при этом все приводы и информационно- измерительная система станка взаимосвязаны с управляюще-силовым блоком 12 и персональным компьютером 13,14.
Работа на станке осуществляется следующим образом.
Привод главного движения осуществляется от регулируемого электродвигателя 1, приводы подач 2,3 - от электродвигателей постоянного тока, приводы револьверной головки 4 и пиноли задней бабки 5 от асинхронных конденсаторных электродвигателей. Информационноизмерительная система станка содержит конечные выключатели ВК (по два на каждый привод подачи и один в револьверной головке) и два круговых измерительных преобразователя 15,16, выполняющих роль датчиков обратной связи по положению, измерительный преобразователь 17, обеспечивающий информацию об оборотах шпинделя. При считывании из кадра управляющей программы команды на смену инструмента (смену позиции револьверной головки) от компьютера на блок 12 и далее на привод 4 поступают управляющие импульсы, револьверная головка начинает вращаться по стрелке П, при этом делительный диск воздействует на фиксатор, поворачивая его вокруг оси, закрепленной в корпусе, до тех пор пока фиксатор не нажмет на конечный выключатель ВК1, сигнал от которого поступает в компьютер и далее следует команда на останов привода поворота револьверной головки и его реверс по стрелке Ф на фиксацию заданной позиции револьверной головки. Фиксатор при этом возвращается в первоначальное положение и упирается в уступ делительного диска. Управление станком осуществляется от персонального компьютера (13,14) через управляюще - силовой блок (12), получающим питание от сети 220 В.
На компьютерных имитаторах устройства ЧПУ (УЧПУ) реализуются все предусмотренные российскими и международными стандартами функции по наладке и программированию станка: установка нужного инструмента, ввод и редактирование управляющей программы (УП), выход в нуль станка, ввод корректоров и параметров, взаимосвязь систем координат УЧПУ, станка и детали, все режимы и подрежимы имеющихся УЧПУ, обработка виртуальной детали с использованием всех функций программирования, в том числе, линейной, круговой и сплайновойинтерполяции,
технологическое диагностирование управляющих программ по условиям обработки и требованиям чертежа детали. От того же имитатора УЧПУ выполняется ввод управляющих импульсов (УИ) и управление реальным станком для обработки реальной детали с возможностью адаптивного управления. На мониторе компьютера отражается информация о состоянии исполнительных механизмов (ИС) и УЧПУ и нагрузках на приводы (ИН).
управляющей программы, ввод корректоров и параметров УЧПУ, станка, инструмента, детали и условий обработки, выполнить подрежим Выход в нуль, выполнить преднабор кадров управляющей порограммы, использовать подрежим Обучение, запустить управляющую программу на отработку в пошаговом или автоматическом режиме. Для отработки процесса изготовления детали пользователь может вначале осуществить обработку виртуальной детали на компьтерном имитаторе станка, а затем, запустив проверенную управляющую программу, запустить реальный станок на обработку реальной детали. При отработке управляющей программы можно воспользоваться системой технологического диагностирования, выполняющей покадровую проверку по условиям обработки, требованиям чертежа, возможностям инструмента и станка, использую имеющуюся базу данных, которую пользователи могут изменять и дополнять. Система сообщает обучающимся номера кадров и причины нарушения того или иного технологического нарушения и дает альтернативные рекомендации для принятия решения. На монитор может быть вызвана информация о состоянии исполнительных механизмов и электроавтоматики станка, а также о нагрузках на приводы подач и главного движения.
Предусмотрено взаимодействие станка с внешними устройствами, например, с роботом.
Используя информацию о нагрузках можно выполнять учебные и научные исследования резания, инструмента и станка. Включение станка в компьютерную сеть позволяет организовывать и контролировать процесс обучения преподавателем на базе системы для тестирования знаний и умений учащихся. Промышленная применимость.
Функциональные и дидактические возможности учебного станка с ЧПУ при лекционных, практических, лабораторных, учебно- и научноисследовательских работах позволяют:
-получать знания по резанию, инструменту, станкам, технологии обработки конструкционных материалов, электроприводам, электроавтоматике, информационно-измерительным системам, системам ЧПУ, современным информационным технологиям;
-приобретать умения и навыки по программированию и наладке станков с ЧПУ, режимам и технологии обработки деталей на станках, по наладке и эксплуатации электроприводов и систем управления, в том числе, адаптивных;
-проводить учебно- и научно-исследовательские работы по резанию, инструменту, станкам, технологии обработки деталей, электроавтоматике, системам ЧПУ моделированию динамики приводов и системы управления, моделированию погрешностей обработки, в том числе, при сплайновой интерполяции, и динамики приводов и системы управления и др.;