Методические указания по выполнению лабораторной работы №2 по курсам “Гибкие производственные системы”, “Технологическое оборудование с чпу” для студентов специальности 220401 “Мехатроника ” (стр. 1 из 5)
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Томский политехнический университет"
_____________________________________________________________
УТВЕРЖДАЮ
Зав. каф. ИКСУ
проф., д-р техн. наук
__________А.М. Малышенко
“___”__________2007 г.
УПРАВЛЕНИЕ ГИБКИМ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ МОДУЛЕМ ФРЕЗЕРОВАНИЯ
Методические указания по выполнению лабораторной работы №2
по курсам “Гибкие производственные системы”,
“Технологическое оборудование с ЧПУ” для студентов
специальности 220401 “Мехатроника ”
Томск 2007
УДК 681.51:621.865.8
Управление гибким производственным модулем фрезерования: Методические указания по выполнению лабораторной работы №1 по курсам "Гибкие производственные системы", “Технологическое оборудование с ЧПУ” для студентов специальности 220401 “Мехатроника”. - Томск: Изд. ТПУ, 2007. - 30 с.
Составители: доц., канд. техн. наук В.Н. Шкляр,
доц., канд. техн. наук С.В. Леонов
Рецензент: доц. канд. техн. наук С.А. Гайворонский
Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию
методическим семинаром кафедры ИКСУ “____”_______2007 г.
Зав. кафедрой ИКСУ
проф., д-р техн. наук А.М. Малышенко
Управление гибким производственным модулем фрезерования
1. Цель лабораторной работы
Целью лабораторной работы является изучение, программирование, отладка и экспериментальное исследование гибкого производственного модуля фрезерования. При выполнении лабораторной работы рассматриваются вопросы функционирования технологического обеспечения модуля, системы управления, разработки управляющих программ для изготовления изделий и их отладки на имитаторе.
2. Описание учебного гибкого производственного модуля
фрезерования
2.1. Назначение комплекса, его состав и характеристики
Общий вид учебного гибкого производственного модуля фрезерования изделий представлен на рисунке 1.
Рисунок 1. Общий вид станка (версия MF70-4Ф4): 1 – регулировочные винты оси Z;
2 – шаговый двигатель оси Z; 3 – фрезерная головка; 4 – цанговый патрон; 5 – рукоятка ручного перемещения привода X*; 6 – рукоятка ручного перемещения привода Y*; 7 – литая станина станка; 8 – регулировочные винты привода X; 9 – регулировочные винты привода Y; 10 – Т- образные продольные крепежные пазы;
11 – шаговый двигатель оси X; 12 – шаговый двигатель оси Y
Учебный минигабаритный фрезерный станок модели MF-3Ф4 с компьютерным управлением, выполненный на базе станка с ручным управлением, предназначен для обучения программированию фрезерных станков с ЧПУ, а также для отладки кадров программы и реализации не сложных деталей из дерева и пластмасс. Применение станка, дает знания и навыки в области станков с ЧПУ, инструмента, технологии, электроприводов, систем управления и современных информационных технологий. На станке можно выполнять сверление отверстий по заданным координатам, фрезерование и гравирование в ручном или автоматическом режимах 2-х мерных и 3-х мерных поверхностей.
Управление станком осуществляется от персонального компьютера, работающего под управлением операционной системы Windows. Управляющие программы для обработки деталей составляются с использованием стандартных функций. Компьютерные имитаторы станка и устройства числового программного управления позволяют имитировать обработку на станке (т.е. производить отладку программы путем воспроизведения виртуальной детали по созданной управляющей программе), а затем запускать лабораторный фрезерный станок на изготовление реальной детали.
Станок является бесконсольно-фрезерным и имеет крестовый стол (координаты X и Y). На стойке станка установлены направляющие, по которым перемещается шпиндельная головка (вертикальная координата Z). Автоматизированный координатный стол станка под управлением персонального компьютера позволяет выполнять точные работы по пластику и дереву. Кинематическая схема всех трех приводов подачи аналогична и состоит из следующих элементов: электродвигатель, муфта, винтовая передача с шагом 1 мм. Основные технические характеристики модуля фрезерования приведены в таблице 1.
Таблица 1
Технические характеристики модуля фрезерования
| № | Наименование | Величина |
| 1 | Напряжение питания, В | 220 |
| 2 | Потребляемая мощность, Вт | 150 |
| 3 | Предельные габариты заготовки (ш/д/в), мм | 45/120/70 |
| 4 | Пределы частот вращения инструмента, мин-1 | 5000¸20000 |
| 5 | Диаметр инструмента, мм | 1¸3 |
| 6 | Тип системы управления | PCNC |
| 7 | Количество одновременно управляемых координат | 3 |
| 8 | Точность перемещений, мм | 0,1 |
| 9 | Интерфейс связи с управляющей ЭВМ | LPT |
| 10 | Габариты (ш/д/в), мм | 320/380/420 |
| 11 | Масса, кг | 11 |
Приводы подач и главного движения обеспечивают бесступенчатое регулирование скорости в соответствии с заданным в управляющей программе значением. В качестве двигателей приводов подач используются шаговые электродвигатели, преобразующие электрические импульсы в дискретные механические перемещения. Применение шаговых электродвигателей в составе станков с ЧПУ обусловлено следующими достоинствами:
- угол поворота ротора определяется числом импульсов поданных на обмотку двигателя;
- прецизионное позиционирование и повторяемость с точностью 3-5% от величины шага;
- высокая надежность привода за счет бесконтактной коммутации катушек обмотки двигателя;
- широкий диапазон регулирования скорости с получением очень низких частот вращения вала двигателя без использования промежуточного редуктора.
2.2. Система управления станка
Система управления станка кроме устройств электроавтоматики и электропривода содержит устройство числового программного управления (УЧПУ). В УЧПУ нового поколения принято выделять системную платформу PC (Personal Computer) и прикладную компоненту NC (Numerical Control, т.е. ЧПУ), от которых происходит общее обозначение класса PCNC. В системе PCNC поддерживается:
- мобильность прикладных модулей (т.е. их переносимость на другие системные платформы);
- коммуникабельность модулей (т.е. их способность к взаимодействию через единую коммуникационную среду системной платформы);
- масштабируемость системы в целом (т.е. возможность изменять, при необходимости, как функциональность прикладной компоненты, так и вычислительные возможности системной компоненты).
В системную платформу PCNC входят: аппаратная часть, операционная система и средства поддержания межмодульной коммуникации.
В качестве операционной системы для однокомпьютерного варианта PCNC используется Windows NT с дополнительным расширением реального времени на уровне устройств (devices), к которым относятся контроллеры ввода-вывода. В двухкомпьютерном варианте PCNC применяют две разные операционные системы: Windows NT в терминале и одну из операционных систем реального времени в машине реального времени (UNIX, VxWorks или др.).
Модели УЧПУ оцениваются рядом характеристик, определяющих наличие у системы тех или иных эксплуатационных, функциональных и сервисных возможностей:
- число программируемых координат;
- тип системы;
- число одновременно управляемых координат;
- дискретность задания координат, мм;
- вид интерполяции (круговая, объемная, винтовая);
- смещение начала (нуля) отсчета (программируемое);
- индикация положения, функций и кадра;
- возможность управления от ЭВМ;
- наличие системы редактирования УП;
- максимальная скорость привода (быстрота перемещения), мм;
- предельная скорость рабочей подачи, мм/мин;
- системы диагностики и самодиагностики;
- наличие диалогового режима;
- тип управляемого привода;
- защитные функции.
УЧПУ обеспечивают режимы ручного и автоматического управления станком, режим редактирования управляющих программ и ввода параметров и корректоров.
Для управления станком МF70-4Ф4 (выполненном на базе станка Proxxon) применяется УЧПУ класса PCNC с программой STEPPER CNC, имеющей интуитивно понятный интерфейс, способствующий быстрому обучению персонала, ранее работавшего в операционных системах Windows компании Microsoft.
Программа управляет всеми приводами станка в реальном режиме времени и обеспечивает поддержку общепромышленного стандарта программирования станков с ЧПУ GCODE RS-274 с базовым набором основных команд (включая спектр команд линейной и круговой интерполяции). STEPPER CNC имеет в своем составе встроенный имитатор, позволяющий работать на компьютере без подключенного станка MF70-4Ф4, отлаживать и тестировать написанные учащимися программы на виртуальной трехмерной модели станка.
2.3. Программное обеспечение мехатронного модуля