Курсовая работа: САУ микрофрезерного станка

Курсовой проект по САУ, который был успешно сдан в 2013-м году

Расчётно-пояснительная записка

курсового проекта

«Системы автоматического управления»

тема: «САУ микрофрезерного станка ».

Дата защиты: 12.12.2013 г.

РЕФЕРАТ

Ключевые слова: печатные платы, микрофрезерный станок, шаговый двигатель, программный контроль точности.

Курсовой проект посвящен проектированию системы автоматического управления микрофрезерного станка и содержит:

5 листов формата А1;

1 лист формата А2;

выполненных в САПР ASCON KomPas v14.

Данная записка выполнена в формате Microsoft Word 2003 и содержит 35 страницы, 23 рисунка, 9 таблиц.

В данном курсовом проекте рассмотрен процесс построения аппаратной и програмной частей САУ, определены основные сигналы управления и контроля, предложен программный метод коррекции цели.

Первый лист (А1) – процессная модель.

Второй лист (А1) – комплексно-принципиальная схема (приводы станка и системы контроля).

Третий лист (А1) – комплексно-принципиальная схема (контроллер и блок энергоавтоматики).

Четвертый лист (А1) – схема электрических соединений.

Пятый лист (А1) – Схема платы ШД

Шестой лист – (А2) – интерфейс ПО и алгоритм работы ПО начального установа.

Содержание

Реферат……………………………………………………………………………………………….…………………..2

Задание на проектирование………………………………………………………………….……………….4

1. Введение. Описание составных частей станка..…………..…………………… ………………5

1.1. Шаговые двигатели………………………………………………………………………………………….5

1.2. Фрезерная головка………………………………………………………………………………………… 6

2. Процессная модель. Функции……………………………………………………………………………..7

2.1. Структура процессов в САУ……………………………………………………………………………….7

2.2. Функции……………………………………………………………………………………………………………8

2.3. G –code………………………………………………………………………………………………………….…..8

2.4. Техническое задание. Определение состава ПО микроконтроллера……………..12

3. Комплексная принципиальная схема…………………………………………………………….…13

3.1. Описание КПС………………………………………………………………………………………………….13

3.2. Перечень элементов……………………………………………………………………………………….13

3.3. Перечень потоков и сигналов………………………………………………………………………....13

4. Выбор САУ…………………………………………………………………………………………………………..15

4.1. Микроконтроллер…………………………………………………………………………………………..15

4.2.Блок энергоавтоматики…………………………………………………………………………………..15

4.3. Типы ключевых элементов…………………………………………………………………………….15

4.4. Способы включения обмоток…………………………………………………………………………15

4.5. Стабилизация токов………………………………………………………………………………………16

4.6. Выбор схемы драйвера шаговых двигателей………………………………………………..18

4.7. Схема коммутационной платы……………………………………………………………………….23

4.8. Схема электрических соединений……………………………………….....................................23

5. Система контроля. Начальный установ…………………………………………………………….24

5.1. Система контроля лазерным треккером………………………………………………………..24

5.2. Начальный установ…………………………………………………………………………………………27

5.3 Конвертер HPGL->G-CODE………………………………………………………………………………..31

Заключение и выводы…………………………………………………………………………………………..34

Список использованной литературы……………………………………………………………………35

1. Введение. Описание составных частей станка

В современной технике для производства микроэлектронных изделий, печатных плат и т.д. требуются микрофрезерные станки. Например, для фрезерования дорожек на печатной плате с последующей заливкой проводящим материалом или просверливания отверстий для монтажа электронных компонентов, а так же для получения 3D моделей разного рода изделий. Для всего этого нужны микрофрезерные станки с ЧПУ. В проектируемом станке предполагаются функции как сверлильного, так и фрезерного станков. Управление станком будет осуществляться с помощью компьютера посредством выполнения программ. Основной функцией станка является фрезерование и сверление отверстий текстолитовых печатных плат.

Станок состоит из электрической и механической частей. Рассмотрим устройство механической части.

Станок имеет жесткое основание, на котором закреплены координатный стол и стойка. В стойке смонтирован привод осей Y и Z. Привод состоит из передачи «винт-гайка», и приводится в движение шаговым двигателем.

Координатный стол осуществляет перемещение по координате X. В состав стола входит передача «винт-гайка», на которой закреплен стол с заготовкой. Вращение винту передают шаговые двигатели.

В электрическую часть входят:

- контроллер (программное обеспечение, запуск процессов);

- блок энергоавтоматики (сопряжение с механической частью, питание);

- персональный компьютер (CAD-система и средства визуализации).

1.1. Шаговые двигатели

В микрофрезерном станке используются шаговые двигатели двух моделей:
ДШИ-200-3 (перемещение по осям X и Y) и ДШИ-200-2 (перемещение по оси Z).

Рис.1. Шаговые двигатели ДШИ-200

Паспортные данные этих двигателей приведены в таблице:

Табл. 1. Параметры шаговых двигателей

Электрическая схема электродвигателя представлена на рисунке:

Рис. 2. Электрическая схема шаговых двигателей ДШИ-200

1.2. Фрезерная головка

Для передачи вращательного движения от мотора к шпинделю может быть

использована ременная или зубчатая передача. Однако в современных станках в

подавляющем большинстве случаев используют мотор-шпиндель, то есть шпиндель, непосредственно присоединенный к мотору. Такое решение позволяет уменьшить массу привода шпинделя и, следовательно, нагрузку на другие приводы, упростить конструкцию станка и повысить его КПД.

Критерии для выбора мотор-шпинделя – мощность, скорость вращения и крутящий

момент, которые должны соответствовать режиму резания при черновой обработке, для которой характерны наибольшие значения этих параметров. Также немалую роль при выборе играют масса и габаритные размеры мотор-шпинделя: чем они меньше, тем менее нагружены приводы станка и тем он удобнее в эксплуатации.

Выбран мотор-шпиндель SC 50101 как наиболее легкий и компактный (см. рис. 2).

Табл. 2. Характеристики мотор-шпинделя.