ВКР (1194189), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

C# – язык программирования, сочетающий объектно-ориентированные и аспектно-ориентированные концепции [34]. C# относится к семье языков с C-подобным синтаксисом, из них его синтаксис наиболее близок к С++ и Java [31]. Язык имеет строгую статическую типизацию, поддерживает полиморфизм, перегрузку операторов, указатели на функции-члены классов, атрибуты, события, свойства, исключения, комментарии в формате XML [33].

С помощью IDE Visual Studio [28] и языка программирования C# реализовано программное обеспечение для компьютера, осуществляющие считывание данных с Arduino и построение графика [32].

2.4 Станок с числовым программным управлением

Использование металлообрабатывающих станков, оборудованных современными системами числового программного управления, занимает в производственных процессах особое привилегированное положение. Это связано с тем, что оно позволяет выпускать детали, к которым выдвигаются строгие требования точности размеров и допусков.

Работа на таком оборудовании требует от оператора богатого практического опыта работы на станке и умения составлять для него программы, в соответствии с которыми будут выполняться операции обработки.

Числовое программное обеспечение нашло применение в управлении системами и конструктивными особенностями самых разных станков, выполняющих фрезерную, токарную, сверлильную, шлифовальную и другие операции обработки.

В последние годы стали популярны станки с универсальными возможностями и конструкцией, которые сочетают в себе возможность выполнения нескольких видов обработки с использованием автоматизированных систем дополнительных элементов.

С использованием числового программного управления обеспечивается точность и слаженность работы целых производственных автоматизированных линий, на которых производится выпуск самых разных деталей для отраслей промышленности.

Особенно эффективно проявляет себя автоматизация обрабатывающего процесса при использовании возможностей электронно-вычислительных систем.

Применение числового программного обеспечения обеспечивает обработку в режиме автоматического и полуавтоматического производственного цикла. Соответственно это удешевляет себестоимость продукции. От оператора требуется только следить за работой оборудования, а в случае необходимости проводить наладку (переналадку) его систем и программ.

Развитие науки и техники создаёт условия для оптимизации производства, уменьшения себестоимости продукции, создания новых условий для повышения качества обработки. С течением времени числовое программное обеспечение становится всё более совершенным. Соответственно повышаются и требования к операторам станков.

В данной работе станок с ЧПУ используется для изготовления деталей двухплунжерного насоса, по чертежам, выполненным в система автоматизированного проектирования КОМПАС-3D. Каждая деталь изготовлена из материала, соответствующего назначению самой детали. При изготовлении используются такие материалы как: бронза (БрАЖ), алюминий (Д16), капролон.

2.4.1 Особенности программирования, применяемые в станках с ЧПУ

Программирование осуществляется с использованием определённых, понятных цифровой обрабатывающей системе, алгоритмов и наборов функций, выполняемых обрабатывающим станком.

Особенности программирования зависят не только от качества команд, которые подаются оператором, но и от возможностей каждого конкретного станка (производственной линии).

Например, многие фрезерные станки позволяют обеспечить программируемое движение только инструмента, в этом случае оператору бессмысленно будет вводить команды для движения рабочего стола: станок не сможет их выполнить.

В то же время существуют станки, которые позволяют выполнять значительно большее количество функций и операций по обработке. В этом случае и набор подаваемых оператором команд должен быть значительно богаче.

Многие современные станки позволяют обрабатывать такое количество команд, что от оператора требуется только менять заготовки (детали) и следить за качеством используемого инструмента.

2.4.2 Фрезерный станок с ЧПУ

Фрезерный станок с ЧПУ представляет собой машину для обработки резанием заготовок из различных материалов. Под заготовками в данном случае понимается плоские, фасонные или цилиндрические детали по размерам и форме равные или несколько превосходящие (на величину припуска на обработку) готовые изделия. Заготовки получаются путём предварительного раскроя исходного материала больших размеров (проката, прутков, плит и т.п.), который может осуществляться непосредственно на фрезерном станке или отдельно [5].

Современный станок с ЧПУ представляет собой сложный автоматизированный комплекс для фрезерования заготовок из дерева, пластика, металла, камня и прочего материала. Автоматизированный комплекс, помимо «классических» механизированных узлов включает в себя электронные компоненты автоматического контроля и управления режимами обработки. Электронная система базируется на алгоритмах числового программного управления (ЧПУ) и в значительной степени упрощает работу на оборудовании (станок функционирует по заранее введённой программе и в течение рабочего цикла не требует вмешательства оператора) [5].

Механическая подсистема станка состоит из станины, рабочего стола с зажимными приспособлениями, подвижного портала со шпинделем, цанговым патроном и цанги для закрепления инструмента, шаговых электродвигателей и ряда других вспомогательных деталей.

Одним из главных элементов станка, непосредственно осуществляющих обработку заготовки, является фреза. Режущая часть фрезы бывает различных форм и размеров – в соответствии с задачами обработки и видом материала заготовки. Цилиндрическая часть фрезы (т.н. «хвостовик») через цангу закрепляется в цанговом патроне, который, в свою очередь, закреплён на валу шпинделя. Электромотор шпинделя передаёт крутящий момент и сообщает фрезе вращательное движение. Соприкасаясь с обрабатываемой поверхностью, фреза снимает слой материала. Шпиндель подвешен на подвижном портале. Электромоторы станка, по командам от контроллера ЧПУ, перемещают портал по трём координатным осям и позиционируют фрезу над поворотным столом с закреплённой заготовкой. Таким способом и осуществляется фрезерование заготовки с целью получения готового изделия заданных форм и размеров.

Электронная часть станка включает в себя контроллер ЧПУ, вспомогательные электронные компоненты и их соединения. Для управления системой, станок может комплектоваться специальным DSP-контроллером, или подключаться к PC [5].

Электронная «начинка» станка работает под управлением собственного программного обеспечения (поставляется вместе с оборудованием). Задачей этого «софта» – перекодировать загруженную программу (чертеж-рисунок требуемой детали) и транслировать её в специфические G-коды – электрические команды двигателям станка. Таким образом, программным алгоритмом для функционирования станка является файл векторного графического формата (к примеру, построенный в AutoCAD, Corel Draw). Записав файл-программу в оперативную память контроллера, оператору остаётся выбрать режим работы станка (черновая, чистовая, трёхмерная) и частоту оборотов – в соответствие с видом материала заготовки и применяемой для обработки фрезы [5].

2.4.2.1 Преимущества оборудования

Современные станки с ЧПУ обладают широким спектром возможностей, обеспечивают быструю и высокоточную обработку, обладают достаточным запасом надёжности и удобством эксплуатации.

Точность обработки является не только следствием прецизионного автоматизированного управления, но и организацией специальных конструктивных мероприятий, направленных, прежде всего, на повышение жёсткости системы. Увеличение жёсткости достигается за счёт уменьшения длины кинематических цепей и количества механических передач, уменьшения зазоров между деталями, снижения потерь на трение, а также увеличения быстродействия.

Надёжность и длительная бесперебойная работа достигаются увеличением износостойкости подвижных деталей, а также мерами по снижению теплопотерь и механического трения. Для этого в частности скользящие направляющие изготавливаются в виде «твёрдый материал – мягкий». Сопрягаемые пары качения (в наплавляющих, подшипниках) отличаются ещё меньшими потерями и повышенной долговечностью. В качестве рабочих тел используются ролики с преднатягом, исключающим биение и износ.

Дополнительные системы, такие как вакуумный стол, улавливатель стружки, охлаждение режущего инструмента, переносной пульт (DSP-контроллер) и ряд других, значительно облегчают управление фрезерным комплексом и увеличивают культуру производства.

2.4.2.2 Работа на оборудовании

Функции оператора станочного комплекса, оборудованного ЧПУ, сводятся к смене и закреплению заготовок, установке требуемого типа фрезы, инсталляции управляющей программы, активации процесса и общим наблюдением за процессом работы станка.

Перед началом обработки работоспособность станка проверяется запуском специальной тестирующей программы. Оператору следует проверить надёжность крепления заготовки и фрезы, её соответствия обрабатываемому материалу.

Перед началом серийного цикла следует обработать первую заготовку, проконтролировать размеры и убедиться в их соответствии чертежу.

2.4.3 Токарный станок с ЧПУ

Токарные станки с ЧПУ по сравнению с обычными станками имеют более широкие технологические возможности:

– в металлорежущих станках с ручным управлением кинематические связи исполнительных органов между собой и источником движения осуществляется через цепи механических элементов и передач. Такие станки называют станками с механическими связями. В них широко используют коробки скоростей и передач, гитары сменных зубчатых колес, реверсы, управляемые вручную [4];

– применение в станках систем числового программного управления (ЧПУ) приводит к замене традиционных нерегулируемых источников движения на управляемые по программе двигатели (асинхронные частотно-токовым управлением, постоянного тока и т.д.), позволяющие регулировать скорость, направление, а иногда и путь создаваемого ими движения. В связи с этим происходит упрощение механической части кинематической структуры станка (а, следовательно, и его конструкции) но при этом улучшаются его характеристики. Отличительные особенности станков с ЧПУ:

1) мощный привод главного движения до 20-40 и более кВт. Используются двигатели постоянного тока, позволяющие осуществить бесступенчатое регулирование частоты вращения шпинделя, или трехфазные двигатели переменного тока с большим числом ступеней регулирования (18-20 и более). Верхние пределы частоты вращения шпинделя достигают 2000 об/мин. Пределы регулирования частоты вращения шпинделя изменяются до 200 раз;

2) бесступенчатый привод движения подачи с очень широкими пределами регулирования величины подачи. У некоторых станков величина подачи изменяется от 1 до 1200 мм/мин, т. е. в 1200 раз. У других моделей еще больше. Например, существуют станки пределы регулирования подач, которых от 0,1 до 10000 мм/мин. Это дает возможность для каждого конкретного случая выбрать оптимальную по условиям обработки подачу [4].

Станки с ЧПУ имеют две координаты с независимым управлением по каждой из них. Это позволяет реализовать очень сложные траектории перемещения рабочих органов, недостижимые для нечисловых систем управления (например, копировальной).

Большинство станков имеет скорость установочных перемещений суппорта 4,8 м/мин, а некоторые до 10 м/мин. Это позволяет максимально сократить время холостых перемещений суппорта.

Обычно станки с ЧПУ имеют высокую точность изготовления и повышенную жесткость по сравнению с обычными станками аналогичного назначения. Это позволяет обеспечить высокую точность обработки [4].

3 Разработка автоматизированной системы подачи жидкости

3.1 Разработка плунжерного насоса

Состав деталей двухплунжерного насоса:

– два плунжера;

– два клапана;

– два шатуна;

– два кольца скольжения;

– два пальца;

– три втулки;

– коленчатый вал, состоящий из вала и двух колец;

– корпус;

– передняя крышка корпуса;

– боковая левая крышка корпуса;

– боковая правая крышка корпуса.

Моделирование деталей в программе КОМПАС-3D начинается с построения эскизов. Для построения фигур различной формы используются такие операции, как: прямоугольник, окружность, отрезок, параллельные прямые, точка, дуга и так далее. Вторым этапом является использование операций выдавливания, вращения, вырезания на построенных эскизах. В результате производится моделирование заданного объекта.

На рисунке 3.1 представлена модель корпуса насоса, выполненная в виде параллелепипеда, имеющая шестнадцать отверстий под резьбу М3, одно сквозное отверстие, в котором размещаются подвижные соединения, одно несквозное отверстие для передней крышки корпуса, два боковых выступа для левой и правой крышки корпуса.

Рисунок 3.1 – Корпус

Характеристики

Список файлов ВКР