ГККП «Высший технический колледж, город Кокшетау»
при управлении образования Акмолинской области
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
«Устройство цифровой индикации для токарного станка»
Специальность 1120000 «ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ» (ПО ВИДАМ)
Квалификация 112004 3 - Техник-механик
Выполнил студент Мехтиев Р.Р.
Руководитель Молдахметов Н.Е.
Рецензент Гапеев В.В.
Кокшетау 2023
Задание
НА ВЫПОЛНЕНИЕ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 1120000 «ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ» (ПО ВИДАМ).
Ф.И.О. студента: Мехтиев Роман Рамизович
IV курс группа: ТТМ-19
Тема проекта: «Устройство цифровой индикации для токарного станка».
СОДЕРЖАНИЕ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА
1. Пояснительная записка
Введение.
1. Технологическая часть.
2. Экономическая часть.
3. Конструкторская часть.
4. Охрана труда и экологическая безопасность.
Заключение.
Список использованной литературы.
2. Конструкторская часть
«Устройство цифровой индикации для токарного станка»
3. Графическая часть
1 лист Габартиный чертеж и установочные размеры УЦИ.
2 лист Кинематическая схема токарного станка
3 лист Фланец
Дата выдачи задания «____» ____мая _____ 2023 года
Срок выполнения проекта «____» ___июня_____ 2023 года
Заведующий отделением _______________________ Ашимов Д.А.
Председатель УМО _______________________ Н. Молдахметов
Руководитель проекта _______________________ Н. Молдахметов
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
4. ОХРАНА ТРУДА И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Устройство цифровой индикации для станков (Digital Read Out), сокращённо УЦИ (DRO) - это прибор, предназначенный для визуализации сигналов, получаемых от датчиков линейного или углового перемещения. УЦИ широко распространены в станкостроении и металлообработке. Они, в буквальном смысле, позволяют продлить жизнь универсального станка, увеличить его точность и функциональность. Сами блоки имеют ряд функций (программ), упрощающих токарную обработку, фрезерование, шлифовку, сверление, расточку деталей.
Принцип действия и типы УЦИ
Что представляет собой цифровая индикация для станков? Сигнал с линейных и / или угловых энкодеров о перемещении по координатам поступает на блок индикации. Причем линейки, датчики угла могут быть оптическими, магнитными, индуктивными. Главное, чтобы выдавали требуемый сигнал. Электроника обрабатывает сигнал и отображает его в виде цифр на жидкокристаллическом (LCD) или светодиодном (LED) дисплее. Преимущественно устройства работают с датчиками TTL, но есть модели для работы с HTL, 1Vpp, SSI и даже аналоговыми сигналами. Выделяют следующие типы приборов:
· По количеству осей: на 1 ось; 2 оси; 3; 4; встречаются на 5 осей
· По типу панели оператора: сенсорные; с клавиатурой (кнопочные)
· По конструкции корпуса: встраиваемые (панельные); приборные
· На какой универсальный станок: токарный, шлифовальный, расточной, фрезерный, электроэрозионный
· По типу управления: без управления, с преднабором, с функциями управления движением
· По типу подключаемых датчиков: с референтными метками, с кодированными метками, с абсолютными интерфейсами
У многих моделей дискретность отсчета, тип оси (угловая / линейная), направление счета выбираются в настройках параметров. Также все модели имеют функции обнуления, а некоторые - возможность сохранения координат. Функция очень полезна, если оснащение станка было инкрементальными датчиками, а обрабатываются большие детали в течение нескольких дней. Подключение к компьютеру идет через порт RS-232, опционно имеются релейные выходы (сухой контакт). Цифровая индикация для станков может иметь следующие полезные программы
· Оснащение линейных, поворотных осей, шпинделя универсальных станков
· Модернизация старых станков, механизмов
· Замена систем измерения на универсальных измерительных микроскопах (УИМ, ДИП)
· Оцифровка лабораторного оборудования
· Оснащение системой измерения испытательных, метрологических стендов
1. Технологическая часть
Уци сохраняют свои параметры в процессе воздействия на них климатических факторов при эксплуатации в условиях умеренного климата в закрытых отапливаемых или охлаждаемых и вентилируемых производственных помещениях при температуре окружающего воздуха в рабочих условиях применения - от 1 до 35 °С, и в предельных рабочих условиях применения - от 1 до 40 °С, при верхнем значении относительной влажности воздуха 80% при температуре 25 °С и относительном давлении от 84,0 до 106,7 кра (от 630 до 800 mm Hg);
Уци выдерживают вибрацию в диапазоне частот от 0,5 до 60 Hz с ускорением до 1,0 g.
После пребывания УЦИ в условиях повышенной влажности или низких температур необходимо перед распаковкой выдержать УЦИ В транспортной таре в течение не менее 24 h в условиях, указанных в п. 1.1.
Перед распаковкой УЦИ необходимо проверить целостность и маркировку тары. В случае повреждения тары при транспортировании получатель составляет акт и предъявляет претензии транспортной организации.
Распаковку и расконсервацию УЦИ проводить с минимальными повреждениями транспортной тары с учетом возможного дальнейшего хранения или транспортирования УЦИ в составе станка. В случае повторного использования поврежденные средства упаковки и консервации должны быть восстановлены.
Описание работы разработанной гидравлической схемы
Устройство оптической линейки достаточно простое, но надежное, обеспечивающее высокую точность (до долей мкм) измерений. Ее основные элементы: прозрачная линейка с нанесенной микроскопической штриховкой и оптическая считывающая головка, перемещающаяся вдоль линейки. Считыватель при своем движении реагирует на череду рисок и промежутков, аналоговый сигнал по кабелю передается к устройству цифровой индикации. УЦИ преобразует количество пройденных линий в цифровую информацию и выводит на свой дисплей. Линейка имеет от одной до нескольких референтных точек для установки начала отсчета перемещения (нуля координат).
Основные параметры оптической линейки
· Рабочая длина.
· Точность.
· Тип сигнала.
· Дискретность измерения.
Рабочая длина
Длина оптической линейки должна быть больше, чем паспортный ход станка. Учитывать следует не величину хода, а расстояние между жесткими упорами по измеряемой оси. Это предохранит выход из строя считывающего датчика (головки) по вине оператора либо при неисправности концевых выключателей оборудования. Рекомендуется рабочую длину электронно-цифровой линейки исходя из максимальной величины перемещения по оси +100 мм
Чем больше измеряемая длина - тем больше сечение и размер считывающей головки. Необходимо обеспечить минимальные деформации установленного внутрь корпуса измерительного стекла. Верно и обратное утверждение - чем меньше измеряемый ход оси - тем миниатюрнее может быть оптическая линейка и считывающая головка.
Точность
Не стоит приобретать линейку, ориентируясь на ее высокий класс точности (доли микрон). Чем выше разрешение измерений, тем больше цена измерителя. Оптическая линейка не повысит точность станка, эта техническая характеристика зависит от паспортной точности и фактического состояния механики и люфтов опорных поверхностей. Внешние факторы тоже немаловажны: уровень вибрации при работе оборудования, температура и т. п. Без устранения всех негативных условий, без модернизации и соблюдения правил нормальной эксплуатации станков добиться даже паспортных показателей невозможно. И прецизионная измерительная система в виде оптической линейки высокого класса точности в этом случае не поможет.
Тип сигнала
Повышенная скорость передаваемого сигнала обеспечивается TTL логикой (тип сигнала - прямоугольные импульсы фаз A, B, Z с амплитудой 5В). Дискретность импульсов в несколько микрон (от 0,5 до 5) минимизирует погрешность измерения.
Дискретность измерения
Величина чувствительности оптической линейки. Например обозначение дискретности 5 мкм обозначает, что электронная линейка передаст сигнал в УЦИ или ЧПУ (1 импульс фаз A или B) при перемещении равном или большем 5 мкм. Внутри этой зоны отследить положение оси затруднительно. Уменьшение дискретности измерения (повышение точности или сужение зоны нечувствительности) требует увеличения точности изготовления стекла и нанесения рисок, что приводит к увеличению стоимости. Большое количество импульсов в итоге может стать также ограничителем максимальной скорости перемещения по оси, т.е. принимающее сигналы устройство может воспринять не все импульсы, и позиция будет потеряна
Если сравнивать оптические и магнитные измерители (и те и другие применяются сегодня довольно активно), то у последних отсутствует нормирование класса точности показаний, как правило, измерительная погрешность магнитных линеек лежит в пределах от ±20 до ±40 мкм на метр.
Что выбрать: магнитную или оптическую линейку
При необходимой высокой точности (до 2-3 микрон на каждый метр перемещений) на металлорежущем оборудовании практически любого типа применяют оптоэлектронные измерители (линейки). Ориентируясь на финансовую выгоду, оборудование часто оснащают магнитными линейками, имеющими более низкую точность измерения. Но цена магнитного измерителя начинает выигрывать у стоимости оптической линейки только у моделей с рабочей длиной от полуметра
Магнитные линейки:
1. Используют преимущественно на шлифовальных и расточных станках, экономически целесообразно применение при измерении длин от 3м
2. Не применяют на станках с погрешностью менее 10 мкм/м. Токарное, фрезерное, шлифовальное и другие типы металлорежущего оборудования в этом случае оснащают оптическими датчиками.
KA-800 - серия линеек с магнитной лентой. Применяется на станках с перемещением узлов больше 3 метров. Система индикации SDS6 может одновременно работать как с оптическими так и с магнитными линейками.
Оптические линейки
Серия КА оптических линеек от Guangzhou Lokshun CNC Equipment ltd учитывает практически все запросы как производителей металлорежущего оборудования, так и конечных потребителей. Серия отличается высокой дискретностью измерения (сигнал передается через каждые 1 или 5 мкм перемещения в зависимости от дискретности линейки), что сводит к минимуму позиционную ошибку. Оптические линейки снабжены корпусами, защищающими рабочие поверхности от металлической стружки, шлама, СОЖ.
· КА-200 -- датчики линейных перемещений, обладают малым габаритным сечением (16х16 мм), устанавливаются в узких местах, используются для специфических измерений.
· КА-300 -- оптическая линейка с рабочей длиной 70-1020 мм, отличается простотой и рациональностью конструкции, достаточной жесткостью. Наиболее популярный продукт.
· КА-500 -- специальная линейка с оптической головкой для перемещений от 70 до 470 мм. Отличается компактностью, может монтироваться в ограниченных пространствах.
· КА-600 -- несмотря на значительную длину измерителя, характеризуется достаточной жесткостью, достигаемой за счет установки дополнительных опор и фиксаторов в любых доступных местах по длине линейки. Благодаря этому, при рабочей длине от 1000 до 3000 мм обладает значительной сопротивляемостью вибрации.
Исходя из сказанного выше, можно сделать вывод что установленное на токарный станок УЦИ поможет станочнику:
1) Контролировать перемещение суппорта станка с точностью от 1 микрона на всём диапазоне перемещений. (Повышает контроль точности установки размера) Зазоры винт-гайка и неточность резьбы винта ни как не повлияют на точность изготовления деталей.
2) Так как на экране блока индикации мы постоянно видим текущее значение диаметра и линейного размера, то следовательно, во время обработки, реже останавливаем шпиндель для промежуточного измерения протачиваемого диаметра или линейного размера. (Легче контролируем процесс обработки, не устаем от частых измерений, выигрываем в точности и повторяемости размеров, ну и станок меньше мучаем частым вкл.-выкл. вращения шпинделя).
Казалось бы на этом можно остановиться. После выше сказанного, УЦИ действительно прибавляет станку точности, лёгкости и комфорта для токаря в выполнении поставленных задач. Но это ещё не все возможности этого устройства. В блоке УЦИ предусмотрено достаточно много полезных для токаря функций, таких как:
-Обнуление координаты X или Z.
-Ввод необходимого значения диаметра (ось X) или линейного размера (ось Z).
-Вывод на экран абсолютных или относительных значений перемещений осей.
-Калькулятор.
-Измерение конуса образцовой детали,чтобы в последующем выставить этот измеренный угол поворотом малых продольных салазок.
-Возможность использования некоторого количества нулевых точек привязки детали в системе координат станка. Это необходимо при изготовлении нескольких сложных деталей за одну установку заготовки. Допустим из патрона торчит 100мм кругляка ш 60мм. На первой нулевой точке делаем первую деталь, на второй вторую, на третьей третью. У каждой нулевой точки, значение нуля Z находится к примеру на торце заготовки (зависит от фантазии токаря).Уверен что многие именно сейчас не поймут что к чему. Не переживайте, разбемся и поймем. Эта тема заслуживает отдельного внимания чтобы Вам приобрести понимание этого вопроса.