Модернизация специализированного горизонтально-расточного станка модели TOS Varnsdorf 130
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
? на таких скоростях резания приведут к браку детали. Значит необходимо применить комплекс технических решений для обеспечения качества и надежности высокоскоростных шпинделей:
.контроль положения, температуры и вибраций;
2.обеспечение жесткости, точности и долгого срока шпинделя в широком диапазоне скоростей вращения.
Для ликвидации смещения шпиндельного вала необходимо оснастить шпиндель датчиком перемещений 1 (рис. 2.1) Он измеряет обусловленные механически (высокими скоростями вращения) или термически смещения шпиндельного вала с точностью до единиц микрон. Полученный от датчика 1 аналоговый сигнал поступает на ЧПУ для расчета компенсации смещения вала. Компенсация смещения по нормали к обрабатываемой поверхности существенно повышает точность и качество обработки, что особенно важно при чистовом сверлении, в инструментальной промышленности, при точной и ультраточной обработке.
Для обеспечения надежной эксплуатации высокоскоростных шпинделей в течение длительного времени их рабочее состояние контролируется датчиками температуры 2 (рисунок 2.1) и вибраций, установленных на корпусе и на внешнем кольце подшипников с керамическими шариками. Датчики температуры поставляют три возможных сигнала: "Все в порядке", "Состояние критическое" и "Ошибка". Алгоритмы анализа сигналов могут различаться в зависимости от приложения. Например, при "критическом состоянии" обработка может быть прервана на короткое время для снижения температуры мотора. Та же цель может быть достигнута уменьшением глубины резания, следствием чего является снижение потребляемой мощности и отдачи тепла. Такой анализ сигналов датчиков производится системой ЧПУ и обеспечивает надежную работу также в условиях "безлюдного" производства. При этом предотвращаются повреждения шпинделя и тем самым ненужные дорогостоящие простои.
Свой взнос вносят и датчики вибраций. Документация и анализ вибраций, а также их сравнение с эмпирически установленными граничными значениями производится программно. Высокий уровень колебаний может быть обусловлен плохо сбалансированным инструментом, неправильными параметрами обработки или аварийной ситуацией. Датчики вибраций также поставляют три сообщения: "O.K."- зеленый сигнал, "Предупреждение"- оранжевый и "Ошибка"- красный. При подключении к устройству ЧПУ возможен широкий контроль, диагностика неисправностей и, посредством своевременного технического обслуживания, предотвращение аварий и минимизация простоев.
В качестве датчиков температуры целесообразно использовать термоэлементы типа PT100 для измерения температур твердых тел. Наиболее распространенными датчиками вибрации являются пьезоэлектрические датчики. Они имеют высокую надежность, высокий срок службы, малый вес и габариты. Для учета вибраций используем датчик типа МВ-06.
Измерение аксиального смещения шпиндельного вала происходит датчиком перемещений типа MP фирмы FAGOR. Для контроля скорости вращения вала шпинделя необходимо использовать датчики скорости для высокоскоростных шпинделей. Выберем датчик скорости фирмы Siemens типа SIMAG H2. SIMAG H2 ? это инкрементальная измерительная система для регистрации углов поворота и угловых скоростей. Сферой применения являются приложения для полых валов с прямыми приводами, а также использование в качестве самостоятельного датчика шпинделя. Электрические сигналы и фланцевая розетка являются совместимыми с существующими системами измерения двигателей. SIMAG H2 может работать со всеми имеющимися платами управления как измерительная система двигателя или как прямая измерительная система. Основные характеристики представленных датчиков приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Основные характеристики датчиков
Тип датчикаХарактеристикиЗначениеДатчик температуры PT100Измеряемая температура, -50…+500Точность измерения температуры, 0,15Измерительный ток, мА2Датчик вибраций МВ-06Диапазон контролируемых частот, Гц10…5000Коэффициент преобразования, 56%Диапазон рабочих температур, -60…+250Датчик аксиального смещения МРРазрешение, мкм0,1Точность измерения, мкм3Датчик скорости SIMAG H2Предельное число оборотов, мин-113000Разрешение, имп/об400Рабочее напряжение, В55%Диапазон рабочих температур, -20…+120
2.2 Проектирование и выбор модулей ввода-вывода
.2.1 Выбор контролера
SIMATIC S7-300 - это мощный многофункциональный программируемый контроллер, предназначенный для построения систем автоматизации низкой и средней степени сложности. SIMATIC S7-300 является универсальным контроллером. Он отвечает самым жестким требованиям промышленных стандартов, обладает высокой степенью электромагнитной совместимости, высокой стойкостью к ударным и вибрационным нагрузкам. Установка и замена модулей контроллера может производиться без отключения питания (горячая замена).
Система автоматизации S7-300 имеет модульную конструкцию. Она может комплектоваться широким спектром модулей, устанавливаемых в монтажных стойках в любом порядке. Система включает в свой состав:
-модуль блока питания (PS): используются для подключения SIMATIC S7-300 к источникам питания ~120/ 230В;
-модуль центрального процессора (CPU);
-сигнальные модули (SM): для ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов;
-коммуникационный модуль (CP);
-функциональный модуль (FM);
-интерфейсный модуль (IM).
Программируемые контроллеры SIMATIC S7-300 могут комплектоваться 7 типами центральных процессоров. Центральные процессоры отлич