6.Консультанты по проекту:

7. Дата выдачи задания:

Руководитель Сундуков Ж. Б.

Задание принял к исполнению: Брэг Ш. Д.

Дипломный проект выполнен с применением ПЭВМ. Графическая часть выполнена с применением программного пакета AutoCAD. Текстовая часть (пояснительная записка) в редакторе Microsoft Word.

Дипломный проект состоит из графической части: 11 листов формата А1; пояснительной записки 120 листов формата А4.

За последние годы происходит закономерный и непрерывный процесс опережающего роста выпуска станков прогрессивных групп: высокопроизводительных и автоматизированных, в т.ч. с числовым программным управлением, прецизионных станков, станков для новых методов обработки.

Основные задачи, стоящие перед станкостроением – значительное повышение производительности труда и уровня автоматизации в машиностроении, удовлетворение непрерывно повышающихся требований к точности обработки, повышение надежности станков.

Если ранее проектирование станков могло основываться на подобии с хорошо зарекомендовавшими себя конструкциями, на условных расчетах и индивидуальном опыте конструкторов, то в настоящее время необходимы статистические обобщения опыта эксплуатации станков и экспериментальных исследований, уточненные методы расчета, соответствующие истинным критериям работоспособности станков. расчетная оптимизация параметров конструкций.

Станки должны обеспечивать возможность высокопроизводительного изготовления без последующей ручной доводки деталей, удовлетворяющих современным непрерывно возрастающим требованиям к точности. Поэтому проектирование станков и их наиболее ответственных деталей и механизмов, в частности деталей несущей системы, делительных цепей и др., в значительной степени подчиняется критерию точности.

Важнейшим направлением развития технологии машиностроения является автоматизация и, следовательно, широкое применение в станках средств механической, гидравлической, пневматической, электрической и электронной автоматики. Автоматизация вызвала резкое повышение требований к надежности станков, особенно работающих крупными комплексами и специальных высокопроизводительных станков.

Цель проекта провести анализ конструкции существующей модели с выявлением и устранением некоторых недостатков, например, таких как малая надежность некоторых узлов, малая защищенность от аварий, уменьшение подготовительного времени на обработку. Также провести анализ вредных и опасных факторов производства механического цеха и спроектировать условия, повышающие комфорт и безопасность труда.

Модернизируемый объект должен иметь технико – экономические преимущества, перед существующей моделью, заключающиеся в повышении качества изделий, обрабатываемых на станке, уменьшении эксплуатационных и ремонтных расходов.

1.Станок многоцелевой вертикальный сверлильно – фрезерно – расточный с крестовым столом, с автоматической сменой инструмента (АСИ) и числовым программным управлением, повышенной точности (в дальнейшем станок) модели 2С150ПМФ4 предназначен для комплексной обработки деталей с одной установки в позиционном и контурном режиме программного управления.

2.На станке может производиться сверление, зенкерование, развертывание отверстий, прямолинейное и контурное фрезерование деталей, чистовое растачивание отверстий нарезание резьб метчиками и резцами, а также получистовое и чистовое, и канавок в них.

Фрезерование по литейной корке не допускается.

3.Станок имеет большие диапазоны подач и чисел оборотов, которые полностью обеспечивают выбор нормативных режимов резания для обработки стали, чугуна, цветных металлов и легких сплавов.

4.На станке программируются координатные перемещения стола, сверлильной головки, скорости их перемещений, частота вращения шпинделя и смена инструмента.

5.Станок может быть использован в мелкосерийном и серийном производствах различных отраслей промышленности.

6.На станке установлены датчики модели JSKRA производства Австрии с системой ЧПУ модели 2С42-65 с одним магазином.

7.По специальному заказу станок может комплектоваться вторым (правым) магазином и магазинами с многошпиндельными головками для обработки конкретных деталей.

Компоновка станка позволяет создать технологический модуль “робот-станок”.

Вид климатического исполнения УХЛ4 по ГОСТ 15150-69.

Класс точности станка "П" по ГОСТ 8-82Е.

Станок оснащен системой числового программного управления 2С42, станциями смазки и СОЖ и устройством сбора стружки и СОЖ.

Технические характеристики (основные параметры и размеры) приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Основные технические данные и характеристики станка.

Продолжение табл. 1.1.

Продолжение табл. 1.1.

Общий вид станка представлен в графической части Д6400.2С150ПМФ4.00.000 ВО.

Станок состоит из следующих узлов:

1. Колонна
2. Электрооборудование
3. Датчик линейного перемещения (ось Z)
4. Головка сверлильная
5. Стол
6. Уборка стружки и СОЖ
7. Защита продольных направляющих (правая)
8. Защита винта
9. Механизм зажима инструмента
10. Шпиндель
11. Магазин левый
12. Защита продольных направляющих (левая)
13. Смазка станка
14. Трубопровод сливной
15. Привод вертикального перемещения
16. Ограждение
17. Привод продольного перемещения
18. Узел разжима инструмента
19. Датчик линейного перемещения (ось Х)
20. Ограждение стола
21. Датчик линейного перемещения (ось Y)
22. Привод поперечного перемещения
23. Защита поперечных направляющих
24. Подвеска пульта

Кинематическая схема станка представлена в графической части на листе Д6400. 2С150ПМФ4. 00.000 К3, а пояснения к ней и наименования позиций приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2.

Перечень элементов кинематической схемы

Продолжение табл. 1.2.

Ввиду простоты кинематических цепей главного движения и движения подач, порядок передачи вращения от электродвигателя до исполнительных органов не поясняется. Работа соответствующих узлов описана в последующих подразделах.

Червячная передача в инструментальном магазине приводит во вращение мальтийский крест, с помощью которого осуществляется выбор необходимого инструмента.

Перемещение магазина в позицию смены инструмента производится при помощи двигателя 4ААМ56В4 и ходового винта, гайка которого соединена с осью с подшипниками, которые могут перемещаться по фигурному пазу, поворачивая весь узел на угол 20 ⁰ .

Колонна коробчатой формы с отлитыми заодно направляющими. В полости колонны подвешен противовес сверлильной головки (см. лист Д6400. 2С150ПМФ4. 00.000 К3). На задней стороне колонны крепится электрошкаф с разъемами. Колонна устанавливается на основании станка.

Магазин (см. чертеж Д6400.2С150ПМФ4.04.000 СБ Диск магазина инструментального) представляет собой диск 1, на котором располагаются 20 механизмов 2 захвата инструмента. Диск 1 магазина вращается на шарикоподшипниках, смонтированных во втулке, связанной через ось с плитой (основанием магазина). Диск жестко связан с мальтийским крестом 12 рис. 1.1. делительного

механизма. Поворот инструментального магазина осуществляется от электродвигателя мощностью 0,18 кВт через червячный редуктор, корпус которого закреплен на плите (основанием магазина).

Мальтийский крест имеет двадцать (по количеству гнезд в инструментальном магазине) прямых пазов “а” и двадцать полуокружностей “б”, охватывающих выходной вал 17 редуктора; таким образом осуществляется фиксация каждой позиции инструментального магазина. На конце выходного вала редуктора смонтирован рычаг с роликом 18. Вал, вращаясь, вводит ролик в прямой паз мальтийского креста, поворачивает его и связанный с ним диск магазина в

Инструментальные оправки располагаются в механизированных захватах 2, смонтированных на диске магазина. Оправки базируются в захватах по V-образной канавке и ориентируются по прямоугольному пазу цилиндрической шпонкой. Необходимо равномерное распределение расточных оправок весом до 10 кг в магазине.

Исходным положением инструментального магазина является позиция ожидания, которая контролируется бесконтактным датчиком.

Все функции по смене инструмента, включая установку в шпиндель станка, выполняются перемещением магазина и сверлильной головки.

В начальный момент инструментальный магазин находится в положении ожидания (см. чертеж Д6400.2С150ПМФ4.04.000 СБ Диск магазина инструментального)

Для смены инструмента сверлильная головка уходит вверх на 150 мм от поверхности захвата. По команде с ЧПУ магазин перемещается в положение смены инструмента, сверлильная головка движется вниз, хвостовик инструмента входит в гнездо шпинделя, происходит зажим инструмента, магазин уходит в положение ожидания. Диск магазина проворачивается, причем пустая ячейка остается в позиции смены инструмента. Сверлильная головка уходит вниз в зону обработки детали. Шпиндель вступает в работу по команде УЧПУ. Все положения магазина в цикле смены инструмента контролируются конечными микропереключателями. В случае наезда сверлильной головки на магазин аварийный микропереключатель отключает станок.

Закончив обработку заданным инструментом, сверлильная головка поднимается в положение смены инструмента. В это время магазин движется к шпинделю и “наезжает” свободным захватом на оправку отработавшего инструмента. Происходит разжим инструментальной оправки, сверлильная головка уходит вверх на 150 мм, диск магазина по команде УЧПУ приводится во вращение, с помощью бесконтактного датчика ведется поиск необходимого гнезда инструментального магазина. Сверлильная головка вновь опускается вниз, хвостовик инструментальной оправки входит в гнездо шпинделя, производится зажим инструмента.

Рис. 1.1. Привод диска магазина.

Магазин уходит в положение ожидания, а сверлильная головка – в зону обработки детали. Цикл смены инструмента закончился.

Недостатком этого магазина является то, что пружины механизмов захвата инструмента являются слабым звеном, т. к. по происшествии времени в ходе работы они теряют свою первоначальную упругость (сгинаются) и иногда ломаются, что приводит к выпадению инструментальных оправок с инструментом и их поломка.

Узел разжима инструмента рис.1.2. расположен на верхнем торце сверлильной головки.

Через шток 1 кулачок 2, вращаясь, сжимает (кулачок касается ролика 3 максимальным радиусом) пакет тарельчатых пружин механизма зажима инструмента в шпинделе. Происходит разжим инструмента, этот момент зафиксирован на рис. 1.2. После смены инструмента в шпинделе шток 1, узла разжима, перемещаясь вверх (кулачок 2 становится минимальным радиусом против ролика 3), освобождает пакет тарельчатых пружин. Происходит зажим инструмента в шпинделе, при этом между кулачком и роликом остается зазор 2 мм.

При отсутствии инструмента в шпинделе пакет тарельчатых пружин выдавливает шток 1 в верхнее положение, выбирая зазор между кулачком и роликом. Стержень 4, жестко связанный со штоком 1, нажимает на конечный выключатель 5, контролирующий наличие инструмента в шпинделе. На правой стенке корпуса 6 узла разжима расположены конечные выключатели 7, контролирующие “зажим” и “отжим” инструмента в шпинделе станка.

Стол крестовый предназначен для перемещения обрабатываемой детали, установленной в приспособлении на рабочей поверхности стола, в продольном (координата Х) и поперечном (координата Y) направлениях.

При этом стол крестовый обеспечивает быстрые перемещения, позиционирование в заданных координатах, а также рабочую подачу обрабатываемого изделия при контурном и прямолинейном фрезеровании.

В столе размещены следующие узлы:

- привод поперечного перемещения, перемещение салазок по направляющим основания;

- привод продольного перемещения, перемещение стола по направляющим салазок, а также защиты продольных и поперечных направляющих.

Перемещение стола и салазок по направляющим осуществляется индивидуальными приводами и высокомоментными электродвигателями постоянного тока при помощи винтовых пар качения. Винтовые пары крепятся в опорах и соединяются с двигателями за счет сильфонных муфт, которые позволяют выбрать погрешность несоосности вала двигателя и винта. Плоские направляющие скольжения имеют антифрикционное покрытие - эпоксидный компаунд УП5-251, который имеет малый коэффициент трения, способность к гашению колебаний, отличается повышенной износостойкостью, в том числе задиростойкостью, благоприятными антискачковыми свойствами.

Рис. 1.2. Узел разжима инструмента.

Такое же покрытие нанесено на прижимные планки и клинья направляющих стола.

На передней стенке салазок и левой стенке основания установлены блоки путевых микропереключателей, обеспечивающие аварийное торможение стола и салазок и отключение электропривода, выдают команды на двухступенчатое снижение скорости при подходе к положению “Ноль” системы.

Направляющие стола и салазок, а также приводы продольного и поперечного перемещения имеют телескопическую защиту.

Для смазки контактирующих поверхностей на крестовом столе применяется система централизованной импульсной смазки И-ЦСЭМ.

В качестве смазочного материала используется антискачковое масло ИНсП-65.

В целом нет необходимости в подробном описании устройства и работы приводов, т. к. выполнены они по традиционной схеме которая хорошо прослеживается в графической части дипломного проекта на кинематической схеме станка (см. чертеж Д6400.2С150ПМФ4.00.000 К3).

В качестве ДОС применены преобразователи угловых перемещений фотоэлектрические ВЕ – 178А5, расположенные на всех трех приводах перемещения по осям.

Недостаток. Дело в том, что при работе станка со временем ходовой винт изнашивается неравномерно, (одни и те же базовые поверхности, не меняющийся годами технологический процесс и т. п.) образуется бочкообразность, седлообразность, конусообразность и т. п. Винтовая пара качения сделана таким образом, что люфты в ней можно выбирать посредством ее настройки, но при неравномерно изношенном ходовом винте существует правило настраивать винтовую пару качения на наибольшем диаметре винта, чтобы не произошло заклинивания.

В результате, чтобы добиться высокой точности, ходовой винт приходится своевременно менять на новый.

Шпиндель 1 рис. 1.3. монтируется в стакане 2, который располагается в передней части корпуса сверлильной головки 3. В верхней части шпинделя находится шестерня 4, через которую на шпиндель передается крутящий момент. В нижней части шпинделя, на торце его, имеются две шпонки 5 для передачи крутящего момента инструменту. Внутри шпинделя находится механизм зажима инструмента. Он управляется как автоматически в режиме программного управления, так и вручную с пульта. На рис. 1.3. механизм изображен в зажатом положении. Зажим оправки 6 в шпинделе производится усилием пакета тарельчатых пружин 7. На нижнем конце штока 8 имеется шариковый замок. Шток, перемещаясь внутри втулки 9, посредством шариков 10 зажимает инструментальные оправки. Отжим инструмента осуществляется устройством

Рис. 1.3. Устройство шпиндельное.

разжима инструмента (см. п. 1.2.3. ). Для герметизации полости, в которой расположены шпиндельные опоры, имеется лабиринтное уплотнение, в виде колец 11 и 12. По этому же принципу выполнено уплотнение 13 в верхней части шпинделя.

Для подачи СОЖ в зону резания возле станка установлены два бака со смазочно-охлаждающей жидкостью и электронасосом. СОЖ подается по трубке поливинилхлоридной к распределительной колодке, закрепленной на корпусе сверлильной головки, и по двум отводам попадает в зону резания.

Отработанная СОЖ и стружка собираются в приемных лотках, жестко закрепленных к основанию станка.

При движении салазок, стружка скребками, закрепленными на нем, сметается в приемные ящики, установленные на баках СОЖ, а эмульсия стекает в баки.

Сверлильная головка осуществляет передачу вращения от электродвигателя, посредством зубчатой передачи, на шпиндель. Вертикальное перемещение сверлильной головки происходит по направляющим колонны от двигателя через ходовой винт (привод вертикального перемещения). В корпусе сверлильной головки монтируется шпиндельный узел и механизм разжима инструментальной оправки. На верхней обработанной плоскости корпуса сверлильной головки закреплен фланец, на котором установлен электродвигатель привода вращения шпинделя станка.

Для перемещения блока шестерен 11 рис. 1.4. в верхнее положение по команде от УЧПУ привод главного движения включается в обратном (левом) направлении вращения и включается электромагнит. При этом якорь электромагнита нажимает на планку 3, в которой закреплен фиксатор 4. Планка, поворачиваясь относительно оси 8, заводит фиксатор в зацепление с зубчатым колесом 9 и фиксирует его. Для контроля фиксации зубчатого колеса 9 фиксатором 24 служит бесконтактный датчик 16, закрепленный на кронштейне. При вращении привода главного движения через муфту происходит вращение полого цилиндрического вала 6 вместе с размещенным внутри винтом 7 с резьбовым хвостовиком, имеющим правую резьбу, который при этом стремится вывернуться из заторможенной разрезной гайки 10. Торможение гайки 10 происходит за счет нажима тарельчатых пружин 13, тем самым создается дополнительное трение в паре винт-гайка.

Выворачиваясь, винт 7 перемешает вверх блок шестерен 11, связанный через два продольных паза в первичном вале 6 посредством штифта 12.

После того как блок шестерен 11 войдет в зацепление с шестерней, находящейся на промежуточном валу, сработает бесконтактный датчик 19 и электромагнит отключится.

При этом фиксатор 4 выводится из паза зубчатого колеса 9 пружиной 15. Двухвенцовый блок шестерен 11 переключен в верхнее положение.

При переключении блока шестерен 11 в нижнее положение работа узла аналогична за исключением того, что в этом случае привод главного движения

Рис. 1.4. Механизм переключения скоростей сверлильной головки.

будет вращаться в правом направлении.

На промежуточном вале, связанном через зубчатую передачу с валом 6, закреплен вращающийся трансформатор, при помощи которого производится ориентация шпинделя при смене инструмента.

Недостаток в том, что вращающийся трансформатор закреплен на днище отсека с зубчатыми парами. В этом отсеке применяется циркуляционная смазка и поэтому имеет место попадание (протекание) масла в корпус вращающегося трансформатора через подшипник промежуточного вала.

Смазка станка обеспечивается централизованной импульсной, циркуляционной системами и набивкой.

Импульсная система СС2 обеспечивает смазку направляющих колонны и стола крестового, винтовых пар в приводах продольного и поперечного перемещения стола и вертикального перемещения сверлильной головки.

Централизованная импульсная смазка состоит из смазочной станции И-СЭ –2,5/0,5 (V=2,5л Рн=2,5Мра), 2-5^-ти точечных импульсных смазочных питателей по ГОСТ 10614-84, реле давления МРД-25, трубопроводов и соответствующих соединений.

Циркуляционная система СС1 предназначена для смазки шестерен и подшипников в сверлильной головке. Для питания циркуляционной системы смазки служит станция С48-14М.

Станция содержит насосную установку, выполненную на базе шестеренного насоса с фланцевым двигателем, фильтр тонкой очистки, заливной и воздушный фильтр, предохранительный клапан и резервуар с номинальной вместимостью 10 литров.

В станцию СС1 заливается масло марки “Индустриальное 20А” ГОСТ 20799-75 предварительно очищенное до 40 мкм в количестве 10 литров.

Давление нагнетания в системе циркуляционной смазки регулируется предохранительным клапаном.

Перед регулировкой предохранительного клапана необходимо вывернуть резьбовую пробку, закрывающую подход к регулировочному винту.

В станцию СС2 заливается масло “Антискачковое” ИНС_П –65 ТУ38 – 101672-77 очищенное до 25 мкм в количестве 2,5 литров. Станция смазки настраивается на давление 0,2 МПа +20%.

• центральный процессор;
• расширитель канала;
• запоминающее устройство: ОЗУ, ППЗУ, ПЗУ;
• интерфейс магистрали;
• блок входных сигналов от станка – 4 - 10 шт.;
• блок выходных сигналов на станок – 1 – 4 шт.;
• блок управления приводом – 3 – 4 шт.;
• блок адаптивного управления;
• блок связи с датчиками;
• таймер;
• пульты управления и коррекции;
• блок связи с БОСИ;
• блок связи с ФСУ;
• блок связи с перфоратором;
• блок умножения;
• блок силовой;
• блок стабилизаторов;
• блок связи с ЭВМ высшего ранга.

2. Блок приборный выполнен в виде шкафа, в который входят следующие конструктивные части:

• блок логический;
• блок ЭВМ;
• блок силовой;
• блок стабилизаторов;
• фильтр сетевой;
• блоки вентиляторов;
• панели выходных разъемов;
• соединительные кабели, жгуты, провода.

На рисунке 1.5. представлена структурная схема устройства. Обмен информацией между центральным процессором (ЦП) и блоками устройства выполняется при помощи стандартных циклов обращения к каналу микро-ЭВМ.

Основой модуля ЭВМ является центральный процессор, ОЗУ, ППЗУ.

Связь между блоками осуществляется через единый канал обмена информацией. Канал обмена информацией является простой быстродействующей системой связей, соединяющей ЦП, память и все внешние устройства. Поскольку связь между отдельными элементами системы, включая ЦП, осуществ-

Рисунок 00000 №600 с.21

Рис. 1.1. Структурная схема устройства ЧПУ.

ляется через канал одинаково, внешние блоки легко доступны для ЦП, как и ОЗУ ЦП.

В устройстве единый канал связи условно разбит на две части. По нижней панели устройства проходит канал блока ЭВМ. Через интерфейс связи со станком все сигналы передаются на верхнюю панель, где происходит магистраль станочной периферии.

Канал устройства содержит 39 линий связи из которых 32 линии являются двунаправленными. Это означает, что по одним и тем же линиям информация может как приниматься, так и передаваться относительно одного и того же блока.

Связь между двумя блоками, подключенными к каналу, осуществляется по принципу “активный – пассивный”. В любой момент времени только один блок является активным. Активный блок управляет циклами обращения к каналу, а пассивный блок является только исполнителем. Он может принимать и передавать информацию только под управлением активного блока.

В устройстве активными являются следующие блоки:

• процессор;
• блок входных сигналов;
• таймер;
• блок связи с ПУ;
• блок связи с БОСИ;
• блок связи с ФСУ;
• блок связи с перфоратором;
• блок регенерации памяти.

Связь через канал замкнута, т.е. на управляющий сигнал, передаваемый активным блоком, должен поступать ответный сигнал от пассивного блока. Асинхронное выполнение операции передачи данных устраняет необходимость в тактовых импульсах. В результате обмен с каждым блоком может происходить с максимально возможным для данного блока быстродействием. Обмен может производиться как 16- разрядными словами, так и байтами (8 разрядов). Канал обеспечивает три типа обмена данными:

• программный обмен;
• обмен в режиме прерывания программы;
• обмен в режиме прямого доступа к программе.

Конструктивно канал представляет собой систему печатных проводников, с помощью которых соединяются контакты розеток субблоков, образуя 39 сигнальных линий канала и линии питания.

Как адрес, так и данные передаются по одним и тем же 16 линиям связи, в дальнейшем – линии адреса / данных (К ДА00 Н – К ДА15 Н).

Канал позволяет адресоваться к 32 К 16-разрядных слов или 64 Кбайт.

Для организации и обмена каждый блок имеет один или несколько адресуемых регистров. В каждом блоке имеются регистры двух типов: регистры состояний (РС); регистры данных (РД).

Регистр данных содержит информацию данных. Регистр состояния содержит информацию для управления блоком.

Обмен данными между процессором и блоком осуществляется посредством программных операций с опросом готовности блока или выполнения программы обслуживания с использованием средств прерывания.

Логический блок представляет собой сварную раму с направляющими для установки субблоков. Конструкция рассчитана на установку субблоков, выполненных на монтажных выдвижных незащищенных платах, габаритами 140х235 мм. Логический блок из двух панелей состоит, каждая по 30 субблоков.

Внутриблочные электрические соединения выполнены печатными проводниками.

Рассмотрим некоторые из актуальных.

Субблок ОЗУ SB-067 является полупроводниковой динамической памятью предназначенной для временного хранения программ и данных.

Технические данные ОЗУ:

Информационная емкость – 32768 бит.

Разрядность ячейки памяти – 16 бит.

Время выборки не более 400 нс.

Обмен управляющими сигналами и двоичной информации в соответствии с интерфейсом магистрали ЭВМ.

Регенерацию (восстановление) информации в памяти осуществляет микросхема КР 1801ВП1-013.

Питание ОЗУ осуществляется от источника напряжения (5 ± 0,25) В.

Ток потребления не превышает 1,4 А.

ОЗУ с сохранением информации предназначено для хранения и неразрушающего считывания информации при отключении основных источников питания.

ОЗУ с сохранением информации выполнено на субблоке SB-232. Емкость памяти – 8 Кбайт.

Субблок работает в режиме записи и чтения информации.

Постоянное перепрограммируемое запоминающее устройство (ППЗУ) предназначено для хранения и выдачи в ЦП постоянной информации микропрограмм, табличных данных и т.д. Объем хранимой информации 64 Кбайт. Этот объем обеспечивает субблок SB – 046 – 02 и два субблока SB – 978.

Базовыми элементами ППЗУ являются микросхемы К50037РФ2 матрицы- накопители емкостью 2 Кбайта с электрическим программированием и стиранием информации ультрафиолетовым излучением.

Субблок SB – 978 работает в режимах чтения и записи информации. Связь субблока с ЦП осуществляется через канал обмена информацией.

Исходя из вышеперечисленных характеристик УЧПУ, а в частности блока ОЗУ и ППЗУ, можно предложить увеличить объем ОЗУ и ППЗУ и сделать ОЗУ энергонезависимой, но одной установкой автономного питания здесь не обойтись. В существующей системе ЧПУ есть еще один недостаток – при включении станка центральный процессор не опрашивает ОЗУ на наличие в ней сохраненной информации а производит запрос с внешних устройств ввода программного обеспечения. Это происходит из-за работы по имеющемуся в ПЗУ математическому обеспечению.

При применении платы памяти RAMROM НПО “Элмис” эти недостатки будут лишены, т. к. в ней, ко всему прочему, запрограммировано, лишенное этих недостатков, обновленное математическое обеспечение. Подробнее см. п. 3.2.4.

Электрооборудование станка состоит из следующих узлов:

- питания станка;

- системы охлаждения жидкости (СОЖ);

- циркуляционной смазки;

- импульсной смазки;

- электропривода оси X;

- электропривода оси У;

- электропривода оси Z;

- шпиндельной бабки;

- инструментального магазина левого;

- пульта управления;

- блокировки.

УЧПУ типа 2С42 –65 управляет тремя приводами подач, приводом главного движения и электроавтоматикой станка.

Зона резания станка и внутренняя часть шкафа электроавтоматики освещаются светильниками местного освещения.

Системы управления приводами подач, приводом шпинделя, аппаратура управления и защиты, относящиеся к перечисленным узлам станка, установлены в шкафу электроавтоматики, прикрепленному к задней части колонны станка. Для принудительного охлаждения аппаратуры на внутренней стороне дверей шкафа электроавтоматики установлены три вентилятора.

Узел СОЖ с асинхронным электродвигателем установлен на фундаментной плите.

Узел циркуляционной смазки и импульсной смазки вместе с реле давления системы импульсной смазки расположены в нижней левой части колонны. Реле давления циркуляционной смазки расположено на крестовом столе.

Конечные выключатели и электродвигатели с тахогенераторами и тормозами, а также линейные фотоимпульсные датчики, относящиеся к осям X и Y, расположены в крестовом столе станка. Электродвигатель (с тахогенератором и тормозом) и конечные выключатели оси Z расположены на колонне.

На шпиндельной бабке установлены:

- электродвигатель шпинделя М1 и вентилятор главного привода, механизма зажима-разжима М6;

- датчик положения ВЕ - 178 А5;

- конечные выключатели механизмов зажима-разжима и бесконтактные датчики переключения диапазонов вращения шпинделя;

- блок освещения зоны резания.

На магазине установлены:

- электродвигатели вращения и подвода – отвода магазина;

- конечные выключатели, контролирующие отвод – подвод магазина, его точный останов (счет позиций), исходное положение магазина и аварийный наезд на магазин. Привод вращения инструментального магазина реверсивный.

Пульт станочный имеет степень защиты 1Р43 и установленный на поворотной консоли, фиксируемой в рабочем положении.

Нули станка определены следующим образом:

- по оси X - в крайнем левом положении стола;

- по оси Y - в крайнем заднем положении стола;

- по оси Z - в крайнем верхнем положении бабки шпиндельной;

- по оси C (вращение шпинделя) – сигнал “Начало отсчета” датчика положения ВЕ – 178А5.

Перечисленные оси имеют плавающие нули. Величина смещения нуля задается значением станочных параметров системы. В соответствии с правой системой координат за положительное направление движения по осям приняты:

- ось X - от абсолютного нуля, т.е. слева направо;

- ось Y - от абсолютного нуля, т.е. от колонны станка к крайнему переднему положению;

- ось Z - от абсолютному нулю, т.е. вверх;

- ось C - вращение шпинделя по часовой стрелке, если смотреть со стороны положительного направления оси (сверху вниз).

Электрооборудование станка питается следующими напряжениями:

- асинхронные электродвигатели, УЧПУ типа 2С42-65, электроприводы подач и главного движения, а также силовые цепи и устройство предохранительное светосигнальное - трехфазной системой напряжений с линейным напряжением 380 В, 50 Гц;

- освещение зоны резания станка, шкафа электроавтоматики, обмоток электромагнитный пускателей - однофазным переменным напряжением 110 В, 50 Гц;

- устройство защиты приводов - однофазным переменным напряжением 220 В, 50 Гц;

- цепи управления постоянного тока, сигнализации и светодиоды, электромагниты (тормозов и механизма переключения диапазона скоростей шпинделя) и цепи сигналообмена - постоянным напряжением 24В.

- нулевая защита всех электрических цепей станка, кроме цепей освещения, питания УЧПУ, индикатора “СЕТЬ”, светофора, предохранительного устройства светосигнального и электропривода шпинделя осуществляется контактами электромагнитного пускателя;

отключение питания станка (электромагнитный пускатель), нажатие аварийных кнопок, исчезновение сигнала “Готовность УЧПУ”;

- при срабатывании теплового реле системы СОЖ отключается электродвигатель СОЖ с выдачей сообщения на дисплей “Нарушение режима”;

- при отключении реле давления циркуляционной смазки мигает светодиод “Отказ циркуляционной смазки” и на дисплей выдается сообщение “Нарушение режима”, отработка управляющей программы прекращается в конце текущего кадра;

- при исчезновении сигнала “Блокировка по смазке” мигает светодиод “Отказ импульсной смазки” и на дисплей выдается сообщение “Нарушение режима”, отработка управляющей программы прекращается в конце текущего кадра;

- при отключении реле готовности привода Х и исчезновении сигнала “Готовность привода Х” станок отключается;

- при отключении реле готовности привода Y и исчезновении сигнала “Готовность привода Y” станок отключается;

- при отключении реле готовности привода Z и исчезновении сигнала “Готовность привода Z” станок отключается;

- при наезде на аварийные ограничительные выключатели и на магазины отключается питание станка;

- при отсутствии сигнала с датчика контроля положения фиксатора механизма переключения скоростей или тепловой перегрузке электродвигателя главного движения во время вращения шпинделя происходит останов шпинделя;

- при тепловой перегрузке электродвигателя вращения и отвода / подвода магазина прекращается вращение и отвод / подвод магазина.

Светодиоды красного цвета сигнализируют миганием об отказе соответствующего устройства. Светодиоды зеленого цвета загораются при свершении соответствующего события. Светодиод желтого цвета светится при подаче питания на станок.

С болта заземления шкафа электроавтоматики все защитные цепи проложены по радиальной схеме заземления до всех металлических частей станка проводами в желто-зеленой изоляции.

Станок многоцелевой вертикальный сверлильно – фрезерно – расточный с крестовым столом, с автоматической сменой инструмента (АСИ) и числовым программным управлением, повышенной точности (в дальнейшем станок) модели 2С150ПМФ4 предназначен для комплексной обработки деталей с одной установки в позиционном и контурном режиме программного управления.

2.На станке может производиться сверление, зенкерование, развертывание отверстий, прямолинейное и контурное фрезерование деталей, чистовое растачивание отверстий нарезание резьб метчиками и резцами, а также получистовое и чистовое, и канавок в них.

Фрезерование по литейной корке не допускается.

3.Станок имеет большие диапазоны подач и чисел оборотов, которые полностью обеспечивают выбор нормативных режимов резания для обработки стали, чугуна, цветных металлов и легких сплавов.

Технические характеристики смотри в конструкторском разделе.

Расчет производится с целью подтверждения силовых механических характеристик данного привода главного движения, и в случае неудовлетворения расчетами принять этот узел во внимание с точки зрения модернизации.

Расчет будем производить для наиболее нагруженного перехода. Таким, в данном технологическом процессе, является черновое фрезерование паза фланца (см. карту маршрутной технологии на листе Д6400.2С150ПМФ4.00.000 КМТ).

Режимы резания взяты из программы на ЧПУ для обработки фланца (приложение 1), описывающим техпроцесс.

Окружная сила резания (главная составляющая силы резания при фрезеровании) рассчитывается по формуле /3 c.282/:

, (2.1.)

где z – число зубьев фрезы;

n – частота вращения фрезы, n = 180 об / мин (из техпроцесса);

С^Р- коэффициент, С^Р = 825, табл. 41 /3/;

x, y, u, m, q, w – показатели степени, x = 1,0; y = 0,75; u = 1,1; q = 1,3; w = 0,2; табл. 41 /3/;

D – диаметр фрезы, D = 40 мм (из техпроцесса);

B – ширина фрезерования, В = 40 мм (из техпроцесса);

t – глубина резания, t = 6 мм (из техпроцесса);

s_z – подача на один зуб, s_z = s_м / z× n, мм,

где s_м – подача минутная, 300 мм / мин (из техпроцесса);

s_z = 300 / 10× 180 = 0,17 мм,

К_мр – поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала для стали и чугуна,

, (2.2.)

где s _В – предел прочности, s _В = 700 Мпа;

n – показатель степени (табличное значение n = 0,3 табл. 9 /3/);

;

;

Эффективная мощность резания рассчитывается по формуле:

, (2.3.)

где v – окружная скорость фрезы, v = 22, 6 м / мин (из техпроцесса);

кВт.

Развиваемая мощность на двигателе получается путем умножения эффективной на ряд коэффициентов КПД (зубчатых передач, подшипниковых опор, и т. п), но так как кинематическая цепь невелика, то можно предположить, что мощность на двигателе лежит в пределах 8,5 – 8,8 кВт.

Полученное значение не превышает максимальной мощности двигателя и не слишком занижена, поэтому привод главного движения с точки зрения мощности нас устраивает.

Расчет будем производить для наиболее нагруженного перехода. Таким, как уже напоминалось выше, в данном технологическом процессе, является черновое фрезерование паза фланца (см. карту маршрутной технологии на листе Д6400.2С150ПМФ4.00.000 КМТ).

Крутящий момент на шпинделе рассчитывается по формуле:

, (2.4.)

где D – диаметр фрезы, D = 40 мм (из техпроцесса);

Р_Z - окружная сила резания (главная составляющая силы резания при фрезеровании, см. предыдущий пункт).

.

Из полученного, сравнив его с паспортными данными привода главного движения, можно сделать вывод, что черновое фрезерование паза фланца удовлетворяет силовым характеристикам привода. И станок может выполнять подобные операции.

В целом параметры, определяющие его техническую характеристику одни из лучших и готовы соперничать с зарубежными аналогами.

В настоящий момент на производстве применение станку модели 2С150ПМФ4 находят для обработки деталей повышенной точности, т. к. класс точности “П” – повышенный позволяет это делать.

На листе Д6400.2С150ПМФ4.00.000 КМТ графической части, представлен фрагмент техпроцесса, а именно карта маршрутной технологии на сверлильно – фрезерно – расточную операцию, производящуюся на данном станке. Анализ ее свидетельствует, что переходы и базирование заготовки выбраны правильно. В данном техпроцессе имеются элементы с жесткими допусками, так например на отверстия Ф 15,8 (см. лист Д6400.2С150ПМФ4.00.000 КМТ графической части) допуск на взаимное расположение осей этих отверстий с цилиндрической поверхностью отверстия Ф 50 составляет Ф 0,05. Это обусловлено месторасположением данной детали (фланца) в сборочном изделии (шаровом кране подземного исполнения).

Достижение такой точности – крайне тяжелый процесс, хотя и применяется станок модели 2С150ПМФ4 повышенной точности.

Одной из целей данного дипломного проекта является проблема облегчения достижения точности обработки.

На листе формата А1 Д6400.2С150ПМФ4.00.000 Н1 представлена наладка на обработку фланца.

Приспособление для обработки фланца представляет собой грибок на который с очень малым зазором одевается фланец и прижимается сверху двумя прижимами. Прижимы представляют собой два подпружиненных захвата с отверстиями в которые вставлен винт с внутренними углублениями под ключ. При ослаблении винтов, прижимы под действием пружин поднимаются. После чего их поворачивают на угол » 90⁰ и снимают деталь.

На листе формата А1 Д6400.2С150ПМФ4.00.000 Н1 также изображена система координат станка и детали наглядно демонстрирующей задание перемещений, применяя абсолютную и относительную систему отсчета станка. Ноль станка находится в крайнем правом верхнем дальнем положении стола. Так сделано для уменьшения габаритов станка в выключенном состоянии.

Программа на ЧПУ для обработки фланца (приложение 1), написана в относительной системе координат, т. к. в программе присутствуют положительные и отрицательные числа. Началом отсчета этой системы является центр фланца.

При модернизировании базового станка было проведено частичное изменение конструкции сверлильной головки:

• изменен механизм переключения скоростей;
• изменено положение датчика обратной связи (ДОС);
• добавлена дополнительная зубчатая передача датчика обратной связи.

В связи с этими изменениями необходимо произвести проверочный расчет.

Проверка контактных напряжений s _н, Н /мм²:

где К – вспомогательный коэффициент. Для косозубых передач К = 376;

F_t – окружная сила в зацеплении, Н, F_t = 2T_2× 10³ /d²;

К_нa - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями. Для косозубых колес К_нa зависит от окружной скорости колес и степени точности передачи, определяется по графику /4 с.63/;

К_нu - коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости колес и степени точности передачи, табл. 4.3. /4/

К_нb - коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба. К_нb = 1;

d₂ – делительный диаметр колеса;

b₂ – ширина венца колеса;

[s ]_н – допускаемое контактное напряжение, Н /мм², рассчитывается по формуле:

[s]_н = [s]¹_н×К_HL , (3.2.)

где [s ]¹_н – допускаемое контактное напряжение, соответствующее базовому числу циклов N_HO перемены напряжений (см. табл. 1.4 /5/);

К_HL – коэффициент долговечности, учитывающий влияние на величину [s ]¹_н – режима нагружения, характерного для работы рассчитываемой зубчатой передачи.

Коэффициент К_HL определяется на основе сопоставления эквивалентного числа циклов N_НЕ и базового числа циклов N_НО перемены напряжений в зубе рассчитываемого колеса.

Базовое число циклов N_НО перемены напряжений определяется по табл. 1.4 /5/, а эквивалентное число циклов рассчитывается по формуле:

где t_Ч – полное число часов работы передачи за расчетный срок службы;

n – расчетная частота вращения шестерни, мин^-1.

При сцеплении рассчитываемой шестерни одновременно с двумя или более колесами число вхождений ее зуба в зацепление в минуту увеличивается соответственно в два и более раз, поэтому и расчетную частоту n, при подстановке в формулу (3.3) соответственно увеличивают.

Если принять расчетный срок службы до капитального ремонта равным 8 лет, то тогда при двухсменной работе полное число часов работы передачи составит t_Ч =32000. В коробках передач станков расчетные частоты вращения, как правило, больше 50 мин^-1. Таким образом, наименьшее значение N_НЕ будет равным 9,4× 10⁷.

При N_НЕ ³ N_НО принимают коэффициент долговечности K_HL = 1, а при N_НЕ £ N_НО его рассчитывают по формуле:

n = 100× 2, т. к. шестерня имеет двойное сцепление.

N_НЕ = 60 × 32000 _× 200 = 38× 10⁷,

Из табл. 1.4. /5/ получаем исходные данные:

• N_НО = 14× 10⁷;
• [s ]¹_н = 950 МПа;

Допускаемое контактное напряжение, Н /мм²:

[s ]_н =950 МПа × 0,847 = 805 МПа ,

T₂ = 267 Н× м (из кинематики станка);

Окружная сила в зацеплении, Н,

F_t = 2× 267× 10³ /92 = 5804 Н;

К_нa = 1,04;

К_нu = 1,06;

К_нb = 1;

d₂ – делительный диаметр колеса, d₂ = 92 мм;

b₂ – ширина венца колеса, b₂ = 32 мм;

u_ф – фактическое передаточное число, u_ф = 0,67;

Этот расчет проведен по методике, описанной в /5/.

Расчет будем производить для зубчатой передачи, соединяющей шпиндельный вал с промежуточным валом сверлильной коробки Z₁ = 46; Z₂ = 69.

Напряжения изгиба вычисляются по формуле:

, (3.5.)

где m – модуль зубчатого зацепления;

K_F - коэффициент нагрузки;

Y_F - коэффициент учитывающий форму зуба;

Yb - коэффициент учитывающий повышение прочности косых зубьев по сравнению с прямыми;

K_Fa - коэффициент учитывающий распределение нагрузки между зубьями;

[d _F] - допускаемое напряжение изгиба.

Коэффициент нагрузки:

K_F = K_Fb×K_HV (3.6.)

K_Fb = 1,18

Для 6-й степени точности, скорости V= 9 м/с и повышенной твердости коэффициент, учитывающий динамическое действие нагрузки (табл. 1.6. /5/):

K_HV = 1,10;

K_F = 1,18× 1,10 = 1,29.

Y_F выбираем в зависимости от эквивалентных чисел зубьев Z_V1 и Z_V2:

Коэффициент Yb рассчитывается по формуле:

(3.8.)

Коэффициент K_Fa рассчитывается по формуле:

(3.9.)

где e a - коэффициент торцового перекрытия,

n – степень точности зубчатых колес.

Получаем:

263 МПа < 275 МПа

Условие d _F £ [d _F] выполняется.

1. Подготовка исходных данных.

Расположение внешних сил P и Q относительно опор вала выявляются в процессе выполнения чертежа развертки привода. Направление действия сил P и Q определяется из расчета поперечного разреза привода или схемы свертки валов, выполненой в масштабе для кинематической цепи привода, по которой передается полная мощность.

Результирующие силы на зубьях передач эвольвентного двадцатиградусного зацепления, действующие на вал, рассчитываем по формулам:

; ; (3.10.)

Окружные составляющие P₀ и Q₀ (Н) определяются по крутящему моменту М_КР (Н× м) на валу и начальным диаметрам колес d_W (м):

P_0i = 2×M_крi / d_Wi ; (3.11.)

2. По силам P и Q определяются опорные реакции.

Опорные реакции от силы P в плоскости действия этой силы:

Опорные реакции от силы Q:

; G = Q - H . (3.13)

Результирующие реакции в левой и правой опорах:

; (3.14.)

, (3.15)

где a - угол между плоскостями действия сил P и Q, град, находится в пределах от 0⁰ до 360⁰ и определяется из схемы свертки привода.

3. Подшипники проверяются по допускаемой динамической и статической грузоподъемности с учетом посадочных размеров.

Статическая грузоподъемность подшипников С₀ принимается по величинам опорных реакций: для левой опоры С₀₁ = R, для правой опоры С₀₂ = S. Динамическая грузоподъемность радиального шарикоподшипника вычисляется с учетом осевой силы в обе стороны не боле 20 % от радиальной, с температурой до 100 ⁰С и кратковременными перегрузками до 125 % нормальной (расчетной) нагрузки при вращающемся, по отношению к нагрузке, внутреннем кольце.

Динамическая грузоподъемность подшипников левой и правой опор рассчитывается по формулам:

где K_б - коэффициент безопасности, для учета перегрузки (K_б = 1,2);

- отношение динамической грузоподъемности к эквивалентной динамической нагрузке.

Это отношение берется из табл./6/, данные которой выражены в / 7/ регрессивной зависимостью:

, (3.17)

где n - частота вращения вала, мин^-1.

Изгибающие моменты вала М (H× м) в сечениях действия внешних сил или реакций определяются по общей формуле:

Положение сечения, в котором действует искомый изгибающий момент, определяется координатой Х, измеряемой от силы или реакции, действующих на левом конце вала (условно можно называть от левого конца вала).

Расчет был проведен для опор валов, измененных в процессе модернизации и расположенных по схеме на рис. 3.1.

На чертеже Д6400.2С150ПМФ4.03.000 СБ (Головка сверлильная) опоры валов имеют позиции: 62 – подшипник типа 46210, 63 - 46213, 65 - 105 для них и производим расчет.

1. Исходные данные для расчета на ЭВМ:

Т.к. на опоры действует всегда одна сила, то параметры Q и B не учитываем.

Рис. 3.1. Схема нагружения вала.

Окружные составляющие P₀ (Н) определяются по крутящему моменту М_КР (Н× м) на валу и начальным диаметрам колес d_W (м):

P_0i = 2×M_крi / d_Wi ; (3.19.)

M_кр1 = 131 Н× м – максимальный момент, развиваемый двигателем главного движения (паспортная величина).

P_01,02 = 2× M_кр1 / d_W1,2 ; см. чертеж Д6400.2С150ПМФ4.03.000 СБ (Головка сверлильная)

Р₁ = 2× 131 / 0,152 = 1724 Н;

Р₂ = 2× 131 / 0,092 = 2848 Н;

Р₃ = 150 Н – сила, равная по величине силе выталкивания штока электромагнита привода.

Исходными данными являются:

• расстояние от левого конца вала до силы P, А, мм;
• расстояние между опорами, L, мм;
• сила P, Н;
• частота вращения вала N, мин^-1 .

Схемы валов и расстояния A и L соответствуют сборочному чертежу (Д6400.2С150ПМФ4.03.000 СБ).

Результаты расчета приведены в приложении 3.

1. Выводы.

Как видно из таблицы 3.1. полученные в ходе расчета данные не превышают допустимых значений. Подшипники выбраны правильно.

Таблица 3.1.

Параметры подшипников

При модернизировании базового станка было проведено частичное изменение конструкции сверлильной головки, в частности изменен механизм переключения скоростей. При этом возникла необходимость в проверке штифтов поз. 75 и 76 (см. чертеж Д6400.2С150ПМФ4.03.000 СБ Головка сверлильная) на смятие. В целом методика аналогична проверке шпонок.

Условие прочности:

где F_t – сила смятия, Н;

А_см – площадь смятия, мм²;

[s ]_см – допускаемое напряжение на смятие, Н /мм², ( [s ]_см = 160 Н /мм²) /4/

При данном расположении штифта F_t = 2× Р₃ = 2× 150 = 300 Н;

Площадь смятия вычисляется по формуле:

; (3.50.)

где D – диаметр штифта.

Таким образом:

= 28,26 мм²;

Н /мм² £ 160 Н /мм²;

Условие прочности подтверждается.

Шпиндель – тело сложной формы, а опоры шпинделей в зависимости от их типа создают различные условия для поворота шпинделя при его изгибе. Поэтому при расчете на жесткость шпиндель заменяют балкой на двух опорах, причем тип опоры выбирают в зависимости от типа подшипника рис. 3.2.

Рисунок /Пронников c.185/

М 1,2:1

Рис. 3.2. Расчетные схемы шпинделей.

При двух шариковых подшипниках качения расчетную схему в первом приближении принимают в виде балки на двух ножевых опорах (рис. 3.2., а). Если в передней опоре два подшипника качения или один роликовый, то можно считать, что шпиндель в этом сечении не имеет поворота (рис. 3.2., б).

Если в передней опоре подшипник скольжения (рис. 3.2., в), то он создает определенный реактивный момент, который в первом приближении равен 0,3 - 0,35 от изгибающего момента в передней опоре.

При двух подшипниках скольжения (рис. 3.2., г) следует сначала определить прогиб y₁ при деформации шпинделя в пределах радиального зазора подшипников. В этом случае его рассматривают как балку на двух ножевых опорах. Если сила вызывает большую деформацию, то следует подсчитать прогиб y₂ конца шпинделя от той части усилия, которая деформирует его как консольную балку с заделкой в передней опоре. Суммарный прогиб y = y₁+y₂. К прогибу шпинделя следует добавлять его деформацию на упругих опорах, рассматривая при этом шпиндель как жесткое тело (рис. 3.3.).

Рис. с.186

Рис. 3.3. Схема сил, действующих на внутришлифовальный

шпиндель.

При определении прогиба шпинделя допустимо брать средний момент инерции по основному участку шпинделя или определять его по расчетному среднему диаметру:

где d_i и l_i – диаметры и длина участков шпинделя;

L – общая длина шпинделя.

Для шпинделя с резкими переходами сечений при уточненных расчетах следует строить упругую линию шпинделя как ступенчатого вала с соответствующим моментом инерции сечения на каждом участке.

При расчетах шпинделей на жесткость необходимо в первую очередь составить схему сил, действующих на шпиндель, и оценить их величину.

Следует иметь в виду, что в зависимости от схемы резания и скорости вращения шпинделя может возникнуть необходимость учета тех составляющих, которые при других условиях являются незначительными.

В качестве примера на рис. 3.3., а показана система сил, действующая на внутришлифовальный шпиндель при его приводе от ремня.

Внешние силы, действующие на шпиндель, включают:

• силы резания , которые зависят от режима шлифования;
• давление на шкив от натяжения ремня Q;
• вес шпинделя W;
• дисбаланс вращающейся системы шпинделя С;
• центробежные силы, действующие на шарики F;
• предварительный натяг в подшипниках А_п.

Эти силы вызывают реакции в опорах, при расчете которых в большинстве случаев можно пренебречь силами W и C.

Центробежные силы F влияют на жесткость опор, и это учитывается при выборе значений А_п /8 с.213/.

При расчете жесткости шпинделя особый интерес представляет деформация его переднего конца, на котором в данном случае закреплен шлифовальный круг.

Смещение шпинделя под нагрузкой y_x можно в первом приближении представить как сумму деформации оси шпинделя y_x1 на абсолютно жестких опорах и смещения y_x2 абсолютно жесткого шпинделя на упругих опорах (рис. 3.3., б, в):

y_x = y_x1 + y_x2. (3.52.)

Смещение (прогиб) конца шпинделя y₀ = y₀₁+y₀₂ (при x = 0) можно подсчитать по формулам:

(3.53.)

где Р – результирующая радиальная нагрузка на консоли шпинделя;

J_a – момент инерции сечения консоли;

J_п – момент инерции пролета;

a = l / a – отношение длины пролета к длине консоли;

d ₁ и d ₁₁ – радиальные деформации подшипников передней и задней опор с учетом их предварительного натяга А_п.

Допустимую величину прогиба определяют, исходя из точности обработки на станке. Погрешности обработки, вызываемые прогибом, составляют некоторую долю допуска обрабатываемой детали. В том случае, если трудно или невозможно произвести аналитический расчет всех погрешностей, возникающих при обработке, допустимый прогиб шпинделя берут, исходя из опыта эксплуатации станков.

Часто пользуются также зависимостью:

y_доп = (0,0001¸0,0002), (3.54.)

где y_доп – допустимый прогиб конца шпинделя;

l – расстояние между опорами шпинделя.

Максимально допустимый угол поворота конца шпинделя q _max= 0,001 рад.

Расчет на жесткость шпинделя с применением ЭВМ

Расчет проведен с применением программы DESIGN (разработка кафедры АСС ТулГУ) на ЭВМ

Исходные данные для расчета на ЭВМ:

• потребная мощность на шпинделе, (берется не максимальная, а номинальная т. к. при максимальной обычно ведется черновая обработка);
• частота вращения шпинделя, (при чистовой обработке);
• угол между плоскостями действия сил g , (рис. 3.4.), определяется из свертки валов;
• средний диаметр инструмента или изделия, D_u, (см. рис. 3.4.);
• делительный диаметр приводного зубчатого колеса, (D_w = m × Z), (см. рис. 3.4.);
• модуль приводного зубчатого колеса, m;
• тип зубчатой пары, (прямозубая или косозубая);
• угол зацепления зубчатого колеса, градусы;
• угол наклона винтового зуба, взят из паспорта на станок, градусы.

Рис. 3.4. Расположение расчетных параметров.

- расстояния а₁, а₂, а₃, а₄, L, мм, (рис. 3.5.), измерены на чертеже шпинделя и увеличены в три раза , см. рис. 1.3.;

Рис. 3.5. Расположение расчетных расстояний шпинделя .

• диаметр в задней опоре DA, (рис. 3.6.);
• диаметр в передней опоре DВ;
• диаметр консоли D;
• диаметр отверстия DO

Рис. 3.6. Расположение расчетных диаметров шпинделя.

Результаты расчетов на ЭВМ удовлетворяют условию оптимальной жесткости и приведены в приложении 3.

График зависимости прогиба от межопорного расстояния представлен на рис. 3.7. (рассчитываемое межопорное расстояние L = 420 мм).

В ходе дипломного проектирования решались недостатки выявленные в процессе анализа отдельных узлов станка. Здесь проведено описание изменения конструкций и принцип их работы.

Как уже рассматривалось в п. 1.2.2. в диске магазина инструментального слабым местом явились пружины механизмов захвата. В этом дипломном проекте (см. чертеж Д6400.2С150ПМФ4.04.100 СБ Диск магазина инструментального) было проведено изменение конструкции пружин и их место расположение. В результате диаметр проволоки пружин изменился с Ф 4 до Ф 5, увеличены усы пружины, что позволило избежать больших углов скручивания, повысилась жесткость. Спроектированная конструкция позволила избежать преждевременного сгибания пружины и ее поломку. Дополнительными мерами при доработке диска было установление на нем 20-ти “грибков”, которые закрепляют 20 пружин и проточка “хвостов” захватов, куда вставляются пружины.

При модернизации станка одним из мероприятий по достижению безотказности станка было изменение механизма переключения блока шестерен привода главного движения, расположение и изменение типа датчика обратной связи, расположенного в сверлильной головке. Необходимый проверочный расчет проведен и находится в расчетной части конструкторского раздела, здесь же описана работа и измененная конструкция сверлильной головки.

Сверлильная головка (см. чертеж Д6400.2С150ПМФ4.03.000 СБ) осуществляет передачу вращения от электродвигателя, посредством зубчатой передачи, на шпиндель. Вертикальное перемещение сверлильной головки происходит по направляющим колонны от двигателя через ходовой винт (привод вертикального перемещения). В корпусе сверлильной головки монтируется шпиндельный узел и механизм разжима инструментальной оправки. На верхней обработанной плоскости корпуса сверлильной головки закреплен стакан поз.2, на котором установлен электродвигатель привода вращения шпинделя станка. От электродвигателя через блок шестерен (шестерня поз.15 и колесо поз.16), с передаточным отношением 1:1 либо 1:3, вращение передается на шпиндель станка.

Для перемещения блока шестерен в верхнее положение по команде от ЧПУ включается электромагнит поз.80а и отключается электромагнит поз.80б. Планка поз.24 входит в зацепление с толкателем поз.10.

После включения электромагнита поз.80а привод главного движения, вращаясь в обратном (левом) направлении через шлицевый вал поз.8 и штифт поз.78, приводит во вращение толкатель поз.10. Вращаясь, толкатель начинает выворачиваться из планки поз.24 в верхнем направлении и увлекает за собой блок шестерен, связанный с ним штифт поз.78.

В тот момент, когда толкатель поз.10 полностью вывернется из планки поз.24, шестерня 15 войдет в зацепление шестерней 13. Стопор 6, под воздействием пружины, надавливает на шарик 35, который фиксирует положение гильзы 12. Гильза 12 через толкатель поз.10 и штифт поз.78 удерживает блок шестерен от самопроизвольного смещения.

Бесконтактный датчик поз.81 (верхний) дает сигнал на ЧПУ, что блок шестерен (шестерня поз.15 и колесо поз.16) переключен в верхнее положение, а датчик поз.82 подтверждает, что фиксация гильзы поз.12 произошла.

При переключении блока шестерен в нижнее положение работа узла аналогична, за исключением того, что в этом случае привод главного движения будет вращаться в правом направлении, электромагнит поз.80а отключен.

Промежуточный вал поз.7 передает вращение на вал датчика поз.21 с помощью колеса датчика поз.17 и шестерни поз.20. Вал датчика поз.21 соединен с датчиком, при помощи которого производится ориентация шпинделя при смене инструмента и контроль подачи сверлильной головки при нарезании резьбы резцом.

При переключении блока шестерен с одного диапазона скоростей на другой, необходимо учесть, что при включении электромагнита 80а допускается только правое вращение привода главного движения, при включении электромагнита 80б только левое.

Данный механизм переключения предотвращает поломку составляющих ее деталей в случае аварийной ситуации, т. к. планка, при не отключении одного из электромагнитов, просто съедет с винта толкателя, который будет после этого свободно проворачиваться (см. чертеж Д6400.2С150ПМФ4.03.000 СБ). Это свойство присуще обоим режимам переключения.

Для повышения точности позиционирования стола станка вместо преобразователей угловых перемещений предложено применить преобразователи линейных перемещений, т. к. в этом случае в размерной цепи накопления погрешностей позиционирования исключаются цепи люфта в винтовой паре качения и люфт в соединении преобразователя круговых перемещений с ходовым винтом привода перемещения.

Более того, повышается время эксплуатации ходовых винтов. Дело в том, что при работе станка со временем ходовой винт изнашивается неравномерно, (одни и те же базовые поверхности, не меняющийся годами технологический процесс и т. п.) образуется бочкообразность, седлообразность, конусообразность и т. п. Винтовая пара качения сделана таким образом, что люфты в ней можно выбирать посредством ее настройки, но при неравномерно изношенном ходовом винте существует правило настраивать винтовую пару качения на наибольшем диаметре винта, чтобы не произошло заклинивания.

В результате, чтобы добиться высокой точности, ходовой винт приходится своевременно менять на новый.

Этого недостатка лишен привод с применением преобразователей линейных перемещений (линейных ДОС), т. к. они измеряют непосредственно перемещение стола, независимо от люфтов сопряжения с ходовым винтом.

В качестве ДОС применены фотоэлектрические преобразователи линейных перемещений модели JSKRA производства Австрия по всем трем координатным осям перемещения.

Схема крепления ДОС к станку представлена в графической части дипломного проекта (чертежи Д6400.2С150ПМФ4.11.000 СБ, Д6400.2С150ПМФ4.12.000 СБ, Д6400.2С150ПМФ4.13.000 СБ), названия и обозначение крепежных элементов приведены в спецификациях (см. приложение 4). В чертежах, при расположении ДОС на станке, для удобства показа, защитный кожух снят.

В связи с литейными неровностями на станинах и колонне станка применены специальные промежуточные элементы, расположенные между корпусом линейки и литейной поверхностью. На оси Z и Y это винты, вкрученные в отверстия станины с в предварительно обработанными поверхностями, и в головках которых имеется резьба для закрепления ДОС винтами. На оси X это вкладыши.

Конструкция механизма перемещения стола по оси X позволяет закрепить ДОС так, что ползунок относительно координаты X неподвижен, а шкала перемещается вместе с верхними санями. Такое крепление позволяет избежать подвижной укладки проводов этого датчика, что повышает надежность.

Крепление по осям Y и Z выполнено по схеме, где шкала ДОС неподвижна относительно своей координаты, а ползунок перемещается. Так сделано потому, что шкалы ДОС длиннее перемещающейся части.

Т. к. отечественной промышленностью выпускается полностью аналогичный преобразователь, описание взято с отечественного образца.

Рис. 3.8. Устройство и работа ПЛФ.

щиеся по закону близкому к синусоиде и смещенные друг относительно друга на четверть периода (на 90⁰). Оптическая схема преобразователя представлена на рис. 3.8. Имеющийся помимо основных сигналов нулевой сигнал (импульс начала отсчета) позволяет иметь единую систему начала отсчета на объекте в случае отключения питания или сбоев.

ПЛФ (рис. на листе Д6400.2С150ПМФ4.66.000.) состоит из растровой линейки 1 в корпусе и преобразующей головке с индикаторной пластиной 2. По растровой линейке перемещается узел индикаторной пластины на подшипниках, связанный с корпусом преобразующей головки посредством плоской пружины. К корпусу его крышки прикреплены ленты 3, преобразующие уплотнения, защищающие от пыли и брызг внутреннюю полость преобразователя.

В состав ПЛФ входит кабель с разъемами для присоединения к НП.

НП выполнены с коэффициентом преобразования 1,5 и 10^* (*- под коэффициентом преобразования понимается отношение периода входного сигнала к периоду выходного сигнала).

НП с коэффициентом преобразования 1 (НП1) работает по принципу прямого формирования прямоугольных импульсов.

Принцип работы НП с коэффициентом преобразования 5 (НП5М) базируется на использовании одной специализированной интегральной микросхемы – интерполятора.

Работа НП с коэффициентом преобразования 10 (НП10) основана на аналоговом преобразовании 2-ух ортогональных сигналов ПЛФ в ортогональные треугольные сигналы с умножением по частоте в 5 раз, последующим их пропорциональном потенциометрическом фазовращении, преобразовании полученных напряжений. В НП10 дополнительно формируется сигнал “ошибка”, признак которого при искажении входных сигналов или обрыве кабеля у появление низкого уровня.

Выходные сигналы – две последовательности прямоугольных импульсов типа “меандр”, сдвинутые на четверть периода друг относительно друга, а также инверсные им. Во всех НП имеется нулевой сигнал (импульс начало отсчета) представляющий собой прямоугольный импульс по длительности равный четверти периода основных сигналов.

С целью защиты преобразователя от механического воздействия, попадания стружки, СОЖ и масла применен защитный кожух (поз. 1 лист Д6400.2С150ПМФ4.13.000 СБ).

Для установки ПЛФ на объект необходимо подготовить две монтажные поверхности, одна из которых должна находиться на неподвижной, а другая на движущейся частях станка для этого на станинах выфрезеровываются лыски к которым крепятся промежуточные элементы (см. лист Д6400.2С150ПМФ4.11.000 СБ, лист Д6400.2С150ПМФ4.12.000 СБ, лист Д6400.2С150ПМФ4.13.000 СБ).

Головка преобразующая имеет два варианта крепления (см. лист Д6400.2С150ПМФ4.11.000 СБ, лист Д6400.2С150ПМФ4.12.000 СБ, лист Д6400.2С150ПМФ4.13.000 СБ).

Предпочтительно на движущейся части объекта закреплен корпус с линейкой, т.к. это дает возможность жестко закрепить кабель преобразующей головки. На крайних положениях подвижного узла станка предусмотрены ограничители хода, выполненные в виде конечных выключателей, для избежания перемещения длины преобразователя.

Для удобства выставления использованы промежуточные детали с соблюдением всех требований к монтажным поверхностям согласно руководству по эксплуатации.

НП устанавливается на неподвижном узле станка. При этом должен быть обеспечен удобный подход для подключения разъемов.

Порядок установки.

Монтаж и эксплуатацию ПЛФ-Н должен осуществлять квалифицированный персонал, аттестованный на право проведения работ по монтажу и эксплуатации преобразователей и изучивший руководство по эксплуатации.

ПЛФ-Н перед монтажем на объект должен выдерживаться в нераспакованном виде не менее 6-ти часов в том случае, если перед этим находился при температуре ниже 0⁰С.

Не допускается сотрясения и деформации (в т.ч. изгибы) ПЛФ, а также перенос ПЛФ с места на место и хранение без упаковочного ящика.

Не снимая транспортного крепления преобразующей головки к торцевой крышке корпуса, установить корпус преобразователя с монтажными винтами и шайбами и предварительно затянуть. Затем снять транспортные крепления. При необходимости перемещение головки преобразующей вдоль линейки производить перемещения вручную с осторожностью, не допуская перекосов относительно направления перемещения. Пользуясь индикатором часового типа с ценой деления не более 0,01мм выставить ПЛФ. Параллельность головки относительно корпуса выставлять со стороны прилегания корпуса к поверхности станка. Выставление корпуса преобразователя относительно направления перемещения подвижного узла станка производить в 11мм зонах, отстоящих от краев линейки на расстоянии 40мм. Затем окончательно затянуть монтажные винты и проверить правильность выставления.

- по витым парам жил передавать соответственно “sin” и “sin”; “cos” и “cos”; “0” и “0”, а также “+5В” и “общ”;

- соединять экран кабеля с корпусом на обоих концах кабеля.

Дальнейшее обслуживание ПЛФ-Н сводится к работе с УЦИ или ЧПУ.

1. Максимальная механическая скорость перемещения.............60 м/мин

2. Максимальное ускорение...........................................................30 м/с²

3. Класс точности (ГОСТ 26242 – 90)............................................4

4. Степень защиты...........................................................................IP53

1. Параметры для подключения и стыковки преобразователей с системами:

• напряжение питания, В.......................................................................5± 5%
• пульсация напряжения питания, мВ, не более..................................15
• потребляемый ток, А, не более...........................................................0,26

2. Рабочие условия эксплуатации преобразователей:

• температура окружающего воздуха, ⁰С................................от +10 до +35

- относительная влажность, %.......................................................до 75 при 30 ⁰С и более при низких температурах без конденсации влаги

• атмосферное давление, кПа...............................................от 84,0 до 106,7
• допускаемые механические воздействия:

частота, Гц, до...........................................................................25

амплитуда, мм, не более....................................................... ..0,1

3. Нормальные условия эксплуатации преобразователей:

• температура окружающего воздуха, ⁰С

- атмосферное давление, кПа................................................. от 84,0 до 106,7

В результате модернизации было проведено укомплектование системы ЧПУ 2С42-65 платой памяти RAMROM с программатором.

Плата памяти RAMROM с программатором, разработана НПФ "ЭЛМИС".

Общий вид представлен на рис. 3.9.

ЭЛМИС

Рис. 3.9. Общий вид платы памяти RAMROM.

Преимущества в том, что:

- заменена область памяти ОЗУ с ОЗУ без сохранения информации с объемом 32768 бит и ОЗУ с сохранением информации объемом 8 Кбайт на ОЗУ с объемом 128 Кбайт с сохранением информации до 5-ти лет;

- заменена область памяти ППЗУ с ППЗУ объема 64 Кбайт на ППЗУ объемом 128 Кбайт;

- блок памяти переведен на современную элементную базу;

- для записи ППЗУ применен быстрый интеллектуальный алгоритм INTEL;

- новое математическое обеспечение позволяет при включении УЧПУ не вводить снова программу обработки детали, а запросить из энергонезависимой ОЗУ одну из сохраненных там;

- расширенное ППЗУ позволяет записать в него большее число вспомогательных подпрограмм;

- встроенный программатор позволяет автономно перепрограммировать ППЗУ;

- имеется возможность организации 7 банков памяти, из них 2 любых банка могут быть со страничной организацией до 8 страниц. Для любого банка и любой страницы банка со страничной организацией может быть назначен тип памяти как ОЗУ (RAM), так и ППЗУ (EPROM).

Схема электрическая принципиальная приведена на листах 1 и 2 Д6400.2С150ПМФ4.10.000 Э3 (Плата памяти RAMROM) настоящего дипломного проекта.

Плата RAMROM работает с любыми исполнениями стойки 2С42-65 и требует минимальных аппаратных доработок. Плата RAMROM устанавливается в корзину процессора стойки 2С42-65.

ОЗУ платы выполнено на двух микросхемах статического ОЗУ 128К х 8. Для сохранения информации при выключении питания стойки на плате установлена литиевая батарея 3,6 В, емкость которой обеспечивает хранение данных в ОЗУ в течение 5 лет. Встроенный супервизор питания осуществляет переключение питания микросхем ОЗУ с +5В на батарею, запрет обращения к ОЗУ при батарейном питании, управление сигналом RESET и управление индикатором разрядки батареи.

ПЗУ платы выполнено на двух микросхемах EPROM с ультрафиолетовым стиранием 128К х 8. На плате имеются аппаратные средства, позволяющие программировать основной EPROM. Для записи EPROM существует программа, реализующая быстрый интеллектуальный алгоритм INTEL. Программирование платы RAMROM можно осуществить и на внешнем программаторе, поскольку микросхемы установлены на панелях.

Конфигурирование структуры памяти осуществляется с помощью двух диспетчеров адреса с селекторами страниц, расположенных на плате. Они заменяют диспетчеры памяти стойки (субблок SB075 или SB231 в зависимости от исполнения).

1. Тип шины - "Электроника 60"

2. Разрядность внешней шины адреса/данных — 16

3. Разрядность внутренней шины адреса - 18

4. Разрядность внутренней шины данных - 16

5. Общая емкость EPROM-памяти - 128К х 16

6. Общая емкость RAM-памяти - 128К х 16

7. Тип RAM - статическая с буферной батареей

2.Общее описание

Все внутреннее адресное пространство условно разбито на банки. Каждый банк - это область памяти размером 8Кбайт (4К слов). Всего может быть организовано 7 банков памяти, табл. 3.3.

Таблица 3.3.

Начальные адреса банков

Старший (восьмой) банк не организуется, так как это место в адресном пространстве системы занимает область ввода/вывода.

Организация памяти - секционируемая. В качестве любого банка может быть подключена секция RAM или EPROM. Выбор типа памяти банка осуществляется с помощью двух семибитных (по числу банков) наборов DIP-переключателей, см. лист 1 и 2 Д6400.2С150ПМФ4.10.000 Э3 (Плата памяти RAMROM). Переключателем SW6 назначаются RAM-банки, а переключателем SW7 -EPROM-банки. Если оба переключателя выключены, данный банк исключается из адресного пространства. Два переключателя для одного банка включать нельзя.

Любые два банка могут иметь страничную организацию. Банк со страничной организацией может иметь до 8 страниц памяти по 8 Кбайт.

Выбор банков со страничной организацией и формирование адресов страниц осуществляется с помощью двух диспетчеров адреса с селекторами страниц, расположенных на плате. Адреса ячеек памяти диспетчеров адреса для занесения номеров страниц: 177770₈ для первого и 177772₈ для второго диспетчера адреса. Выбор номера банка, имеющего страничную организацию осуществляется в каждом селекторе страниц с помощью четырехбитных DIP-переключателей (SW1.1 для первого селектора. SW1.2 - для второго). С помощью трех битов указывается номер банка со страничной организацией, четвертый бит - разрешение страничной организации.

Для банков, имеющих страничную организацию, можно указать тип памяти (RAM или EPROM) для каждой страницы. Для этого в каждом селекторе страниц имеются два восьмибитных набора DIP-переключателей (SW2, SW3 для селектора 1, SW4, SW5 для селектора 2). Установка типа памяти каждой страницы осуществляется аналогично установке типа памяти банков. Установка 8-й страницы памяти возможна только для RАМ - страниц! Установки SW6 и SW7 для банков со страничной организацией не имеют значения.

На плате имеются аппаратные средства, позволяющие программировать основной EPROM. Это защелки данных и адреса EPROM. два управляемых стабилизатора напряжения программирования на 6 и 12 В, регистр управляющего слова (РУС) программатора с адресом 177766₈ для управления фиксацией данных/адреса включением программирующих напряжений и подачей программирующего импульса. Внешнее напряжение 24 В для программирования ПЗУ подается на плату через разъем, разрешение программирования устанавливается переключателем SW7, бит 8.

Внешнюю программу, реализующую быстрый интеллектуальный алгоритм INTEL для записи EPROM необходимо записать в свободную память с перфоленты, записать информацию в свободную RAM-память и запустить программу.

Регистры диспетчеров адреса и РУС программатора доступны как по записи, так и по чтению.

На плате имеется встроенный супервизор питания, который осуществляет переключение питания микросхем ОЗУ с +5В на батарею, запрет обращения к ОЗУ при батарейном питании, управление сигналом RESET.

Шина I0 - I15 - это входная внутренняя шина адреса/данных. Она является однонаправленной шестнадцатиразрядной. На ней присутствует буферизованная информация, передаваемая из системы ЧПУ. Шина нагружена резисторами SR10, SR11.

Шина АО-А15 - внутренняя шина адреса. На ней защелкивается с помощью регистров D38, D39 информация об адресе в каждом цикле записи / чтения ЧПУ по сигналу SIA.

Шина DO-D15 - внутренняя шина данных ОЗУ/ПЗУ. Является двунаправленной. На ней присутствуют входные данные записи из системы ЧПУ или выходные данные чтения из микросхем памяти. Шина нагружена на резисторы SR8, SR9. Входная информация для записи в ПЗУ может защелкиваться на шине данных с помощью регистров D46, D47.

Шина LA1-LA17 - шина адреса ПЗУ с возможностью фиксации. Фиксация осуществляется с помощью регистров D48. D49. D7.2.

Развязка шины адреса - данных системы ЧПУ от внутренних шин платы RAMROM осуществляется с помощью двунаправленных шинных формирователей D1-D4 на микросхемах К589 АП26, они же осуществляют разделение внутренних шин I и D, а также инвертирование информации. При включении питания шинные формирователи переводятся в высокоимпедансное состояние сигналом RES. Переключение направлений осуществляется сигналом /RDB. Буферизация входных и выходных управляющих сигналов производится микросхемами D5.1 и D6.1-D6.3.

Селектор банков формирует сигналы обращения к ОЗУ или ПЗУ RAM и ROM в зависимости от установленной конфигурации платы и адреса обращения. Он выполнен на дешифраторе D29, переключателях SW6, SW7 с наборами резисторов SR6, SR7, схемах совпадения на элементах D30, D31, D32, D33, D36, D37. В зависимости от состояния разрядов адреса А13 - А15 дешифратор формирует сигналы обращения к банкам ВО - В6. С помощью соответствующих битов переключателя SW6 устанавливают тип памяти банка RAM, а с помощью переключателя SW7 - EPROM. Если для банка установлен один из переключателей, то при обращении к нему срабатывает схема совпадения и устанавливается сигнал RAM или ROM. Оба переключателя для одного банка устанавливать нельзя. Если какой-либо банк определен как банк со страничной организацией, при обращении к нему селекторами страниц вырабатываются сигналы STRO или STR1. Эти сигналы отключают дешифратор D29, и сигналы RAM/ROM не вырабатываются.

Селекторы страниц формируют сигналы обращения к страницам STRO и STR1, а также сигналы обращения к ОЗУ или ПЗУ RAMO, RAM1 или ROMO, ROM1 в зависимости от установленной конфигурации платы и адреса обращения. Они идентичны по построению. Селектор страниц 0 выполнен на элементе сравнения D13, дешифраторе D15, переключателях SW2, SW3, SW1.1 с наборами резисторов SR2, SR3, R1.1, схемах совпадения на элементах D16, D17, D18, D19, D20, D21. Селектор страниц 1 выполнен на элементе сравнения D14, дешифраторе D22, переключателях SW4, SW5, SW1.2 с наборами резисторов SR4, SR5, SR1.2, схемах совпадения на элементах D23, D24, D25, D26, D27, D28.

Элемент сравнения D13 (D14) формирует сигнал выбора страницы STRO (STR1). С помощью переключателя SW1.1 (SW1.2) устанавливается номер банка, имеющего страничную организацию. Четвертый бит переключателя разрешает работу селектора страниц. При совпадении установленного номера банка с адресом банка, установленном на А13 - А15, вырабатывается сигнал выбора страницы.

Сигналы обращения к ОЗУ и ПЗУ формируются аналогично селектору банков, только на вход дешифраторов заводятся не сигналы с шины адреса А13 - А15, а номера страниц OSA13 - OSA15 (1SA13 - 1SA15) с диспетчеров адреса 0 и 1.

Диспетчеры адреса - это доступные по записи и по чтению четырехразрядные ячейки памяти, в которые записываются номера страниц для банков со страничной организацией. Диспетчер с адресом 177770 управляет селектором страниц 0, а диспетчер с адресом 177772 — селектором страниц 1. Диспетчер памяти 0 выполнен на регистре D8.1 (запись и хранение) и формирователе D12.1 (чтение). Диспетчер 1 выполнен на регистре D8.2 и формирователе D12.2. Старший (четвертый) разряд диспетчеров не используется.

РУС программатора - это четырехразрядная доступная по записи и чтению ячейка памяти с адресом 177766. Она построена на регистре D7.1 и формирователе D5.2 аналогично диспетчерам адреса. Каждый бит РУС программатора имеет свое назначение. Бит 0 - включение напряжений программирования и защелкивания сигнала /CS ПЗУ. Бит 1 - разрешение фиксации адреса и данных при программировании ПЗУ. Бит 2 - подача программирующего импульса. Бит 4 не используется. Установка битов РУС программатора разрешена только при включенном переключателе S7.8 - разрешение программирования.

Дешифратор адреса для обоих диспетчеров и РУС программатора выполнен на дешифраторе D9, схеме совпадения D10 и триггере D11.1. Триггер используется для защелкивания сигнала КВУН (обращение к области ввода-вывода) по стробу адреса SIA. При обращении по одному из адресов 177766. 177770 или 177772 появляется низкий уровень на одном из выходов дешифратора - выбор соответствующего устройства.

Для подачи на ОЗУ/ ПЗУ разряды адреса 13-15 мультиплексируются на микросхемах D40, D41. Для переключения направлений используются сигналы выбора страниц STRO и STR1. При обращении к банкам без страничной организации, на ОЗУ/ПЗУ в качестве разрядов адреса 13-15 подаются сигналы А13-А15 (выбор банка), а при обращении к банку со страничной организацией - номер страницы с соответствующего диспетчера памяти.

Сигналы чтения и записи поступают на плату через шинный формирователь D5.1. Сигнал чтения /RD объединяется на элементе D33.2 со стробом адреса /SIA - получается сигнал /RDA. На элементе совпадения D34 формируется сигнал обращения к любому из устройств платы. Далее он объединяется с сигналом RDA на элементе D35.1 - получается сигнал чтения с платы /RDB, который переключает направление входных буферов D1-D4. Сигнал чтения /RDA суммируется с сигналом записи /WR на элементе D35.4 и через схему задержки на Rl, C1 объединяется с сигналом обращения к плате с D34.8. Таким образом формируется сигнал SIP, который через буфер D6.3 посылается в систему ЧПУ.

Фиксация адреса и данных на время программирующего импульса необходима при программировании ПЗУ прямо на плате. Она возможна только при включенном бите 8 переключателя SW7 - разрешение программирования. Установка этого переключателя снимает сигнал сброса /RPG (D45.3) с РУС программатора, т. е. разрешает установку его битов. Этот переключатель подает также логический “О” на элемент D45.3 (снимается предварительный запрет установки /FIX с входа "S" D11.2) и вход D триггера D11.2. Если установлен бит LOCK (разрешение фиксации) РУС, с входа "S" триггера снимается запрещающий сигнал. Теперь по команде записи в ПЗУ (/ROMCS и /WR на элементе D43.3) триггер переключится и на его выходе появится сигнал фиксации /FIX. Этот сигнал переключает регистры D46 - D49 и D7.2 фиксации адреса и данных в режим хранения. Сбрасывается фиксация по снятию бита LOCK РУС программатора.

Предназначены для подачи на микросхемы ППЗУ напряжений программирования +6,25В и +12,75В. Выполнены на базе микросхем LM2941 фирмы National Semiconductor. На микросхеме DA1 выполнен формирователь напряжения 12,75В, а на микросхеме DA2 - напряжения 6,25В. На вход обеих микросхем подается внешнее напряжение +24В с блока питания системы 2С42-65 через разъем. Включаются напряжения по установке бита UPROG РУС подачей на вход разрешения 2 низкого уровня. Величина выходных напряжений регулируется подстроечными резисторами R4, R6. Напряжения программирования подаются на микросхемы D50, D51 через диодные развязки на VD1 - VD4.

Настройку выходных напряжений следует производить следующим образом:

- вынуть микросхемы D50, D51 из панелей;

- включить бит 8 переключателя SW7 “разрешение программирования”;

- подключить напряжение +24В к плате;

- установить бит 0 ячейки 177766 UPROG в “1”;

- с помощью подстроечных резисторов R2 и R4 установить напряжение на выводах 1 микросхем ПЗУ +12,75В, а на выводах 32 - +6,25В;

- сбросить бит UPROG, отключить напряжение +24В, снять разрешение программирования.

Предназначен для переключения питания микросхем статического ОЗУ с +5В на батарею при выключении системы, запрета обращения к ОЗУ при батарейном питании, а также для формирования сигнала RES по включению питающих напряжений. Он выполнен на микросхеме D54 МАХ807 фирмы MAXIM. К микросхеме подключена буферная батарея GB1. При снижении питающего напряжения +5В ниже 4,5В вывод питания микросхем ОЗУ D52, D53 +VRAM переключается на питание от батареи. Одновременно запрещается выбор микросхем - сигнал /CEOUT отключается от /RAMCS. что позволяет избежать потери информации во время переходных процессов при включении и отключении питания. При появлении напряжения +5В супервизором формируется сигнал сброса RES, который отключает на время импульса сброса входные буфера Dl-D4.

На плате имеются аппаратные средства, позволяющие программировать основной EPROM. Это защелки данных D46 и D47, защелки адреса D48, D49 и D7.2, триггер фиксации Dl1.2, два управляемых стабилизатора напряжения программирования на 6,25 и 12,75 В - DA1 и DA2, регистр управляющего слова программатора D7.1, D5.2 с адресом 177766₈ для управления: фиксацией данных / адреса, включением программирующих напряжений, подачей программирующего импульса. Внешнее программирующее напряжение 24 В должно подаваться на плату через разъем Х2, разрешение программирования устанавливается переключателем SW7, бит 8.

1. В РУС записывается бит UPROG. При этом:

- подаются напряжения программирования +6 и +12 В на ППЗУ;

- фиксируется сигнал /CS на ППЗУ.

2. Устанавливается бит LOCK РУС. При этом сбрасывается запрет установки сигнала /FIX с входа триггера Dl1.2.

3. Осуществляется операция записи данных из ОЗУ по нужному адресу ППЗУ. При этом:

- по переднему фронту сигнала /WR переключается триггер Dl1.2 - выставляется сигнал /FIX;

- по сигналу /FIX D46 - D49 и D7.2 защелкивают адрес и данные на ППЗУ.

4. Устанавливается, а через 100 мкс сбрасывается бит PROG РУС. При этом происходит запись информации в ячейку памяти ППЗУ.

5. Сбрасывается бит LOCK РУС. При этом сбрасывается сигнал /FIX по входу S триггера. Регистры-защелки становятся прозрачными, но /CS ППЗУ и напряжения программирования остаются зафиксированными.

Далее можно осуществить операцию чтения и сравнения или перейти к следующей ячейке. Бит UPROG снимается после программирования последней ячейки.

1. Необходимо осуществить стирание информации в EPROM с помощью ультрафиолетовой лампы (если осуществляется дописывание информации в свободную область, это делать не нужно).

2. Внешнюю программу, реализующую быстрый интеллектуальный алгоритм INTEL для записи EPROM необходимо записать в нулевой банк памяти процессора с перфоленты.

3. Информацию для записи в EPROM надо записать в свободную RAM-память.

4. Подать напряжение 24В с источника питания стойки на разъем Х2 платы.

5. Включить переключатель SW7, бит 8. При этом разрешается запись в РУС программатора.

6. Запустить программу записи EPROM. Порядок работы с программой описан в документе поставляемом вместе с разработкой RAMROM фирмой ЭЛМИС.

При этом следует придерживаться следующей последовательности действий:

1. Вывести информацию из системы ЧПУ в двоичном виде по банкам любым из известных способов.

2. Осуществить расщепление информации по микросхемам (старший и младший байты) средствами программатора. Если из стойки выведены раздельно файлы старших и младших байтов банка. эта операция не требуется.

3. Сформировать двоичные файлы для записи в старшую и младшую микросхемы средствами операционной системы или программатора. При этом следует руководствоваться приведенной ниже таблицей соответствия адресов. Размер каждого файла должен быть 128 Кбайт.

4. Осуществить запись сформированных двоичных файлов в чистые микросхемы средствами внешнего программатора.

Таблица соответствия адресного пространства системы ЧПУ 2С42-65 абсолютным адресам платы памяти RAMROM приведена в приложении 3.

Плата RAMROM работает с любыми исполнениями стойки 2С42-65 и требует минимальных аппаратных доработок.

1. На плате RAMROM имеются два своих диспетчера памяти, поэтому плату диспетчеров стойки необходимо отключить (субблок SB075 или SB231 в зависимости от исполнения стойки). Однако на этих платах размещены также нагрузочные резисторы и усилители шины стойки, поэтому просто вынуть этот субблок нельзя. Необходима следующая его доработка:

• разорвать цепь между выводом 8 микросхемы ЛА2 (она одна на плате) и регистром адреса ТМ7 (такая микросхема также одна на плате). Обозначения микросхем и номер вывода ТМ7 не указываются, так как для разных субблоков (SB075 или SB231) и в зависимости от их модификаций они различны. На отрезанный вход ТМ7 подать уровень логической “I”, он присутствует на выводе 13 той же микросхемы.

После доработки субблок устанавливается на свое обычное платоместо.

2. Исполнения стоики 2С42-65, которые используют субблок SB231, имеют разрыв шины на его платоместе, поскольку в состав субблока входит усилитель шины. Для субблока SB075 этот разрыв отсутствует. При использовании платы RAMROM имеется возможность замены субблока SB231 на SB075. В этом случае необходимо:

• соединить выводы 37 и 38 на платоместе субблока SB231 кросс-платы стойки 2С42-65 - создать путь для прохождения сигнала КБАЙТН, который платой SB075 не обрабатывается.

3. Плата RAMROM устанавливается в корзину процессора. В некоторых исполнениях стойки 2С42-65 не на все платоместа разведены все сигналы с процессора. В частности, необходимо убедиться, что

• на платоместо, куда устанавливается плата RAMROM, должен быть разведен сигнал с процессора К ВУ Н на вывод А: Б13.

4. На корзинах микроЭВМ старой конфигурации необходимо проверить цепь прохождения сигнала К ППРО Н между контактами А1: Б12 и В4: Б12.

5. На процессоре стойки 2C42-65, которая используется с платой RAMROM. должен быть включен нулевой банк динамического ОЗУ. Остальные банки памяти должны быть отключены во избежание перекрытия с банками платы RAMROM.

6. С целью надежного сохранения информации при включении-выключении питания необходимо уменьшить емкость фильтра источника питания корзины процессора СН-12М. Для этого в нем отключаются конденсаторы Cl, C2. Емкость фильтра снижается с 8800 мкФ до 4400 мкФ.

7. Если формирование сигналов КПИТН и КПОСТН осуществляется с помощью стабилизатора СН-14М. необходимо отключить три из четырех конденсаторов 22 мкФ (С1-СЗ) входного выпрямителя порогового устройства в СН-14М.

Практика показала возможность использования платы RAMROM с системой ЧПУ 2Р22. При этом установленные ранее 4 платы ПЗУ и одна плата ОЗУ удаляются из корзины. Плата RAMROM конфигурируется в соответствии со схемой распределения памяти стойки 2Р22, и устанавливается на любое платоместо корзины процессора.

В зависимости от исполнения корзины в дополнение к доработкам стойки 2С42-65 могут потребоваться следующие доработки стойки 2Р22:

1. Убедиться, что на платоместе, куда устанавливается плата RAMROM, имеются сигналы с процессора К ВУ Н (вывод А:Б13), К БАЙТ Н (вывод А:Б9), К СБРОС Н (вывод А:Б16).

2. Плата RAMROM не использует прерываний и прямого доступа к памяти. Поэтому линии Б11-Б12 и Б14-Б15 на всех платоместах должны быть замкнуты.

Установка типа памяти для каждого банка производится в селекторе банков с помощью переключателей SW6 и SW7. Если банк является RAM-банком (тип памяти - ОЗУ), устанавливается соответствующий бит переключателя SW6; если банк является ROM-банком (тип памяти - СППЗУ) - устанавливается соответствующий бит переключателя SW7. Если оба переключателя выключены, данный банк исключается из адресного пространства.

Соответствие номеров банка и битов переключателей SW6, SW7 приведено в таблице 3.4.

Таблица 3.4.

Соответствие номеров банка и битов переключателей SW6, SW7

Любые два банка могут иметь страничную организацию. Банк со страничной организацией может иметь до 8 страниц. Выбор банков со страничной организацией и формирование адресов страниц осуществляется с помощью двух диспетчеров адреса с селекторами страниц. Номера страниц заносятся в ячейки памяти диспетчеров адреса: 177770g для первого и 177772g для второго диспетчера адреса. Ячейки доступны как по записи, так и по чтению.

Выбор номера банка, имеющего страничную организацию, осуществляется в каждом селекторе страниц с помощью четырехбитных DIP-переключателей (SW1.1 для первого диспетчера, SW1.2 - для второго). С помощью трех битов указывается номер банка со страничной организацией, четвертый бит - разрешение страничной организации.

Разрешение работы селекторов страниц и страничной организации установленного в данном селекторе банка осуществляется с помощью установки следующих битов переключателя SW1 в положение ON:

Выбор номера банка со страничной организацией, управляемого диспетчером адреса 1, осуществляется с помощью установки в положение ON следующих битов переключателя SW1 (табл. 3.5.).

Таблица 3.5.

Выбор номера банка со страничной организацией

Выбор номера банка со страничной организацией

Для банков, имеющих страничную организацию, тип памяти (RAM или EPROM) для каждой страницы указывается с помощью DIP-переключателей (SW2, SW3 для селектора 1; SW4, SW5 для селектора 2).

Если оба переключателя выключены, страница банка исключается из адресного пространства. Нельзя включать оба переключателя для одной и той же страницы банка!

Соответствие номеров страниц и битов переключателей SW1 и SW2 приведено в таблице 3.7.

Таблица 3.7.

Соответствие номеров страниц и битов переключателей.

Таблица 3.8.

Соответствие номеров страниц и битов переключателей SW4 и SW5

Установки SW6 и SW7 для банков со страничной организацией не имеют значения.

Внешним осмотром проверить плате на отсутствие замыканий между дорожками, на отсутствие механических и термических повреждений платы и установленных на ней элементов.

Протереть влажной от спирта салфеткой “окошечко” микросхемы ППЗУ. Стереть, информацию записанную в микросхемы, источником ультрафиолетового излучения (длина волны 254 нанометра). Расстояние до источника излучения не менее 30мм, время стирания до 30 минут. Возможен повторный сеанс стирания. Нагрев микросхем недопустим. Стирание информации выполняется при необходимости.

Проверить тестами (или любым другим способом) исправность стойки 2С42-65.

Подготовить программы для Проверки чистоты. Записи с верификацией. Верификации (или другие программы для проверки чистоты, сравнения банков, подсчета контрольных сумм).

Подготовить источник информации (перфоленту, другую плату, электронный носитель и т.д.). Проверить по контрольным суммам “целостность” источника и соответствие заданию находящуюся на источнике информацию.

Проверить настройку выходных напряжений программирования в соответствии с Инструкцией по настройке и проверке платы RAMROM.

Установить на плату микросхемы памяти ППЗУ в панели, младший байт в панель D50, старший байт в панель D51.

Установить переключателями SW 1... SW7 требуемый тип организации памяти. Установить разрешение записи, установив, на переключателе SW7 бит 8 в положение ON. Подключить соединительные провода (разного цвета) к разъему Х2. Установить плату в корзину ЭВМ на место с подведенным сигналом К ВУ Н. Включить питание стойки 2С42-65.

После выхода системы в “диалог”, проверить правильность типа организации памяти , установленный переключателями SW1...SW7, поочередно открывая начальные адреса банков памяти. Одновременно проверить тип банка памяти (ОЗУ - ППЗУ), пытаясь записать по этому адресу информацию.

Проверить качество стирания информации в микросхемах программой Проверки чистоты, или любым другим надежным способом.

Ввести программу Записи с верификацией любым способом в 0 банк памяти системы.

Ввести, любым способом, информацию, предполагаемую к записи в 1 банк памяти системы (или любое другое место). Необходимо учитывать величину смещения адресов.

Проверить правильность и соответствие записанной информации в банке источнике любым способом (например, подсчетом контрольной суммы).

Записать в ячейку памяти с адресом 1000 начальный адрес ОЗУ (банка источника).

Записать в ячейку с адресом 1002 начальный адрес ППЗУ (банка приемника).

Записать в ячейку с адресом 1004 страницу ОЗУ (банка источника).

Записать в ячейку с адресом 1006 страницу ППЗУ (банка приемника).

Записать в ячейку с адресом 1010 конечный четный адрес ППЗУ (банка приемника).

Например, для записи из 1 банка во 2 это будут числа - 20000; 40000; 0; 0; 57776.

Подключить, с соблюдением полярности, соединительные провода от разъема Х2 платы к стоечному блоку питания 24В.

Запустить программу Запись с верификацией стартовым адресом 1600G. Длительность записи одного банка памяти не более 2 секунд.

При появлении адреса останова, отключить соединительные провода от стоечного блока питания 24В.

Появление адреса останова 1766 (свидетельство ошибочности записи) по содержимому регистров R1 и R2 определить адреса ошибочных записей и разряды ошибок. Сделать правильные выводы.

Появление адреса останова 1754 (ошибок в записи не обнаружено) произвести проверку целостности информации в банке источнике (например, подсчетом контрольных сумм). Сделать правильные выводы.

Произвести запись других банков памяти аналогичным способом.

По окончании процедуры записи платы выключить стойку. Извлечь плату из корзины ЭВМ.

Отключить соединительные провода от разъема Х2 платы.

Установить на переключателе SW7 бит 8 в положение OFF (запрет записи).

Установить плату в стоику, включить питание.

Контролировать выход системы на “режим”.

Выйти в “диалог” и произвести полную очистку памяти ОЗУ любым способом.

Произвести повторный старт, ввести необходимые параметры, любую технологическую программу, любые значение коррекции инструмента.

Выдержать систему во включенном состоянии в течении 2 часов, периодически контролируя работоспособность системы (переключениями режимов), целостность параметров, программы и корректоров.

Выключить стойку. Извлечь плату. Маркировать на плате тип записанного ПО, с указанием контрольных сумм банков памяти.

Соответствие адресного пространства системы ЧПУ 2С42-65 абсолютным адресам платы RAMROM приведено в приложении 2.

Используемые регистры и ячейки памяти:

Стартовые адреса и адреса выходов:

При работе механического цеха, как и в процессе любого производства, имеют место вредные и опасные факторы. Вредные факторы производственной среды классифицируются по ГОСТ 12.003 - 91. В цехе, содержащем металлорежущие станки и станки с применением абразивной обработки, присутствуют следующие вредные факторы производства:

--физические: температура, влажность, подвижность воздуха, воздействие электрических полей, производственный шум, вибрация, освещенность;

-- факторы трудового процесса, характеризующие тяжесть физического труда работников, динамические нагрузки, массу перемещаемого и поднимаемого груза, стереотипные движения, статические нагрузки и др.

Содержание вредных веществ в цехе не превышает ПДК, указанных в таблице 4.1 в соответствии с ГОСТ 12.1.005 - 88, и составляет:

кремниевой пыли: (SiO₂) – 1,5 мг/м³;

оксидов: Fe₂ O₃ - 2 мг/м³;

Al₂O₃ - 1 мг/м³;

щелочные пары от применения СОЖ - 0,1 мг/м³;

пары синтетических масел – 0,5 мг/м³ (данные взяты с места прохождения практики ОАО “Тяжпромарматура”).

Таблица 4.1.

ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны

Таблица 4.2.

Параметры вибрации

Передача вибрации на рабочих осуществляется в основном через ноги стоящего человека и характеризуется как общая вибрация. Категория вибрации в цехе по санитарно-техническим нормам – 3 тип "а" – граница снижения производительности труда.

Мероприятия по защите от вибраций заключаются в настройке колебательной системы станка с целью уменьшения амплитуды колебаний, а также в установке оборудования на виброгасящие опоры.

Таблица 4.3.

Допустимые уровни звукового давления шума

В цехе механической обработки применяется совмещенная система освещения с использованием бокового естественного, поступающего сквозь окна в стенах здания, и комбинированного искусственного. Освещенность на рабочем месте соответствует зрительному характеру работ, характеристике фона и контраста объекта с фоном.

Так как цех работает при двухсменном рабочем дне, то наиболее уязвимым местом при расчете освещения будет являться работа в темный период суток.

Расчетную часть освещения см. в п. 4.2.

Таблица 4.4

Оптимальные и допустимые нормы микроклимата.

По степени поражения людей электрическим током, механический цех относится к помещениям с повышенной опасностью, которая характеризуется наличием следующих условий:

• наличие токопроводящей пыли, когда по условиям производства в помещениях выделяется токопроводящая технологическая пыль (металлическая) в таком количестве, что она оседает на проводах, проникает внутрь машин, аппаратов и т. п.;
• наличие токопроводящих полов – металлических, земляных, железобетонных, кирпичных и т. п.;
• наличие возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т. п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования – с другой.

Согласно Правилам устройства электроустановок для защиты от поражения током в случае повреждения изоляции необходимо применять ряд защитных мер:

• недоступность токоведущих частей;
• электрическое разделение сети (на отдельные электрически не связанные между собой участки с помощью специальных разделяющих трансформаторов);
• применение малого напряжения (необходимо питать ручной инструмент и переносные лампы напряжением не выше 42 В);
• применение защитного заземления (наиболее приемлемая и надежная система защиты, т. к. в совокупности с ней применено защитное отключение).

Заземление осуществляем выносными искусственными заземлителями с наибольшим нормативным значением сопротивления 4 Ом (подробности и расчет см. в п. 4.2.).

По категории пожаровзрывной и пожарной опасности помещений механический цех относится к категории В – пожароопасное (взрыво- и пожароопасные среды и материалы, как определяющие – пары минеральных масел) /11 с.317, табл. 11.8/.

По данным статистики из общего числа пожаров, происходящих от электрооборудования, около 45% возникает из-за коротких замыканий, 35% - от электронагревательных приборов, 13% - от перегрузки электродвигателей и сетей, 5% - от больших переходных сопротивлений. На основе этого можно заключить, что для пожаротушения нельзя использовать огнетушители на воде, т. к. она приведет к еще большему электрозамыканию. Для первичного пожаротушения, согласно /11 c. 317/, используем углекислотные огнетушители (ОУ-8) с емкостью 8 литров. Для основного пожаротушения используем стационарные и передвижные пенные установки обычной кратности. Из расчета 1,5 огнетушителя на каждые 100 м² пола производственного помещения принимаем (18 х 26 = 468 м²) 468 / 100 × 1,5 » 7 огнетушителей. План эвакуации при пожаре и расположение средств пожаротушения см. на рис. 5.1.(поз. 1 – огнетушители).

Рис.4.1. План эвакуации при пожаре и расположение средств

пожаротушения.

1. Выбираем тип источника света. Для общего освещения производственного помещения применяем газоразрядные лампы.
2. Определяем систему освещения. При выполнении зрительных работ IV разряда /12/ применяем систему комбинированного освещения. Местные светильники повышают освещенность, помогают создать необходимую направленность светового потока, позволяют исключить отраженную блесткость.
3. Выбираем тип светильников с учетом характеристик светораспределения. Так как проектируемая световая установка располагается в цехе с высоким потолком, то наиболее применим тип светильников УПМ-15.
4. Распределяем светильники и определяем их количество. Для наиболее равномерного освещения распределяем светильники рядами (4 х 6) на высоте 5 метров от пола, при расстоянии между светильниками 4 метра, а расстояние от стены 3 метра (см. рис. 4.2.).
5. Определяем норму освещенности на рабочем месте.

Согласно СНиП 23-05-95 характеристика зрительной работы оператора определяется как работа средней точности. Параметры освещения приведены в табл. 4.5.

Таблица 4.5.

Регламентируемые параметры освещенности цеха

Из таблицы видно, что коэффициент пульсации не должен превышать 20%. Так как коэффициент пульсации для газоразрядных ламп лежит в пределах 25 ¸ 65 %, а для ламп накаливания – 7 %, то выбираем для местного освещения лампы накаливания, тем более, что они лишены недостатков, описанных выше.

Предприятие “Тяжпромарматура” находится в Тульской области, а значит, относится к 1 группе административных районов по ресурсам светового климата.

Для расчета общего равномерного освещения применяем метод коэффициента светового потока.

где Е_н – нормированная минимальная освещенность, лк;

S – площадь освещаемого помещения, м²;

z – коэффициент минимальной освещенности, (z = Е_ср/Е_min), для ламп ДРЛ z = 1,15;

k – коэффициент запаса, (табл. 3 /12/), k = 1,5;

N – число светильников в помещении;

h - коэффициент использования светового потока ламп в зависимости от i – показатель помещения (табл. 4 /12/).

i = A×B/H_p(A+B), (4.2.)

где А и В – два характерных размера помещения;

Н_р- высота светильников над рабочей поверхностью.

i = 18×26/5(18+26) = 2,13;

Ф_л=100× 200× 468× 1,15× 1,5/(24× 55) = 12232 лм,

Таким образом выбираем лампу модели ДРЛ250 (световой поток 11550 лм, световая отдача 45,8 лм/Вт, мощность 250 Вт). Световой поток выбранной лампы немного меньше рассчитанного, так как допускается отклонение потока от –10% до +20%.

Рис. 4.2. Схема расположения светильников общего освещения.

Местное освещение рассчитываем точечным методом. В основу точечного метода положено уравнение:

Е = I_a×cosa/r^2×k_з, (4.3.)

где r – расстояние от светильника до расчетной точки, м, (r = 1 м.);

a - угол между нормалью рабочей поверхности и направлением светового потока от источника, a = 30° .

k_з – коэффициент запаса (k_з = 1,3 – для ламп накаливания)

I_a – сила света в направлении от источника на данную точку рабочей поверхности, создаваемую выбранным светильником с выбранной лампой, кд:

I_a = I_{a усл ×} Ф_реал / Ф_усл ; (4.4.)

По кривой распределения светового потока (глубокого вида) светильника с условной лампой 1000 лм (Ф_усл ) определяем условную силу света в данном направлении (соответствующую углу a ):

I_{a усл} = 400 кд при a = 30° (см. рис.28 /12/);

Ф_реал = 2090 лм, для выбранной лампы накаливания типа Г125-135-150 мощностью 150 Вт.

I_a = 400 × 2280 / 1000 = 912 кд ;

Е = 912 × cos30° /1^{2 ×} 1,3 = 607 лк;

400 лк < 607 лк;

Полученная освещенность на рабочем месте соответствует нормам местной освещенности, зрительному характеру работ, характеристике фона и контраста объекта с фоном.

Коэффициент запаса k_з = 1,4, для общего освещения, дает еще запас при перегорании нескольких ламп общего освещения.

Микроклимат производственного помещения и его параметры, а также расчет системы вентиляции.

Так как рабочим оборудованием являются металлорежущие станки токарной, фрезерной и сверлильной, групп не выделяющие в воздух большое количество вредных веществ и пыли, применяем обще обменную приточно-вытяжную вентиляцию.

Вентиляционные проемы встраиваем в окна цеха (рис.4.1.) Нижние проемы располагаем на высоте 1,8 м от уровня пола, верхние – 4,5 м. Размеры проемов делаем в соответствии с количеством воздуха необходимого для соблюдения нормативных показателей воздуха рабочей зоны:

Из условий ассимиляции тепло избытков определяем расход воздуха /12/

Тепло избытки в производственном помещении определяем, согласно /12, с.49/, по формуле:

Выделение тепла от оборудования, потребляющего электроэнергию, определяем по формуле:

Выделение тепла от людей приближенно определяем по формуле:

кДж/ч.

Поступление тепла от электрического освещения рассчитываем по формуле:

кДж/ч.

Теплопоступления через наружные ограждающие конструкции вследствие разности температур принимаем приближенно:

Q_огр.к = 2000 кДж/ч .

Поступление тепла через наружные ограждающие конструкции от солнечной радиации определяем по формуле:

, (4.10.)

кДж/ч.

Таким образом:

Согласно /12 c.58/, t_у вычисляем по формуле:

t_у =25+1(3,5-2)=26,5 ° С;

Площадь нижних проемов определяем по формуле /12 с.62/:

Площадь верхних вытяжных проемов принимаем: F_в = 1.3 × F_н = 67 м²

Проемы делаем на ширину всего окна, тогда высота проема определяется по формуле:

; (4.13)

Высота нижнего проема: м;

Высота верхнего проема: м.

Схему вентиляционного проема в цехе см. на рис. 5.1.

Рис. 4.2. Схема вентиляционного проема в цехе

Производственное помещение расположено на грунте суглинок в III климатической зоне РФ. Заземление осуществляем выносными искусственными заземлителями с наибольшим нормативным значением сопротивления 4 Ом по табл. 3 /13/. В качестве заземлителей принимаем стальные трубы диаметром 50 мм, длиной 2700 мм, вертикально заглубленные в землю на 700 мм и соединенные стальной полосой сечением 20 мм ´ 4 мм.

Заземлители устанавливаем на участок грунта с приближенным значением удельного электрического сопротивления r _пр = 80 Ом ^. м (табл.5 /13/). Коэффициент сезонности для заземлителей y = 1.5, для соединяющей полосы y = 2 /11/.

Уточненное значение r с учетом сезонных изменений влажности грунта определяем по формуле:

, (4.14.)

Для заземлителей:

Для полосы:

Сопротивление растеканию тока полосы, соединяющей заземлители, определяем, согласно табл. 8.15 /11/, по формуле:

, (4.15.)

Ом.

Вычисленное значение R_п значительно больше нормативного.

R_норм = 4 Ом, что подтверждает необходимость применения заземлителей - труб вертикально заглубленных в землю.

Сопротивление растеканию тока одиночного заземлителя (трубы) определяем (табл. 3 /13/) по формуле:

, (4.17.)

где t₀ - расстояние от поверхности земли до верхнего края трубы, м.

м.

Ом.

Необходимое число труб для заземляющего устройства находим из произведения:

При минимальном расстоянии между заземлителями a=3 м и отношении

a / l_т = 2 (а – расстояние между вертикальными электродами, l_т – их длина) /11 c. 237 табл. 8.17./ находим n_т = 14, h _т =0,65.

Минимальная длина заземляющего ряда:

Длина рядов заземлителей больше 50 м, следовательно, принимаем схему расположения заземлителей в два ряда по 6 заземлителей с длиной ряда 36 м.

Определяем уточненное сопротивление заземляющей полосы /11/:

, (4.19.)

где R_п.з - сопротивление растеканию тока полосы с учетом влияния заземлителей, Ом.

Ом.

Сопротивление всех вертикально установленных заземлителей с учетом их числа и коэффициента использования определяем по формуле:

; (4.20.)

Ом.

Общее сопротивление заземляющего устройства определяем по формуле:

; (4.21.)

Ом.

Полученное значение R_з.у не превышает 4 Ом и является наиболее возможным по климатическим условиям.

Схема заземления приведена на рис.5.2. Заземляющее устройство состоит из двух рядов стальных труб вертикально установленных и углубленных в грунт на 0.7 м от поверхности грунта до верхнего конца трубы. Длина трубы 3 м, диаметр 50 мм. Каждый из рядов расположен вдоль стены цеха на расстоянии 2,5 м от фундамента, содержит 7 труб (поз. 5) соединенных стальной лентой (поз. 3) сечением 12 мм ´ 4 мм приваренной к верхнему концу трубы. Лента подключается к магистральному проводнику (поз. 2) соединяющему корпуса электрооборудования (поз. 1) и распределительного шкафа (поз. 4) цеха.

Рис.4.3. Схема заземления оборудования механического цеха.

Наибольшее значение при рассмотрении охраны окружающей среды имеет проблема утилизации и регенерации СОЖ (смазочно – охлаждающей жидкости).

На применяемом производстве эта проблема подвергается единому порядку утилизации водоэмульсионных СОЖ.

По мере накопления в СОЖ всевозможных микроорганизмов и избытка машинного масла (около 5%), механических загрязнений СОЖ теряет свои свойства, т. е. ее необходимо заменить в летний период не реже I-го раза в месяц, зимой I раз в 3 месяца с последующей промывкой всей системы охлаждения инструмент – деталь.

После того как баки с СОЖ очищены, стружку попавшую в СОЖ необходимо отделить от СОЖ и промыть от загрязнений, после чего стружка укладывается в короб для сбора стружки. Промывную воду сливают в общий сборник отработанных СОЖ. Остатки абразива, оставшиеся на дне ванны, перегружают в емкость для просушки твердых отходов. По мере накопления твердых отходов передают их в сталелитейный цех для просушки.

После просушки твердые отходы вывозятся в отвал на отведенное в заводе место с последующей засыпкой сыпучими отходами литейного производства.

По мере накопления в емкости отработанного СОЖ, после выдержки в спокойном состоянии не менее 3-х часов, состав его таков: в верхней части емкости будет находится масляная фракция, в нижней части в съемном отстойнике останутся механические взвеси и выше отстоявшаяся отработанная СОЖ, которая сливается в транспортную емкость и отправляется в цех по обезвреживанию жидких отходов для дальнейшей утилизации.

Перед сливом отработанной СОЖ в транспортную емкость необходимо слить с верхней части емкости масляную фракцию в емкость для сбора отработанных ГСМ с последующей регенерацией.

По мере накопления в нижней части емкости твердых осадков, их перегружают в емкость для просушки твердых отходов.

Очистка, мойка и дезинфекция емкостей для хранения, приготовления и транспортировки СОЖ должны осуществляться перед каждой следующей заливкой технологических жидкостей.

Техника безопасности. Рабочие, занятые вышеперечисленными работами, должны быть обеспечены спецодеждой (комбинезон хлопчатобумажный, ботинки кожаные, очки защитные, прорезиненный фартук, перчатки резиновые). При работе необходимо применять защитную мазь “ Силикон ”, после окончания работы мыть руки водой с мылом, смазывать кремом типа “Люкс” или “Восторг”.

Модернизированный в данном дипломном проекте сверлильно-фрезерно-расточной станок с ЧПУ отличается от в настоящее время использующегося сверлильно-фрезерно-расточного станка тем, что улучшаются режимы работы станка, повышается надежность, точность и производительность работ, уменьшаются затраты на ремонт. Кроме указанных показателей необходимо учесть и экономические. Расчет производится с целью определения экономической эффективности от внедрения станка.

Расчет производим по методическим указаниям /14/.

Экономический эффект, получаемый от повышения точности станка рассчитываем по формуле:

, (5.1.)

Коэффициент приведения (эквивалентности) определяем по формуле:

, (5.2.)

Т. к. при применении нового станка подготовительно- заключительное время то же, что и у базового, то:

(5.3.)

Т_{шт1, 2} = (Т_ца + Т_{Е1, 2})× (1+(а_тех + а_огр + а_отл)/100)× N; (5.4.)

Т_шт1 = (32,2 + 0,3)× (1+0,06)^. 10000 = 344500 мин = 5741,7 ч.;

Т_шт2 = (32,2 + 0,3)× (1+0,03)^. 10000 = 334750 мин = 5579,2 ч.

Для базового и нового станков годовое время наладки:

Т_н = t_н^. S_п , (5.5.)

Т_н1 = (1,8^. 24) = 43,2 ч;

Т_н2 = (0,6^. 24) = 14,4 ч.

b = (5741,7 + 43,2)/(5579,2 + 14,4) = 1,036;

Количество занятых рабочих:

Основных:

, (5.6.)

где F_др – действительный годовой фонд времени рабочего (Fдр=1860),ч

d_об – количество станков, обслуживаемых одним рабочим.

;

Принимаем R_О1= 1;

;

Принимаем R_О2= 1;