Курсовая работа: Автоматизированные мехатронные модули

- разработать методы оптимальной настройки и управления мехатронными модулями, обеспечивающие наилучшие эксплуатационные показатели (металло­обрабатывающего оборудования;

- проанализировать влияние использования мехатронных модулей в станках на производительность, качество и точность обработки;

- на базе исследований создать и внедрить в производство конкретные модели мехатронных модулей линейного и вращательного движения и обеспечить их эффективное использование в металлорежущих станках.

При анализе мехатронных модулей необходимо рассмотреть общетехнические и экономические аспекты создания мехатронных модулей, а также рассмотреть мехатронные модули как элемент электромеханического преобразования, как элемент динамической системы станка.

1.3 Основные виды мехатронных модулей

Мехатронные модули обладают следующими особенностями:

- использование однотипных унифицированных узлов в различных вариантах компоновки станков, обеспечивающих агрегатно-модульное построение;

- уменьшение времени ремонта за счет поузловой замены;

- расширение и наращивание функций станков за счет добавления мехатронных модулей и узлов;

- создание разветвленных систем диагностики;

- упрощение сервисного обслуживания за счет применения однородных конструкций.

Классификация мехатронных модулей приведена на рисунке 1.

Модули подразделяются по виду станочного механизма и по виду системы управления. Станочные механизмы в свою очередь подразделяются на механизмы главного движения, механизмы подачи и вспомогательных перемещений.

Ниже приводятся основные виды конструкций мехатронных модулей (В -модули вращательного движения, Л - модули линейного движения).

Механизмы главного движения:

- мотор-шпиндель — шпиндельный станочный узел, на валу которого монтируется ротор приводного двигателя (В).

- электрошпиндель - электродвигатель, непосредственно к валу которого крепится режущий инструмент (В).

- мотор-редуктор - электродвигатель со встроенным планетарным меха­низмом, обеспечивающим две и более ступеней механической редукции (В).

- механизмы подачи и вспомогательных перемещений:

- мотор-редукторы со встроенной планетарной передачей (В).

- мотор-редукторы со встроенной волновой передачей (В).

Модули линейного движения на базе плоских и пазовых линейных двигателей (Л).

Рисунок 1- Классификация мехатронных модулей.

2 Конструкция инструмента позволяющая производить замену без подналадки.

При работе на станках с ручным управлением механизированы только рабочие движения инструмента. Установку, настройку и замену инструмента, а также контроль за его состоянием осуществляет оператор. Повышение уровня автоматизации процесса обработки путем уменьшения вмешательства оператора достигается наряду с другими мероприятиями применением ряда новых, в том числе специальных конструкций инструмента, которые отвечают требованиям высокой эффективности использования оборудования с ЧПУ. Критерием оценки необходимости применения нового инструмента является минимальность себестоимости операции.

Как известно, себестоимость операции выражает в денежной форме часть общественных издержек производства, включающую затраты на средства труда и заработную плату:

1.1

где Q — полная себестоимость операции механической обработки детали, коп.; — продолжительность рабочего хода и дополнительных движений, зависящих от режима резания, мин; — продолжительность вспомогательной работы, включающая время вспомогательного хода и не зависящая от режима резания, мин; tnp — продолжительность внеплановых простоев, вызванных случайным выходом инструмента из строя или по другим причинам, зависящим от инструментальной оснастки, мин; Е-себестоимость станко-минуты, коп.; (в себестоимости станко-минуты учитываются затраты на средства труда и заработную плату, которые остаются постоянными во времени и не зависят от темпа операции); — плановые затраты, связанные с изнашива­нием инструмента и отнесенные к одной детали, коп.; — прочие постоянные затраты на деталь, не зависящие от темпа операции, коп. В формуле (1.1) переменная доля себестоимости, зависящая от инструмента,

1.2

где — плановые потери времени работы станка на установку и замену инструмента, мин; — плановые потери времени работы станка на наладку, подналадку или размерное регулирование инструмента, мин; -затраты на амортизацию и заточку инструмента за период его работы без замены, т. е. за период стойкости, коп.; —заработная плата наладчика за 1 мин, коп; — продолжительность работы инструмента без замены в течение 1 мин рабочего хода; Тп =T/ , здесь: T — стойкость инструмента по принятому критерию затупления; — отношение длительности резания к длительности рабочего хода.