Курсовая работа: Разработка цифрового электропривода продольной подачи токарно-винторезного станка
За последние годы в микроэлектронике бурное развитие получило направление, связанное с выпуском микроконтроллеров, которые предназначены для автоматизации оборудования различного назначения. Микроконтроллеры представляют собой приборы, конструктивно выполненные в виде микросхемы и включающие в себя все составные части микро-ЭВМ: микропроцессор, память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой. Использование микроконтроллеров в системах управления обеспечивает достижение исключительно высоких показателей эффективности при столь низкой стоимости (во многих случаях система может состоять только из одного микроконтроллера), что, микроконтроллерам, видимо, нет разумной альтернативной элементной базы для построения управляющей и/или регулирующих систем. Более двух третей мирового рынка микропроцессорных средств составляют именно микроконтроллеры.
Перед автоматизацией производства ставят следующие задачи:
- переход от автоматизации отдельных простейших производственных операций к комплексной автоматизации средств производства и производственных процессов;
- повысить точность автоматических систем (разработка самонастраивающихся и многомерных систем автоматического управления);
- переход к использованию цифровых средств автоматизации (использование ЭВМ).
Привод подач является одним из основных узлов, определяющих производительность и точность станков с ЧПУ. Система ЧПУ позволяет практически безинерционно сформировать сигналы управления приводом, обеспечивающие позиционирование в заданной координате. В этих условиях важное значение имеет совершенствование параметров исполнительного механизма, схемы его управления с учётом особенностей кинематической цепи привода.
В приводах подач станков с ЧПУ часто применяются двигатели постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов, преимуществом которых является высокая линейность механических характеристик. Это позволяет плавно регулировать частоту вращения вала в широких пределах (1000 и выше), а также способность длительной работы на малых оборотах с высоким крутящим моментом. При этом значительно упрощается кинематика станка, увеличивается надёжность и точность работы. Двигатели постоянного тока совершенствуются в направлении повышения быстродействия и увеличения перегрузочной способности, повышения КПД, равномерности вращения на низких скоростях и т. д. Для питания двигателей постоянного тока используют тиристорные и широтно-импульсные преобразователи, обладающие высокими технико-экономическими показателями.
Устройство ЧПУ, которое управляет приводом, реализуется на микропроцессорных комплектах или специализированном контроллере. Системы ЧПУ обеспечивают автоматическое программное управление скоростью и положением рабочих органов в режиме реального времени.
1. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ТРЕБОВАНИЙ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
1.1 Расчеты основных параметров электромеханической системы привода
В данном курсовом проекте разрабатывается привод подач токарного станка. Для перемещения по координате предусмотрен свой привод. Поэтому разработку производим для одного контура управления. Применение ЦСУ позволяет значительно повысить точность и качество обработки, упростить кинематику привода подач, избежать применения многоступенчатого редуктора, повысить технологические возможности станка. Кинематическая схема привода подач изображена на рисунке 1.1. Вращательное движение от электродвигателя через одноступенчатый редуктор Р передается на ходовой винт. Через передачу винт-гайка вращательное движение преобразуется в поступательное движение суппорта С. На ходовом винте установлен кодовый датчик (КОД) положения, позволяющий контролировать также частоту вращения винта путем цифрового дифференцирования.
Рисунок 1.1 - Кинематическая схема привода
Такая система обеспечивает глубокое регулирование скорости и высокоточный контроль перемещения стола по координате.
Станок токарный предназначен выполнять токарную обработку деталей и нарезку резьбы на телах вращения (валы, диски и т.д.) из стали.
По согласованию с изготовителем станок оснащается суппортом с одним плоским резцедержателем, накладным отрезным резцедержателем или четырёх позиционной головкой с вертикальной осью вращения.
Область применения станка – различные отрасли промышленности.
Связав технические характеристики с параметрами, указанными в задании, произведём расчет и выбор электродвигателя привода подачи суппорта станка.
Мощность, затрачиваемая на рабочей подаче с учетом всех сил:
, (1.1)
где VП =17 м/мин – максимальная скорость подачи;
, (1.2)
где FП =7 кН – сила подачи, FТ.Н. 
– сила трения в направляющих;
(1.3)
(1.4)
(1.5)
Тогда требуемая мощность определится:
, (1.6)
где h-К.П.Д. двигателя, h=0.9;
Исходя из расчётов необходимой мощности, предварительно выбираем электродвигатель типа ПБВ-132L. Характеристики ЭД типа ПБВ-132L представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 - Характеристики ЭД типа ПБВ-112
| Номинальный момент, Н ×м | 47,7 |
| Номинальная скорость, об/мин | 600 |
| Номинальная мощность, кВт | 3,0 |
| Номинальное напряжение, В | 70 |
| Номинальный ток, А | 50 |
| Максимальный момент, Н×м | 470 |
| Максимальная скорость, об/мин | 2000 |
| Момент инерции якоря, кг-м2 * |  |
| Максимальное ускорение, с-2 | 1970 |
| Электромеханическая постоянная, мс | 12,3 |
| Электромагнитная пост., мс | 7,85 |