Материал: Модернизация станка с числовым программным управлением

Модернизация станка с числовым программным управлением

Дипломная работа

Модернизация станка с числовым программным управлением

Содержание

Введение

. Обзор литературных источников

.1 Готовый к производству проект модернизации станка 16А20Ф3 на базе системы ЧПУ NC-210

.2 Готовый к производству проект модернизации станка 16А20Ф3 на базе системы ЧПУ Sinumerik-802D

.3 Готовый к производству проект модернизации станка 16А20Ф3 на базе системы ЧПУ NC-201М с приводами фирмы Parvex, НМ-НА

. Технологическая часть

.1.1Технологический процесс всего цеха, выпускаемая продукция

.1.2 Технологический процесс токарного станка с ЧПУ мод. 16А20Ф3

.1.3 Роль станка в общем технологическом процессе

.2 Конструкция и кинематическая схема механизма

.2.1 Конструктивное исполнение станка, параметры, паспортные данные, кинематические схемы

.2.2 Основные технические параметры

.2.3 Описание кинематической схемы

.2.4 Краткая характеристика электрооборудования

.3 Характеристика существующей системы электроснабжения установки

.3.1 Конструктивное исполнение распределительной сети

.3.2 Анализ, существующие проблемы, пути решения

.4 Требования, предъявляемые к электрооборудованию

.4.1 Требования к приводу механизма главного движения токарного станка

.4.2 Требования к приводу механизма подачи токарного станка

.4.3 Требования к надежности

.4.4 Требования к безопасности

. Конструкторская часть

.1 Расчет требуемой мощности электропривода и электрооборудования

.1.1 Определение мощности двигателя главного привода

.1.2 Определение мощности двигателя привода подачи

.1.3 Предварительный выбор двигателя

.2 Выбор рода тока и типа электропривода

.3 Выбор комплектного силового электрооборудования

.3.1 Выбор преобразователя (комплектного электропри-вода)

.4 Проверка работоспособности электропривода и электрооборудования

.4.1 Построение тахограммы

.4.2 Построение нагрузочной диаграммы

.4.3 Проверка работоспособности электропривода

.5 Выбор способа подвода электропитания

.6 Расчет сечения питающих линий. Проверка на нагрев и просадку напряжения

.6.1 Расчёт и выбор сечений и типа питающего кабеля станок

.7 Выбор распределительного, коммутационного и защитного электрооборудования

.7.1 Выбираем кабель для питания двигателя М1, М3 и защитный аппарат

.7.2 Выбираем вводной автоматический выключатель

.8 Выбор электронных систем управления

. Исследовательская часть

. Энергосбережение

.1 Выбор установленной мощности и типа двигателя

.2 Оптимизация режимов системы ПЧ-АД

.3 Основные пути повышения энергетической эффективности асинхронных электроприводов

.4 Обеспечение технологических требований к показателям переходных процессов за счет систем управления электроприводом

.5 Эффективность применения преобразователей частоты на примере преобразователей Parvex

.Технико-экономический расчет

.1 Расчет капитальных затрат

.2 Расчет эксплуатационных расходов

.2.1 Сокращение затрат на электроэнергию потребляемую электрооборудованием станка

.2.2 Сокращение затрат на переналадку станка

.2.3 Сокращение затрат на ремонт и обслуживание станка

.2.4 Суммарное сокращение эксплуатационных расходов

.3 Расчет годового экономического эффекта

.4 Вывод

. Безопасность и жизнедеятельность

.1 Безопасность проекта

.1.1 Общая характеристика производства (рабочего места, участка) и электрооборудования с точки зрения безопасности

.1.2 Категория помещения по электробезопасности

.1.3 Анализ электротравматизма

.1.4 Средства индивидуальной и коллективной защиты

.1.5 Квалификационные требования к персоналу, эксплуатирующему и обслуживающему станок

.1.6 Организационные и технические мероприятия, обеспечивающие безопасное обслуживание и ремонт разрабатываемой в проекте электроустановки

.1.7 Микроклимат

.1.8 Производственное освещение

.1.8.1 Расчет искусственного освещения

.2 Чрезвычайные ситуации

.2.1 Пожарная безопасность

.3 Вывод

Заключение

Библиографический список

Введение

В настоящее время на промышленных предприятиях большая часть станков с ЧПУ представлена оборудованием 90-х, 80-х и даже 70-х годов. Рано или поздно руководители предприятий вынуждены решать вопрос о судьбе старого парка станков. Ограниченность в ресурсах и в тоже время желание обновить станочный парк заставляет предприятия идти путем модернизации оборудования.

Модернизация станка с ЧПУ обычно ассоциируется с заменой системы ЧПУ. После замены УЧПУ, пользователь хотел бы получить современный станок, превышающий старый по производительности и надежности.

Однако, как показывает практика, это происходит далеко не всегда. Новая система управления, после модернизации станка, безусловно, надежнее старой. Но надежность станка вряд ли увеличится, если на нём остались старые привода, измерительная система и устройства электроавтоматики. Причем возникают новые проблемы, связанные с освоением системы ЧПУ наладчиками, операторами, технологами, электронщиками. Значительного увеличения надежности можно ожидать только тогда, когда вместе с ЧПУ устанавливаются при новые привода и проводится средний, а лучше капитальный ремонт электрической части станка. Но в этом случае затраты на модернизацию возрастут по меньшей мере в 3-5 раз, даже при условии приобретения самых дешевых электроприводов и выполнения работ собственными силами. Стоимость модернизации станка с ЧПУ на заводе изготовителе или на специализированном ремонтном предприятии, которая, как правило, проводится совместно с его капитальным ремонтом, обычно составляет 70-80 % от стоимости нового станка.

Конечно, надежность старых моделей систем ЧПУ и электроприводов ниже, чем современных и они периодически выходят из строя. Но если для их восстановления применить современные приборы и методы ремонта электронных устройств, то небольшая группа электронщиков справится с ремонтом всех электронных систем станков на предприятии.

Подводя итог вышесказанному можно отметить, что для успешной эксплуатации старого парка станков с ЧПУ достаточно выполнить замену части физически изношенных устройств станка и организовать ремонт остальных устройств станка.

Токарный станок с ЧПУ 16А20Ф3 оснащен устаревшей системой ЧПУ «Электроника НЦ31» с приводами «Размер 2М-5-21». Они сделаны на устаревшей элементной базе и давно сняты с производства, поиск комплектующих для них - целая проблема. И это не принимая во внимание их ограниченные возможности, низкую надежность и моральное старение. [2]

Модернизация включает в себя:

–   замену ЧПУ (NC 201М, NC 210, Sinumerik 820С, Sinumerik 802 D);

– установку приводов подач по координатам X и Z фирм КЕВ, Siemens, сервоприводов серии SA-HA;

– установка привода главного движения фирм КЕВ, Siemens, PARVEX;

–   замену пускорегулирующей и защитной аппаратуры во встроенных шкафах управления станком фирмы Schneider El. напряжением питания 24 В;

–       замену датчиков измерительной системы обратной связи (круговые датчики типа ЛИР-158А) на конечном кинематическом звене, т.е. на винте шариковинтовой передачи.

–   замена встроенной в пульт управления УЧПУ NC-201М ф. Балт-Систем электронный штурвал на выносном пульте оператора ф. Балт-Систем использовать модули ввода-вывода, поставляемые фирмой производителем системы ЧПУ.

Преимущества модернизации станка

При установке современных систем ЧПУ и управления приводами достигаются следующие преимущества:

– повышение надежности работы станка;

– выпуск деталей с заданными точностными параметрами;

– повышение производительности и добства работы;

– расширение технологических возможностей для работы современным режущим инструментом;

– улучшение ремонтопригодности;

– возможность диагностики, составления и установки управляющих программ с удаленного компьютера;

– возможность включения станка в единую компьютерную сеть для контроля его загрузки и простоев.

Ориентировочная стоимость модернизации в табл.1.1. [3]

Таблица 1.1

реверсный электропривод программное управление станок

1. Обзор литературных источников

Несколько готовых к производству проектов модернизации станка 16А20Ф3

1.1 Готовый к производству проект модернизации станка 16А20Ф3 на базе системы ЧПУ NC-210

Токарный станок 16А20Ф3 с системой ЧПУ NC-210 (ООО «Балт-Систем») является на сегодняшний день лучшей модернизацией токарного станка распространённой отечественной модели. Современная система ЧПУ имеет программную поддержку различных технологических операций, интерактивный диалог, не отнимающий много времени для программирования сложных обработок. Интерфейс УЧПУ русифицирован, прост и доступен в обучении. Подобные УЧПУ предоставляют ряд преимуществ по сравнению с УЧПУ, аппаратная часть которых основана на базе обыкновенного компьютера с разработанным программным обеспечением. Совершенная программная поддержка разработки программ электроавтоматики позволила сократить различные устройства электроавтоматики до минимума тем самым, повысив надёжность станка в целом.

Станок оснащен двухкоординатным тиристорным преобразователем БУТП и тиристорным преобразователем главного движения БУТГ (ООО «Мехатроника»), либо новыми болгарскими приводами SDC-IV-27(Подачи) и MDC2-II (Главный).

В качестве двигателя главного движения используется двигатель постоянного тока MR-132, в качестве двигателей подач используются стандартные двигатели постоянного тока «Болгария», датчики перемещений - ЛИР-158А (ОАО «СКБ ПС»). Управляющие программы вводятся в память системы управления с клавиатуры пульта оператора, а так же с дискеты с помощью встроенного «FDD»-дисковода и могут корректироваться с пульта оператора УЧПУ с визуализацией и возможностью прорисовки на жидкокристаллическом дисплее УЧПУ. [4]

1.2 Готовый к производству проект модернизации станка 16А20Ф3 на базе системы ЧПУ Sinumerik-802D

Проект включает в себя:

Система ЧПУ Sinumerik-802D:

– Блок управления Sinumerik-802D;

–       Пульт оператора MCP;

–       PP 72/48 - 2 модуля (1 для пульта оператора MCP и 1 для управления электроавтоматикой);

–       ADI 4 - модуль управления аналоговыми приводами;

–       Блок питания ~380В.

Проект привязки системы ЧПУ Sinumerik-802D к станку, реализующий представленную схему электроавтоматики.

Консоль управления с системой ЧПУ Sinumerik-802D

В стандартную консоль станка 16А20Ф3 встроены:

– Блок управления системы ЧПУ Sinumerik-802D;

–       Станочный пульт MCP, не фото справа от блока управления Sinumerik-802D.

В левом отсеке консоли, установлена панель управления, на ней расположены:

– Аварийная кнопка;

–       Кнопка «Съезд с аварийных конечников».

Внутри консоли расположен модуль PP 72/48, обеспечивающий связь панели MCP с блоком управления.

Правая панель полностью очищена, на ней располагается:

– модуль PP 72/48;

–       DIN-рейка с набором необходимого количества 24В реле;

–       блок питания ~380В в =24В, питающий систему ЧПУ и цепь входных сигналов;

–       автоматический выключатель, защищающий вводную цепь питания станка.

Центральная панель:

– магнитные пускатели;

– на DIN-рейке набор автоматических выключателей, защищающих различные цепи станка;

–       в центре сверху, твердотельное реле, управляющее револьверной головкой Pragati BTP-100;

–       слева на DIN-рейке клеммник, связывающий элементы электроавтоматики с модулем PP 72/48, расположенным на правой панели.

Шкаф приводов:

В панели приводов установлены:

– современные привода KEB;

–       привод главного движения 15F5M;

–       привод оси X 10F5A1D;

–       привод оси Z 12F5A1D.

Привода подач имеют повторители сигналов фотоимпульсного датчика позиции, эти сигналы проецируются в модуль ADI-4, а через него информация о позиции попадает в систему.

К приводу главного движения подключен датчик с двигателя, а к модулю ADI-4 датчик резьбонарезания станка.

Использование современных приводов повышает надежность и обеспечивает высокое качество управления по сравнению со старыми приводами.

Применение модуля ADI-4 позволило использовать привода KEB и оставить имеющиеся на станке асинхронные двигатели. Эти меры позволили несколько снизить стоимость проекта, по сравнению с полным переоснащением станка приводами SIMODRIVE и соответствующими двигателями. [5]

1.3 Готовый к производству проект модернизации станка 16А20Ф3 на базе системы ЧПУ NC-201М с приводами фирмы Parvex, НМ-НА

Проект включает в себя:

УЧПУ NC-201М

– Стандартное фрезерно-токарное программное обеспечение;

–       Каналы входов/выходов.

Внешние модули входов/выходов:

– Модуль индикации входов NC-210-402;

–       Модуль релейной коммутации выходов NC-210-401;

–       Электронный штурвал NC-110-75В.

ПРИВОДА

Привода подач:

– Привод HA-75 (Япония);

–       Двигатель HM-13-017-0200 (17 Нм);

–       Тормозной резистор.

Главный привод:

– Преобразователь 690C-011-4-BS (11 кВт);

–       Двигатель асинхронный MA-100P (11 кВт);

–       Наладочный пульт;

–       Тормозной резистор.

Привод с двигателем оси X и Z НМ-НА-13-17-2000 (17 Нм).

Привод главного движения PARVEX с двигателем MA-100 P-FB 11кВт. с принудительным охлаждением.

Готовое конструктивное решение, позволяющее встроить блок управления системы NC-201М в консоль пульта оператора станка 16А20Ф3. Конструкция выделяется простотой монтажа, современным дизайном и использованием качественных материалов. Продуманное расположение органов управления с интеллектуальной индикацией обеспечивает простое и удобное управление станком, позволяет быстро и адекватно реагировать на возможные аварийные ситуации.[6]

2. Технологическая часть

2.1.1 Технологический процесс всего цеха, выпускаемая продукция

Технологический процесс - это часть производства, включающая в себя последовательное изменение размеров, формы, внешнего вида или внутренних свойств, предмета производства и их контроль.