Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Разработка ИСУКАП для детали «Вал»

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ВлГУ.220700.68.05.1.00. ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ВлГУ.220700.68.02.1.00 ПЗ

Разраб.

Савченков И.В.

Провер.

Коростелев В.Ф

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Разработка ИСУКАП для детали «Вал»

Лит.

Листов

Ами-211

Содержание

Содержание 2

Введение 3

1. Патентно - информационный обзор………………………………………………4

2. Разработка датчика контроля процесса металлообработки 7

3. Разработка ИСУКАП для детали «Вал» 17

4. Программное обеспечение………………………………………………………..20

Заключение…………………………………………………………………………..34

Список использованной литературы………………………………………………35

Введение

Рост конкурентоспособности промышленных предприятий на рынке происходит на основе организации и развития менеджмента, способствующего постоянному и динамичному внутрифирменному контролю качества продукции и возможности повышения степени удовлетворенности потребителей.

Теоретические и методические аспекты проблемы качества широко представлены в исследованиях зарубежных и отечественных экономистов и нашли свое применение в практике хозяйствования. Примером практического внедрения идей менеджмента качества может служить формирование с конца 1980-х гг. системы менеджмента организации на основе политики в области качества (MPS). Одной из наиболее продуктивных тенденций совершенствования менеджмента и бизнеса организаций (в первую очередь, организаций с неустановившимся менеджментом) стало применение международных стандартов. Разработанная в соответствии с требованиями этих стандартов система менеджмента качества становится концептуальной основой развития и совершенствования менеджмента предприятий и организаций.

Наблюдаемая тенденция перехода от менеджмента качества к качеству менеджмента требует уточнения понятия «качество менеджмента» и разработки методик оценки среды качества функционирования предприятия. В современных условиях хозяйствования предприятиям необходима комплексная информационная система для обеспечения качества управления, приемов и способов его контроля, а также экономической оценки эффективности проводимых мероприятий. Недостаточность научной проработки этих проблем определяет актуальность и значимость исследований, в том числе в данной курсовой работе.[1]

1. Патентно-информационный обзор

По теме курсовой работе был проведен патентно - информационный обзор.

СПОСОБ ШЛИФОВАНИЯ (ВАРИАНТЫ)

Реферат:

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при шлифовании тел вращения. Способ включает этапы чернового и чистовогошлифования. Деталь устанавливают в центра, выполненные с возможностью свободного перемещения в направлении поперечной подачи, вращают и шлифуют кругами одновременно с двух сторон. Перед обработкой деталь устанавливают относительно линии центров кругов на расстоянии с выполнением условия: B=2 /N₁, где N₁- номер доминирующей гармонической составляющей погрешности формы, В - угол между продольной осью детали и продольными осями шлифовальных кругов. В процессе чернового шлифования после исправления доминирующей погрешности деталь перемещают в вертикальном направлении с выполнением условия для оставшейся гармонической составляющей погрешности: B=2 /N₂, где N₃- номер оставшейся гармонической погрешности. Используют круги с участками разной зернистости, которые образуют на рабочей поверхности кругов геометрический рисунок. Шлифование ведут с обеспечением непрерывного контакта с деталью крупнозернистых участков обоих кругов или с обеспечением контакта с разрывом крупнозернистых участков одного круга с деталью и непрерывного контакта с деталью крупнозернистых участков другого круга или с обеспечением контакта с разрывом крупнозернистых участков обоих кругов с деталью. В результате повышается качество и производительность обработки, увеличивается стойкость кругов и улучшаются динамические характеристики процесса. [4]

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТА КАСАНИЯ ИНСТРУМЕНТА С ДЕТАЛЬЮ

Реферат:

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при обработке деталей, восстановленных газотермическим напылением. Определяют момент касания шлифовального круга с деталью путем фиксирования механических колебаний в момент их касания. Осуществляют контроль величины нагрузки шлифовального круга в процессе обработки. Для выполнения упомянутых действий используют акселерометр с пьезоэлектрическим датчиком механических колебаний и усилительное устройство. Акселерометр имеет равномерность частотной характеристики в диапазоне от 50 Гц до 20 кГц и чувствительность 8 мВ/g. Порог срабатывания усилительного устройства в момент касания шлифовального круга с деталью составляет 30-35 мВ/g. В результате повышается точность определения указанных параметров, а также качество поверхностей газотермических покрытий при их шлифовании. [5]

2. Разработка датчика контроля процесса металлообработки

В современных токарно-фрезерных станках имеется проблема контроля качества процесса металлообработки. В курсовой работе рассматривается контроль силы резания при токарной обработке детали (рис.2.1.).

Рис.2.1. Чертёж детали.

Режимы резания

При установлении режимов резания учитывается характер обработки, тип и материал инструмента, его геометрические параметры, материал и состояние заготовки, тип оборудования и другие факторы.

Расчёт режимов чаще всего ведётся по следующей схеме t S V - Р, т.е. устанавливается глубина резания (t) подача (S), определяется скорость резания (V) и сила резания (Р), по которой рассчитывается потребная мощность станка.

Глубина резания при черновой обработке назначается по возможности максимальной (чаще всего равную всему припуску на обработку), а при чистовой – в зависимости от требований точности размеров и шероховатости обработанной поверхности.

Подача при черновой обработке выбирается максимально возможной, исходя из жёсткости и прочности системы: станок-приспособление-инструмент-деталь; мощности станка, прочности режущей части инструмента и других ограничивающих факторов. При чистовой обработке принимается во внимание требуемая степень точности и шероховатости обработанной поверхности.

Скорость и силы резания рассчитываются по эмпирическим формулам, устанавливаемым для каждого вида обработки. Значения коэффициентов и показателей степени, содержащихся в этих формулах даны в справочной литературе и в приложении данного пособия.

Точение

Точение (токарная обработка) - наиболее распространённый метод обработки поверхностей деталей типа тел вращения на токарных станках. Основные виды токарных работ: обработка наружных цилиндрических и конических поверхностей, обработка пазов и уступов, вытачивание пазов и канавок, отрезка заготовок, сверление, зенкерование, развёртывание, нарезание резьб, обработка фасонных поверхностей, накатывание рифлений и др. На рис.2.2. приведена технологическая схема точения.

Рис.2.2. Технологическая схема точения

Вращательное движение заготовки называется главным движением резания, а поступательное движение режущего инструмента - движением подачи.

Подачей (мм/об) называется (рис.4.1) путь, пройденный режущей кромкой инструмента относительно вращающейся заготовки. Подача может быть продольной, если инструмент перемещается параллельно оси вращения заготовки, и поперечной, если инструмент перемещается перпендикулярно этой оси.

Выбранную подачу необходимо скорректировать по паспорту станка, приняв ближайшую меньшую ступень и выдержав условие S_ст ≤ S .

Глубина резания t(мм) определяется (рис.4.1) толщиной снимаемого слоя за один рабочий ход резца, измеренной по перпендикуляру к обрабатываемой поверхности детали.

При черновом точении и отсутствии ограничений по мощности станка величина t принимается равной припуску на обработку (h); при чистовом точении припуск снимается за два и более проходов на каждом последующем проходе глубина резания устанавливается меньше, чем при предшествующем. При параметрах шероховатости обработанной поверхности R_a=3,2 мкм включительно t=0,5-2,0 мм; при R_a 0,8 мкм, t=0,1-0,4 мм.

При отрезке и прорезке глубиной резания является ширина главной режущей кромки, которую можно определить из выражения: b=0,6 D0,5 мм, где D – диаметр отрезаемой детали.

Скорость резания V_p (м/мин) зависит от конкретных условий обработки. На её величину оказывает существенное влияние следующие факторы: стойкость инструмента, физико-механические свойства обрабатываемого материала, подача и глубина резания, геометрические параметры режущего инструмента, наличие смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), температура в зоне контакта инструмента и детали, допустимый износ инструмента и др.

При наружном продольном и поперечном точении а также при растачивании расчётная скорость резания определяется по эмпирической формуле

а при отрезании, прорезании и фасонном точении - по формуле

где C_v - коэффициент, учитывающий условия резания; Т - период стойкости

инструмента, мин; S - подача, мм/об; K_v - корректирующий коэффициент; m, x, y - показатели степени.

Средние значения периода стойкости Т можно принимать в пределах 60 - 90 мин для резцов из быстрорежущей стали и 90-120 мин для твердосплавного инструмента.

Корректирующий коэффициент определяется по следующей формуле:

где К_mv - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

К_пv - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

К_иv - коэффициент, учитывающий материал режущей части резца;

К_ϕ - коэффициент, учитывающий главный угол в плане резца;

К_r - коэффициент, учитывающий величину радиуса при вершине резца(принимается во внимание только для резцов из быстрорежущей стали). Коэффициент К_mv рассчитывается:

;

при обработке сталей

;

при обработке серого чугуна

;

при обработке ковкого чугуна

где - предел прочности материала заготовки, Мпа;

НВ - твёрдость материала заготовки, Мпа.

При обработке медных сплавов с содержанием свинца 10% K_mv=4, а с

содержанием свинца 15% K_mv=12,0.

При обработке силумина с Мпа, НВ60 и дюралюминия =400-500 Мпа, HB100 принимать K_mv=0,8. Если дюралюминий имеет Мпа, НВ<100, а силумин Мпа, НВ65, то K_mv=1,0.

Для проверки возможности реализации V_P на выбранном станке определяется расчётная частота вращения шпинделя n_p 1/мин:

где D_o - диаметр заготовки до обработки.

Полученная n_p сравнивается с имеющимися на станке значениями. Если расчётная частота не совпадает с одной из ступеней, то для дальнейших расчётов принимается та ступень (n_ст), которая является ближайшей меньшей к n_p, т.е. должно выдерживаться условие n_ст n_p.

По принятому значению n_ст определяется фактическая скорость резания V_ф, м/мин:

В дальнейших расчётах используются только n_ст и V_ф.

Сила резания Р, Н раскладывается на составляющие силы, направленные по осям координат станка (тангенциальную Р_z, радиальную P_y и осевую Р_x). При наружном продольном и поперечном точении, растачивании, отрезании, прорезании пазов и фасонном точении эти составляющие рассчитываются по формуле:

При отрезании, прорезании и фасонном точении t - длина режущей кромки резца.

Поправочный коэффициент К_р представляет собой произведение ряда коэффициентов, учитывающих условия резания:

Главной составляющей силы резания является Р_z, по которой рассчитывается мощность, необходимая для снятия стружки. Поэтому расчётным путём достаточно определить только Р_z, а остальные составляющие можно установить по формулам:

;

Осевая сила Px (сила подачи) сравнивается по паспорту станка с наибольшей допускаемой механизмом подачи и в случае превышения последней, требует повторного расчёта режимов резания.

Мощность резания. Вначале рассчитывается эффективная мощность

резания:

Затем определяется потребная мощность на шпинделе станка:

где η_ст - К.П.Д. станка.

Для выводов об эффективности рассчитанных режимов для принятого станка устанавливается коэффициент его использования по мощности:

где N_cт - мощность главного электродвигателя станка (по паспорту).

Величина коэффициента К не должна превышать единицы. Наиболее рациональное значение К=0,85-0,9.

В случае отклонения К от рациональной величины, необходимо вновь рассчитать режимы резания скорректировав при этом параметры, устанавливаемые автором расчётов (S, t, T, тип станка и др.).

Основное технологическое время - время в минутах, затрачиваемое

непосредственно для снятия заданного припуска. Оно определяется по формуле:

где L - расчётная длина обработки, мм; i - количество проходов.

, мм,

где l - чертёжный размер обрабатываемой поверхности, мм; l₁ - величина врезания резца, мм; l₂ - величина перебега, резца, мм.

, мм;

, мм,

где φ - величина главного угла в плане резца.

Шлифование

Шлифование – процесс резания металлов с помощью абразивного инструмента, режущим элементом которого являются зерна. Зерна, обладающие высокой твердостью, теплоустойчивостью и острыми кромками, соединены специальными связующими веществами в шлифовальные круги, сегменты, головки, бруски и шкурки; применяют зерна и в виде паст и порошков.

Выступающие зерна абразивного материала, прочно закрепленные в шлифовальном круге связующим (цементирующим) веществом, при вращении круга с большой скоростью (до 80 м/с) срезают (царапают) слой металла с заготовки в виде очень мелкой стружки. Большое число стружек (до сотни миллионов в минуту) и их малая толщина (несколько микрон) обусловливаются малым размером самих режущих зерен-резцов и большим количеством зерен, одновременно участвующих в резании (царапании). Вследствие малого сечения среза и большой скорости резания шлифование обеспечивает высокую точность (2 – 1-й класс) и малую шероховатость обработанной поверхности (7 – 12-го класса), а поэтому этот процесс чаще является окончательной (отделочной) операцией. Однако шлифование успешно применяют и для снятия больших объемов металла, заменяя обработку заготовки резцом или фрезой.

Особенности процесса шлифования:

- срезание абразивным зерном небольшого слоя металла, в виде ограниченной длины и малого поперечного сечения;

- в процессе резания участвует одновременно большое число зерен;

- повышенное трение и нагрев детали, т.к. зерна на поверхности инструмента ориентированы по разному (хаотично), поэтому часть из них не режут, а упруго деформируют обрабатываемую поверхность;

- необходимо непрерывное обильное охлаждение (СОЖ) зоны резания.

Инструментом при шлифовании могут быть: абразивные круги, головки, бруски, сегменты, листы, ленты, пасты и свободные зерна. Наибольшее применение из них имеют шлифовальные круги.

По варианту задания была выбрана технологическая операция, для нее был разработан оптический датчик положения.

Рис.2.3. Технологическая операция.

Для определения положения инструмента (шлифовального круга) выбран бесконтактный оптический датчик.

Для точного определения положения объекта бесконтактным способом используются оптические датчики положения. Если для индуктивных датчиков приближения имеет значение из какого материала состоит объект измерения, то фотоэлектрические датчики детектируют предметы из любого материала. Дополнительным преимуществом является так же то, что по сравнению с другими датчиками приближения, к примеру, емкостными или индуктивными датчиками, бесконтактные оптические выключатели имеют гораздо большие расстояния срабатывания. К тому же, фотоэлектрические датчики положения доступны с различными схемами работы: оптические датчики с диффузионным отражением от объекта, в раздельном корпусе приемник/ передатчик, оптические датчики перемещения с отражением от рефлектора.

Существует множество вариаций схем датчиков перемещения, основанных на различных оптических эффектах. Пожалуй, наиболее популярной является схема оптической триангуляции — датчик положения является, по сути, дальномером, который определяет расстояние до интересующего объекта, фиксируя рассеянное поверхностью объекта излучение и определяя угол отражения, что даёт возможность определить длину d — расстояние до объекта (Рисунок 2.4). Важным достоинством большинства оптических датчиков является возможность производить бесконтактные измерения, кроме того такие датчики обычно довольно точны и имеют высокое быстродействие.

Рис. 2.4. Оптический датчик перемещения на основе схемы оптической триангуляции.

Принцип работы

В основу работы датчика положен принцип оптической триангуляции. Излучение полупроводникового лазера 1 фокусируется объективом 2 на объекте 6. Рассеянное на объекте излучение объективом 3 собирается на CCD-линейке 4. Процессор сигналов 5 рассчитывает расстояние до объекта по положению изображения светового пятна на линейке 4.

Основные технические характеристики

Базовое расстояние, X, мм	10, 15, 25, 30, 35, 45, 55, 60, 65, 80, 90, 95, 105, 125, 140, 145, 150, 185, 230, 300
Измерительный диапазон, L, мм	2, 5, 10, 15, 25, 30, 50, 100, 250, 500, 600, 750, 1000, 2000
Линейность, % от измерительного диапазона	от ± 0,1 до ± 0,3
Разрешение, % от измерительного диапазона	0,01; 0,03; 0,04
Максимальная частота выборки, кГц	2 или 5 или 8
Тип лазера	3 мВт или 5 мВт, длина волны 660 нм
Цифровой интерфейс	RS232 (макс. 460,8 кбит/с) или RS485 (макс. 460,8 кбит/с) или RS232 и CAN (макс. 1 Мбит/с)
Аналоговый интерфейс	4...20мА или 0...10В
Вход синхронизации	2,4 - 5 В (CMOS, ТТЛ)
Логический выход	NPN, 100 мА max, 40 В max
Напряжение питания, В	5 (4,5…9) или 12 (9…18) или 24 (18…36)
Потребление, Вт	1,5...2
Класс защиты	IP67
Рабочая температура, °С	-10...+60
Габариты, мм	65 x 50 x 20, 63 x 170 x 30, 217 x 87 x 38
Вес без кабеля, г	100, 500, 800

3. Разработать ИСУКАП для детали «Вал»

Шлифованием называется процесс обработки заготовок с помощью

шлифовальных кругов. Абразивные зёрна в круге удерживаются с помощью связки и расположены неупорядоченно. При вращении круга часть зёрен срезает материал с обрабатываемой поверхности и она приобретает вид совокупности микроследов абразивных зёрен.

Часть зёрен ориентирована таким образом, что резать не может, но производит работу трения по поверхности резания. В зоне резания выделяется большое количество теплоты по причине которой мелкие частицы обрабатываемого материала, сгорая, либо образуют пучок искр, либо оплавляются.

Существуют следующие основные схемы шлифования: наружное круглое,

внутреннее круглое и плоское.

При наружном круглом шлифовании (рис.3.1 а) круг, вращаясь вокруг оси,

совершает главное движение. Цилиндрическая заготовка вращается вокруг оси параллельной оси круга. Наружные поверхности круга и заготовки взаимно касаются по образующей. Линейные скорости точек шлифовального круга и заготовки могут быть направлены в одну сторону или навстречу друг другу, но в любом случае скорости точек, принадлежащих кругу, намного превосходят скорости точек заготовки.

Заготовке сообщается возвратно-поступательное движение продольной подачи S_пр. По окончании цикла возвратно-поступательного движения продольной подачи действует прерывистое движение поперечной подачи, сообщаемое шлифовальному кругу или заготовке S_поп.

Во время внутреннего круглого шлифования (рис. 3.1 б) шлифовальный круг и обрабатываемая заготовка вращаются вокруг параллельных осей, при этом наружная поверхность круга касается внутренней поверхности детали. Движения продольной S_пр. и поперечной S_поп. подач такие же, как и при наружном круглом шлифовании, но приложены, как правило, только к шлифовальному кругу.

При плоском шлифовании (рис.3.1 в) шлифовальный круг, вращаясь вокруг своей оси, совершает главное движение резания. Его наружная поверхность касается обрабатываемой заготовки. Заготовке сообщается возвратно-поступательное движение продольной подачи S_пр. В промежутках между этими движениями кругу придаётся прерывистое движение поперечной подачи S_поп. После обработки всей поверхности шлифовальному кругу сообщается движение вертикальной подачи S_верт. Шлифование всей плоскости повторяется до тех пор, пока значение суммарной вертикальной подачи не будет равно припуску на обработку.

Рис. 3.1. Схемы шлифования: а) наружное круглое; б) внутреннее круглое; в)

плоское.

При шлифовании важное значение имеет выбор материала круга. Для шлифования мягких материалов, как правило, используются твёрдые круги с открытой (пористой) структурой.

При шлифовании закалённых сталей нужны мягкие круги. В случае необходимости достижения большой производительности следует применять крупнозернистые круги, а высокой чистоты поверхности - мелкозернистые.

Глубина шлифования t,мм (поперечная подача S_поп., мм) зависит от размеров заготовки, свойств обрабатываемого материала и характера шлифования.

Продольная подача S_пр, мм - это перемещение обрабатываемой детали вдоль её оси за один оборот. Она определяется по формуле:

(мм/об),

Где В – ширина шлифовального круга, мм; β – расчетный коэффициент.

Частота вращения детали круга. Прежде чем рассчитать частоту вращения

детали, необходимо определить её расчётную скорость вращения:

(м/мин),

где D_д – диаметр шлифуемой поверхности, мм; Т – стойкость шлифовального круга.

Расчетная частота вращения детали:

(1/мин).

Необходимо, чтобы nд находилась в пределах, указанных в паспортных данных выбраного станка.

Определяется скорость вращения шлифовального круга.

(м/мин),

где D_К – диаметр шлифовального круга, мм; n_К – частота вращения шлифовального круга, 1/мин (принимается по паспорту станка).

Скорость перемещения стола определяется по формуле:

(м/мин).

Полученное значение V_с должно находиться в пределах скоростей перемещения стола, указанных в паспорте выбранного станка. В противном случае, необходимо провести корректировку S_пр и n_д.

Силы резания и мощность. Тангенциальная сила резания, Н:

Эффективная мощность на вращение шлифовального круга определяется по

формуле:

(кВТ).

Потребная мощность на вращение шлифовального круга:

(кВТ),

где η – к.п.д. шлифовального станка по паспортным данным станка.

Коэффициент использования станка по мощности:

где N_ст – мощность электродвигателя главного движения, кВт.

Основное технологическое время , мин определяется по формуле:

где где L - длина продольного хода детали, мм; h - припуск на обработку, мм;

К - коэффициент, учитывающий точность шлифования и износ круга. При черновом шлифовании К = 1.3-1,4; при чистовом - К = 1,3-1,7.

(мм),

где l - длина обрабатываемой поверхности, мм; В - ширина круга, мм.

Плоское шлифование

Ниже рассматривается расчёт режимов шлифования периферией круга.

Глубина шлифования t мм (вертикальная подача, S в мм/дв.ход).

Обычно при плоском шлифовании глубина шлифования принимается при

предварительной обработке t=0,15-0,04 мм, а при окончательной - t=0,005-0,01 мм на двойной ход.

Продольная подача S_пр, мм/об - это перемещение шлифуемой поверхности за один оборот круга.

Величина подачи определяется по формуле:

(мм/об),

Где В – ширина круга, мм; β – коэффициент шлифования.

Величину В можно принять по паспорту станка. Коэффициент шлифования для предварительной обработки =0,4-0,7, а для окончательной - =0,25-0,35.

Скорость детали и круга. Скорость перемещения детали определяется по

формуле:

(м/мин),

где С_v - коэффициент, принимаемый : при шлифовании незакалённой стали - 15,50; при шлифовании закалённой стали - 15,25; при шлифовании чугуна и медных сплавов - 15,90; Т - период стойкости круга (30-40 мин).

Скорость V_д должна быть в пределах, указанных в паспорте выбранного станка.

Число двойных ходов стола:

где L – расчетный ход стола, мм.

(мм),

Где l – длина шлифуемой поверхности, мм.

Скорость вращения шлифовального круга:

(м/с),

где D_к - диаметр шлифовального круга (по паспорту станка), мм; n_к - частота

вращения круга (по паспорту станка), 1/мин.

Мощность шлифования. Эффективная мощность шлифования определяется по формуле:

(кВт),

где С_N - коэффициент, принимаемый при шлифовании сырой стали - 0,68; при шлифовании закалённой стали - 0,76; при шлифовании чугуна и медных сплавов - 1,8.

Потребная мощность резания:

(кВт),

где η - к.п.д. станка (по паспорту).

Коэффициент использования станка по мощности:

где N_ст - мощность электродвигателя станка (по паспорту), кВт.

Основное технологическое время , мин, при плоском шлифовании с двойным ходом стола определяется по формуле:

где Н - ширина шлифования, мм; h - припуск на обработку, мм; S_поп – поперечная подача, мм/дв.ход. При обычном шлифовании S_поп =0,005-0,10 мм/дв.ход. При чистовом - S_поп =0,003-0,005 мм/дв.ход. К - коэффициент, учитывающий точность шлифования и износ круга. При обычном шлифовании К =1,2-1,4 , а при чистовом К =1,3-1,7.

4. Программное обеспечение

Общее описание

ПО для настройки параметров ODS 96B может использоваться для настройки прибора как с подключенным ODS 96B (для непосредственной настройки данных), так и в "автономном" режиме без подключенного датчика для задания конфигурации прибора. Если ODS 96B не подключен, после запуска программы на экране появляется диалоговое окно, в котором требуется выбрать тип прибора. После задания конфигурации параметров на ПК их можно передать в ODS 96B после его подключения. Программное обеспечение можно загрузить по адресу www.leuze.de.