Задание на курсовую работу

При фрезеровании заготовки погрешность обработки – Δ_О вызвана упругими деформациями системы станок – приспособление – инструмент – деталь (СПИД) и зависит от колебаний составляющей силы резания P_X . Колебание силы P_X обусловлено изменением глубины резания t _П , мм. Погрешность обработки Δ_О определяется по выражению:

, (1)

где w – податливость системы шпиндель – стол, мкм/кН;

P_X – составляющая силы резания, направленная вдоль стола фрезерного станка, Н.

Для заданной пары инструментального и обрабатываемого материалов по [4] выбираются значения коэффициентов и показателей степени: С_р = 8,25; x = 1,0; y = 0,75; λ = 1,1; q = 1,3; ν = 0,2. Податливость системы СПИД фрезерного станка 6Р12 (ширина стола 320 мм) w = 40мкм/кН.

Необходимо произвести синтез САР погрешности обработки Δ_О с запасами устойчивости по фазе Δφ = 45°, по модулю Δ L 6дБ, позволяющей стабилизировать погрешность обработки Δ_О с точностью Δ_З = 0,1%Δ_Р при изменении t _П в заданных пределах от t _{П max} до t _{П min}.

1. Анализ исходных данных, разработка функциональной схемы САР

Схема взаимодействия электропривода и процесса резания приведена на рис. 1.

Рисунок 1. Схема системы автоматического регулирования (САР) выходной координаты.

САР регулирует выходную координату процесса резания с заданной точностью. Процесс резания на схеме обозначен функциональным блоком ПР., управляющая координата ПР обозначена – , возмущающее воздействие – . ПУ – передаточное устройство, это механическая система, преобразующая механическую энергию вала двигателя в механическую энергию управляющего воздействия процесса резания. ПУ является линейным звеном. С точки зрения динамики является апериодическим звеном первого порядка с постоянной времени . Двигатель Д преобразует электрическую энергию в механическую энергию вращения вала. Двигатель является машиной постоянного тока с независимым возбуждением. Возбуждение машины осуществляется обмоткой ОВД. Поток возбуждения в процессе регулирования не изменяется и остается равным его номинальному значению. Регулирование скорости двигателя осуществляется изменением напряжения якоря U.

ПЭ – преобразователь электрической энергии, преобразует электрическую энергию промышленной сети трехфазного переменного тока в электрическую энергию постоянного тока и регулирует величину выходного напряжения U, питающего цепь якоря двигателя Д. Преобразователь электрической энергии является линейным звеном. Выходное напряжение U равно номинальному значению при напряжении управления 10 В. С точки зрения динамики процесса ПЭ представляет собой апериодическое звено второго порядка с постоянными времени  и .

УС – усилитель, является безынерционным звеном, усиливает напряжение, поступающее от корректирующего устройства

КУ – корректирующее устройство, корректирует динамические свойства САР. Статический коэффициент передачи КУ равен 1.

БЗ – блок задания. Блоком задания задается напряжение , его величина определяет величину задания выходной координаты САР. БЗ содержит в себе источник стабилизированного напряжения  и резистор R3. В.

ДУ – измерительная система выходной координаты процесса резания. С точки зрения динамики представляет собой апериодическое звено первого порядка с постоянной времени . При номинальном значении выходной координаты выдаёт напряжение В.

С – сумматор на базе операционного усилителя и на резисторах R1, R2, R3. Является безынерционным звеном с коэффициентом передачи равным 1. Суммирование осуществляется по алгоритму .

Таблица 1

 Исходные данные для процесса резания

Паспортные данные двигателя.

Тип 2ПН180LУХЛ4

Номинальная мощность,                                           Р_н = 10 кВт;

Номинальное напряжение,                                       U_н = 440 В;

Частота вращения номинальная                               n_н = 1000 об/мин;

Частота вращения максимальная                             n_м = 2500 об/мин

КПД,                                                                             h = 83,5 %;

Сопротивление обмотки якоря,                                 R_я = 0.585 Ом;

Индуктивность якоря,                                                 L_я = 20 мГн;

Момент инерции двигателя,                                       J_н = 0.0495 кг/м².

Преобразователь энергии (ПЭ): Т₁= 0,193 с., Т₂=0,170с.

Датчик (ДУ): Т_ду=0,0 с.

Передаточное устройство (ПУ): Т_пу=0,0 с.

Составим функциональную схему САР на основании рис. 2.

Рисунок 2. Функциональная схема САР.