Разработка комплекса программ для автоматизации экспериментальных исследований тангенциального точения на станке с ЧПУ 6Р13Ф3

1.2  Краткое описание интерфейсной платы

Интерфейсная плата представляет собой аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), позволяющий преобразовывать аналоговые сигналы, такие как электрические колебания, в цифровые, которые можно хранить в компьютере и при необходимости воспроизвести в текстовом виде, в виде графиков или же снова в аналоговом виде. Простым примером аналогово-цифрового преобразователя является звуковая карта, которая позволяет вводить и выводить звуковую информацию в или из компьютера. Данная интерфейсная плата обладает более широкими возможностями.

Основные технические данные и характеристики интерфейсной платы:

-  Число разрядов АЦП – 12;

-  Время преобразования АЦП – 10 mks;

-  Время выборки – 1 mks;

-  Динамические погрешности преобразования:

        при коэффициенте усиления = 1 (минимальном):

                  усредненная статическая – не более ±0,025%;

                  максимальная однократная – не боле ±0,05%.

при коэффициенте усиления = 10:

                  усредненная статическая – не более ±0,025%;

                  максимальная однократная – не боле ±0,05%.

при коэффициенте усиления = 128 (максимальном):

                  усредненная статическая – не более ±0,05%;

                  максимальная однократная – не боле ±0,1%.

-  Количество аналоговых каналов при работе входного усилителя:

- в дифференциальном режиме – 8;

- при работе в режиме с общей землей – 16.        

-  Максимальный коэффициент усиления программируемого усилителя – 128.

-  Варианты диапазона входных напряжений при минимальном коэффициенте  усиления  программируемого  усилителя  равном «1»:

-5В … +5В;

-10В … +10В;

0В … +10В.

(устанавливается перемычками на плате).

-  Смещение нуля:

- при минимальном коэффициенте усиления –

   не более ±2 бит квантования АЦП,

- при максимальном коэффициенте усиления – не более ±10 

   бит квантования АЦП.

-  Режим циклического опроса каналов.

-  Работа с прямым доступом к памяти (ПДП).

-  Синхронизация ПДП как от таймера, так и от внешнего сигнала.

-  Возможность запуска серии измерений АЦП по сигналу внешнего стробирования.

-  Выработка запроса аппаратного прерывания по заполнению блока памяти в случае работы с ПДП.

1.3  Описание экспериментальной установки.

При проведении экспериментов использована эксперимен-тальная установка на базе станка 6Р13Ф3 с системой ЧПУ 2С42-65 (рис. 1.1), состоящая из оправки (2), на которой закреплена обрабатываемая заготовка (1). Заготовка обрабатывается инструментом (5), закрепленным в трехкомпонентном динамометре УДМ-1200 (6), сигнал с которого, после усиления с помощь восьмиканального усилителя 8АНЧ-21 (7) подается для регистрации на самописец Н338 (8), где регистрируется на специальной бумаге.

Динамометр (6) предназначен для преобразования сил, действующих в процессе резания на инструмент в электрический сигнал, который усиливается в усилителе (7) до необходимой для дальнейшей регистрации величины и регистрируется на специальной миллиметровой бумаге с помощью шестиканального самописца (8).

При проведении экспериментов использовались 4 канала, где фиксировались:

1) Тангенциальная составляющая силы резания P_z;

2) Радиальная составляющая силы резания P_y;

3) Значение термо-ЭДС Е;

4) Текущие обороты заготовки;

5) Момент начала и конца контакта заготовки с инструментом.

Термо-ЭДС регистрировалась методом естественной термопары, образованной режущим инструментом (5) и обрабатываемой заготовкой (1), так как они изготовлены из различных материалов. При этом инструмент изолирован от динамометра  с помощью текстолитовых  прокладок.

Для уменьшения погрешностей измерения термо-ЭДС, возникающая при резании в данной термопаре, снимается с инструмента в месте, максимально приближенном к твердосплавной пластине. Другой контакт подвижен и состоит из поверхности оправки (2) и угольной щетки (4). Применение подвижного контакта дает возможность при регистрации исключить влияние на конечный результат паразитных термо-ЭДС, возникающих в подшипниковом узле шпинделя.

Схема экспериментальной установки

1 – обрабатываемая заготовка; 2 – оправка; 3 – диск; 4 – угольная щетка;

5 – режущий инструмент; 6 – динамометр УДМ-1200; 7 – усилитель 8АНЧ-21;

8 – прибор самопишущий быстродействующий Н338; 9 – прибор управления;

10 – датчик оборотов шпинделя; 11 – датчик запуска аппаратуры; 12 – шторка

Рисунок 1.1

Для управления измерительным комплексом был разработан и изготовлен специальный прибор управления (9), обеспечивающий:

1) включение самописца (8) в режим регистрации, с целью экономии бумаги, на короткий промежуток времени, несколько превышающий время цикла обработки. Включение производится автоматически по сигналу датчика (11) установленного на столе станка при прохождении через паз датчика двух непрозрачных для света шторок (12) установленных на подвижной части станины станка. Шторки устанавливаются в определенном месте и на определенном расстоянии, чем и определяется момент и время на которое включается лентопротяжный механизм самописца;

2) подачу на измерительный механизм самописца сигнала датчика оборотов заготовки синхронно с пуском его лентопротяжного механизма, что предотвращает повреждение неподвижной ленты пером;

3) электрическое питание датчиков (10) и (11);

4) формирование, усиление и согласование сигналов  датчиков (10) и (11) с остальной аппаратурой.