Исследование проблем производства высокоточного мини-станка с ЧПУ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование проблем производства высокоточного мини-станка с ЧПУ

Никулин Сергей Александрович

Nikulin Sergey Alexandrovich

Магистрант Undergraduate student

Аннотация

трехосевой фрезерный станок с чпу

Разработка и создание трехосевого фрезерного станка с ЧПУ осуществляются на основе теоретических и практических исследований. Модели станков применяются преимущественно для обучения и научных целей. При эксплуатации данной модели возможно изготавливать и обрабатывать различные детали благодаря использованию программного обеспечения Mach 3 на компьютере для управления и моделирования.

Abstract

The development and creation of a three-axis CNC milling machine are carried out on the basis of theoretical and practical research. Machine tool models are mainly used for training and scientific purposes. During the operation of this model, it is possible to manufacture and process various parts thanks to the use of Mach 3 software on a computer for control and modeling.

Ключевые слова: трехосевой фрезерный станок с ЧПУ, программное обеспечение Mach 3, компьютерное управление.

Keywords: three-axis CNC milling machine, Mach 3 software, computer control.

На сегодняшний день станки с ЧПУ стали очень популярными. Применение числового программного управления позволяет улучшить обработку изделий, повысить точность и экономическую эффективность, а также сократить время производства. Они используются не только для обработки металлических материалов, но и для создания украшений и сувениров. Станки с ЧПУ способны работать с различными материалами, выполнять гравировку и фрезеровку. Трехосевые станки могут выполнять различные задачи в зависимости от установленной головки. Спрос на использование станков с ЧПУ для создания украшений, интерьера и сувенирной продукции значительно увеличивается. Ручная гравировка и фрезеровка на дереве требуют много времени и опыта, не обеспечивая массового производства и единообразия изделий. Таким образом, разработка

высокоточных станков с ЧПУ остается актуальной задачей.

Мы проанализировали существующие исследования, в которых изучались и применялись мини-станки с числовым программным управлением для обработки слюды, дерева и плазмы. Однако, несмотря на их активную работу, качество изделий после обработки не улучшалось, а точность станков оставалась низкой. Проблемы с подвижностью машины не были решены, долговечность и стабильность станка оставляли желать лучшего, а частые поломки механической части и повреждения в управляющей системе вносили свои коррективы.

В настоящем исследовании представлена новая разработка трехосного станка с ЧПУ, который обладает возможностями фрезерования и гравировки текстур, узоров и объемных изображений на материалах, таких как древесина и слюда. Разработка этого станка включала в себя ряд этапов: анализ характеристик различных станков для формирования плана создания мини - станка с ЧПУ; проектирование механической и электрической части станка, а также разработка алгоритма управления. Заключительным этапом была оценка полученных результатов и определение направлений для дальнейших исследований.

На первоначальном этапе разработки станка мы провели анализ теоретических материалов по детальному проектированию станков, технологиям изготовления, программированию станков с ЧПУ и использованию программного обеспечения Mach 3. Мы изучили теорию процесса обработки и резки на фрезерных станках с ЧПУ Эти знания послужили основой для расчетов, выбора конструкции, определения размеров и обеспечения работоспособности станка после его изготовления и эксплуатации. После изучения методов программирования обработки на станках с ЧПУ мы разработали программу для изготовления определенных деталей.

Для программирования, управления и моделирования процесса обработки деталей на экране компьютера мы использовали программу Mach

1. Затем мы изготовили детали и целые модели машин с использованием имеющегося оборудования для последующей обработки материалов, таких как алюминий и слюдяной пластик. Эти модели прошли тестирование в процессе обучения студентов-механиков и профессионального персонала.

Цели и задачи.. Основная цель заключается в разработке трехосевого станка с ЧПУ, способного осуществлять фрезеровку и гравировку различных узоров, мотивов и трехмерных изображений на древесине и слюде. Ключевые задачи включают в себя создание структуры мини-станка с ЧПУ, оснащенного гравировальным ножом, тестирование разработанной конструкции, а также выявление потенциальных проблем и определение областей применения станка в производстве с помощью моделирования и экспериментов. В рамках исследования предлагается разработать план по созданию мини-станка с ЧПУ, оснащенного гравировальной головкой с ножом для работы с древесиной. Ввод данных будет осуществляться через файлы, созданные в программных продуктах Master CAM, Corel или изображениях. Основные требования к станку включают ориентировочный размер стола 400*600 см, ожидаемую точность ± 1,875 цм, гравировальную головку с ножом и воздушным охлаждением без инвертора, а также возможность проведения гравировки 2D и 3D на древесине и слюде.

Выводы и результаты. Для проверки эффективности работы станка были проведены испытания. Экспериментальная проверка станка была выполнена по каждой из осей X, Y и Z. Результаты испытаний по осям X, Y и Z представлены в таблицах 1, 2 и 3.

Таблица 1 Экспериментальные данные оси X

Таблица 2 Экспериментальные данные оси Y

Таблица 1 Экспериментальные данные оси Z

SS_m = Jssl+ss^+ss* = Vo,016² +0,012² +0,0 ІЗ² = 0,024тт

В данном исследовании был разработан и протестирован трехосевой станок с ЧПУ с использованием программного обеспечения Mach3 с точностью ±0,024 мм. При достигнутой точности рабочая головка станка может использоваться для лазерной, фрезерной, сверлильной, плазменной резки, обработки изделий для различных отраслей промышленности. Лабораторное тестирование схемы позволяет утверждать, что она стабильна, что подтверждает практическую значимость темы.

Модель высокоточного трехосевого фрезерного станка с ЧПУ, управляемая компьютером, имеет множество преимуществ по сравнению с обычными фрезерными станками. Фрезерование обеспечивает легкую обработку сложных профилей с шпиндельными узлами; интеграция вала двигателя шпинделя снижает вибрацию и шум; конструкция более компактна и обеспечивает концентричность между двигателем и инструментом; точность высока; повышенная скорость обработки увеличивает производительность. Кроме того, параметры обработки, рабочее состояние станка, программа и процесс обработки отображаются и управляются на экране компьютера.

Литература

1. Тран Ван Энеми. Издательство "Технологии ЧПУ", научно - техническое издательство "Арт Ханой", 1999.

2. Тран Ван Энеми. Машиностроительные технологии, научные издательства и Ханой, машиностроение, 2009.

3. Нгуен Нгок Дао, Тран Те Сан, Хо Бинь. Механическая обработка, режущий режим, машиностроение, издательство Дананга, 2001.

4. Аксельсон Дж. Параллельный порт завершен. Программирование,

Сопряжение и Использование Порта Параллельного принтера ПК. Lakeview Research, 2000. URL: https://www.overdrive.com/media/59527/paranel -port-complete (дата обращения: 05.03.2023).

5. Трин Туи, Ле Ван Уен. Расчет конструкции системы механического привода, издательство Vietnam education publishers, 2006.

6. Г-н Нгуен Хуу Лок. Центр проектирования машин, издательство Национального университета ГИА, т.п. Город Хочиминь, 2016.

7. Настройка Mach3 для микро-фрезерного станка с ЧПУ и микро -токарного станка с ЧПУ [Электронный повторный курс] // Micro-Machine- Shop.com. 5 июля 2022 г. URL:https://www.micm machineshop.com/mach3_setup.htm дата обращения: 05.03.2023)

Размещено на Allbest.ru