Содержание к диссертации
Введение
Векторный метод гравирования плоских и трехмерных поверхностей изделий из различных материалов
1.2. Растровый метод гравирования поверхностей изделий из различных материалов Ю
1.3. Способы реализации механического станочного гравирования различных материалов и инструмент для гравировальных работ 20
1.4. Показатели качества изделий, полученных станочным гравированием ЗО
1.5. Цель и задачи исследования 28
ГЛАВА 2. Теоретические исследования процесса гравирования пластичных материалов методом динамического микрофрезерования (ДМФ) 40
2.1. Принцип гравирования материалов и механизм формообразования методом динамического микрофрезерования 41
2.2. Математическая модель рабочего процесса динамического микрофрезерования пластичных материалов 48
2.3. Математическая модель процесса формообразования растрового видео -пикселя на поверхности пластичных материалов методом ДМФ 72
2.4. Расчет силовых параметров привода вращения мехатронного узла для ДМФ.
Расчет момента вращения методом «виткового интегрирования» '7
Выводы 85
ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования технологии гравирования методом динамического микрофрезерования 86
3.1. Теоретическое дополнение к математической модели процесса ДМФ. Техническое описание экспериментальной конструкции гравировального 87
устройства для реализации метода ДМФ на базовом станке с ЧПУ
3.2. Методика экспериментальных исследований процесса гравирования методом ДМФ .. 120
3.3. Исследование зависимости качества растрового гравирования (формообразования) от изменения технологических режимов рабочего процесса 124
Выводы 135
ГЛАВА 4. Практическая реализация компьютерной технологии гравирования методом динамического микрофрезерования 136
4.1. Способ интеграции векторных и растровых методов гравирования при обработке на многоцелевых станках с ЧПУ 136
4.2. Настройка технологического процесса гравирования изделия из пластичных материалов растровым методом ДМФ на станке с ЧПУ 139
4.3. Технико-экономическое обоснование технологического метода ДМФ 147
Общие выводы и результаты 149
Список литературы
- Способы реализации механического станочного гравирования различных материалов и инструмент для гравировальных работ
- Математическая модель рабочего процесса динамического микрофрезерования пластичных материалов
- Методика экспериментальных исследований процесса гравирования методом ДМФ
- Настройка технологического процесса гравирования изделия из пластичных материалов растровым методом ДМФ на станке с ЧПУ
Введение к работе
Современная металлообработка предъявляет высокие требования к выпускаемой продукции. Для достижения конкурентоспособности на отечественном и мировом рынке промышленные предприятия должны непрерывно повышать качество изготавливаемых изделий, снижать их себестоимость и сокращать сроки выполнения заказов.
Эффективное решение этой проблемы обеспечивается разработкой и внедрением новых технологических процессов изготовления изделий, созданием прогрессивного оборудования, средств автоматизации, а в целом, как сказано в Послании Президента РФ Федеральному собранию «...технологической модернизацией производства».
Основные требования к разработке новых техпроцессов гравирования включают:
• ориентацию на удовлетворение непрерывно растущих потребительских запросов заказчиков, в том числе эстетических и эргономических требований;
• использование разных художественных форм (рисунка, графики, мелкой пластики, скульптуры, макета и т.д.) для задания исходного образа, определяющего замысел дизайнера изделий;
• представление конфигурации деталей изделий в виде плоских и объемных тел произвольных геометрических форм со сложными поверхностями;
• применение различных материалов, в том числе минералов и горных пород, металлов и сплавов, композитных соединений, искусственных анизотропных кристаллов, цветных и драгоценных камней;
• широкое использование высокотвердых труднообрабатываемых материалов -кремнийсодержащих горных пород типа гранитов, стекла, керамики, других синтетических минералов и кристаллов, природных и искусственных алмазов, других драгоценных и цветных камней;
• высокое качество воспроизведения оригинала с точки зрения передачи цвета, текстуры и фактуры материала, точности получения геометрических форм и размеров (сотые доли мм), шероховатости поверхности, измеряемой десятыми и сотыми долями мкм (например, при полировании);
• постоянное совершенствование способов и методов изготовления (обработки, сборки или монтажа, измерений и контроля качества), в том числе на основе нетрадиционных технологий;
• высокий уровень автоматизации технологических процессов изготовления деталей и их комплектов с использованием прогрессивного оборудования и компьютерных систем ЧПУ;
• многономенклатурный характер производства часто меняющихся изделий, изготавливаемых небольшими партиями с возможностью произвольного задания программы выпуска, или единично при минимальных затратах.
Технологический процесс гравирования строится на разных методах формообразования поверхностей. Кроме традиционного способа гравирования заданных в векторной форме графических рисунков на автоматизированных гравировально - фрезерных станках в последние годы стал использоваться растровый метод факсимильного гравирования полутоновых изображений (например, фотографий) с помощью специальных виброударных и лазерных станков с ЧПУ.
Создание и редактирование исходных изображений осуществляется с помощью дизайнерских пакетов типа «Adobe Photoshop» (для растровой) или «Corel Draw» (для векторной графики). Созданные графические образы затем непосредственно передаются в компьютер ЧПУ, где автоматически формируются технологические операции и управляющие программы соответственно для растрового или векторного гравирования.
Необходимость промышленного изготовления разных видов художественной гравюры -резцовой, игольчатой, пуансоновои, пунктирной, карандашной и других, а также усложнение геометрических форм поверхностей гравируемых изделий и расширение их размерного диапазона потребовало создания широкой гаммы гравировальных станков.
Традиционный векторный метод гравирования на фрезерных станках с ЧПУ ограничен возможностью изготовления полутоновых изображений, так как такой процесс будет низко производительным при невысоком выходном качестве изделия. Растровый метод гравирования обеспечивает получение полутоновых изображений, однако область их применения технологически ограничена свойствами материала и трудоемка в частных случаях.
В связи с этим актуальной стала разработка универсального технологического процесса гравирования сложных видов гравюр, выполняемых на плоских поверхностях изделий из металлов и других материалов, которые характеризуются как пластичными, так и хрупкими свойствами, на основе метода динамического микрофрезерования (ДМФ). Техническая реализация универсального способа обработки материала на основе метода ДМФ направлена на решение целевой задачи интегрирования векторного и растрового способа гравирования, обеспечивая тем самым расширение области применения копировально-гравировальной техники. Этим и определяется актуальность диссертации для науки и практики.
Цель работы. Разработка нового технологического способа гравирования методом динамического микрофрезерования, обеспечивающего повышение качества изделий и производительность процесса.
Научные положения, разработанные соискателем и их новизна:
1. Доказано, что процесс динамического микрофрезерования характеризуется образованием двух зон технологических режимов: реверсивной зоны упруго-пластичных деформаций («смятия») и зоны резания, что принципиально отличает технологический процесс ДМФ от традиционно существующих технологий гравирования.
2. Разработан метод расчета технологических параметров процесса ДМФ на основе математической модели энергетического взаимодействия индентора с материалом, позволяющий назначать технологические режимы обработки для различных пластичных материалов.
3. Разработана математическая модель настроечных параметров системы, формализованная в виде статической передаточной функции.
4. Определены связи процесса формообразования пробельного элемента растра при ДМФ и способы коррекции его формы для повышения качества изображения.
Практическая ценность работы заключается:
• в разработке технологии компьютерного факсимильного гравирования полированной поверхности материала методом динамического микрофрезерования;
• в проектировании, изготовлении и опытной апробации исполнительного узла, к базовому гравировально - фрезерному станку с ЧПУ, который реализует метод ДМФ при растровом и векторном гравировании;
• в разработке методики расчета настроечных параметров технологической системы с переменным алгоритмом функционирования и формировании рекомендаций по выбору рациональных технологических режимов.
Методы исследования. В работе использованы основные положения технологии машиностроения, методы теории автоматического управления, методы теоретической механики, методы теории передачи информации.
Реализация работы. Научные результаты, исследований были использованы при разработке конструкции и изготовлении исполнительного узла ДМФ к базовому гравировально - фрезерному станку с ЧПУ, технологический метод ДМФ реализован в НПФ «САУНО» (г. Москва, Россия).
Способы реализации механического станочного гравирования различных материалов и инструмент для гравировальных работ
В настоящие время в связи с повышением требований к производительности механической обработки и с широким внедрением в промышленность компьютерных технологий, встал вопрос о пересмотре методов поиска наиболее эффективных схем формообразования обрабатываемых поверхностей. Современные ЭВМ обладают огромными возможностями для совершенствования проектирования вообще и процесса проектирования эффективных схем технологической обработки, в частности. Они дают возможность с предельной быстротой и точностью решать сложные технологические задачи, осуществлять анализ получаемых результатов, отыскивать оптимальные параметры для конструкции и, в конечном счете, позволяют полностью автоматизировать технологический процесс. Чтобы использовать эти возможности информационных технологий для проектирования процесса формообразования поверхностей изделий, необходимо создавать такие аналитические методы расчета, которые имеют строгую формализацию всех процедур проектирования, позволяют четко определять критерии оптимизации, являются в максимальной степени общими и позволяют решать рассматриваемые задачи комплексно.
На протяжении многих лет для образования сложного профиля изделия применяются копирный кинематический метод формообразования и цифровое программное управление станочным оборудованием. Применение кинематического метода обработки ограничено вследствие определенных трудностей при разработке кинематической схемы исполнительных механизмов и сложностью конструктивного выполнения. Все детали сложного профиля можно было бы разбить на ряд групп, среди которых основное место занимают детали с эллиптическими, овальньми, эвольвентными, циклоидальными и другими сложными профилями. При кинематическом методе обработки заготовка и инструмент связаны кинематической цепью, которая обеспечивает им требуемый закон относительного движения, в результате чего на заготовке образуется нужный профиль. При этом кинематическая схема механизма может быть рассчитана так, чтобы станок имел возможность воспроизводить требуемый по технологии точный или приближенный профиль изделия. К недостаткам копирного метода обработки следует отнести то, что он требует изготовления копира, точность которого должна быть значительно больше точности изготовляемой детали. При числовом программном управлении образование профиля происходит по методу так называемой линейной аппроксимации. При этом совпадение профиля изделия с заданной кривой происходит в отдельных точках, что не всегда удовлетворяет требованиям точности, в то время как при кинематическом методе заданная кривая полностью совпадает с профилем изготовляемого изделия. Очевидно, что те сложные задачи, которые стоят перед технологами и конструкторами по изготовлению сложных профилей изделий, могут быть решены, если сочетать на практике перечисленные методы изготовления с применением станков с компьютерными системами ЧПУ класса CNC [108].
Необходимость промышленного изготовления разных видов художественной гравюры - резцовой, игольчатой, пунсоновой, пунктирной, карандашной и других, а также усложнение геометрических форм поверхностей гравируемых изделий и расширение их размерного диапазона потребовало создания широкой гаммы гравировальных станков с компьютерными системами ЧПУ. В последние годы появились многоцелевые станки типа обрабатывающих центров с ЧПУ класса CNC, которые позволяют осуществлять весь технологический цикл обработки - от ввода и редактирования художественного изображения методами компьютерной графики до последующего автоматического формирования управляющей программы и механической обработки. При этом гравировка -это технологический способ нанесения изображения резанием или резкой (т.е. с удалением стружки), а чеканка - это технологический способ нанесения изображения пластичным деформированием, т.е. выдавливанием (без удаления материала). Технологические операции гравирования в зависимости от вида изделия выполняются как векторным, так и растровым методами. Рассмотрим эти методы формообразования гравированных изображений на поверхности заготовки.
Для перенесения исходного изображения, состоящего из системы точек и штрихов, на твердую поверхность материала используются следующие принципы управления перемещениями инструмента по поверхности заготовки и вдоль оси инструмента по нормали к поверхности заготовки: векторный (контурный); сканерный (построчный); растровый (точечный). Различные сочетания взаимных перемещений инструмента относительно поверхности заготовки обеспечивают получение объёмного (3d) изображения или двумерного (2d), состоящего из штрихов и точек на этой поверхности. Наиболее часто встречаемые сочетания перемещений [45]: а) оси X, Y- сканерное, ось Z- растровое, б) оси X, Y- векторное, АХ, AY- сканерное, ось Z- растровое, в) оси X, Y,Z- векторное. При сканерном управлении перемещение по поверхности заготовки осуществляется кадрами, и состоит из 2-х фаз: 1-я фаза - перемещение только по одной координате (строке матрицы - кадра): x - Xo..,.Xmax Y = const. 2-я фаза приращение перемещения по другой координате (столбцу матрицы - кадра): Х= const y = Y0 +AY, затем следует реверс и т,д. При векторном управлении происходит перемещение по поверхности заготовки одновременно в нескольких направлениях по 2-м координатам: x=Xi....Xi+i y = Yi...Yi+L При растровом управлении движение по оси Z заменяется системой точек (импульсное модулирование), при этом импульс удара /видео инструмента, необходимого для формирования отпечатка определяется функцией FSignz: «видео f signZ \J, Лт), где (f, Ат) = F ([/„„де,,), здесь/- частота ударов, Ат - амплитуда ударов, UBmt0 - уровень видеосигнала необходимый для воспроизведения изображения. При векторном движении по оси Z видеосигнал заменяется перемещением вдоль этой оси: видео — " Z (. видсо)"
При криволинейной поверхности заготовки происходит совмещение векторно -сканерно - растровых методов управления движениями инструмента относительно заготовки.
На рис. 1.8 приведена структурная схема построения гравировального оборудования в соответствии с различными критериями классификации [57]. Гравировальные станки составляют отдельный класс гравировальных машин. По своему назначению и физическому принципу гравировальное оборудование 1 разделяется на механические (фрезерные) 2 и электрофизические (лазерные) 3 станки. По степени автоматизации механические гравировальные станки разделяются на ручные 4 и автоматизированные 5. Система управления (СУ) автоматизированных станков оснащена компьютером, который может быть специализированным промышленным и входить в состав ЧПУ или универсальным персональным (PC). В первом случае резидентное программное обеспечение (ПО) является специализированным, оболочка (кожух) компьютера имеет защитное исполнение, степень защиты которой регламентирована ГОСТ 14254 96 [71] (стандарт Международной электротехнической комиссии 529:1989), а блок питания - сетевой фильтр, защищающий от промышленных помех. В случае универсального PC , защитные оболочка и сетевой фильтр отсутствуют, а. ПО является штатным (обычно это оболочка WINDOWS), которое использует прикладные программы, входящие в эту базовую платформу.
Математическая модель рабочего процесса динамического микрофрезерования пластичных материалов
Для построения передаточной характеристики Z -f(F0 п) рассмотрим отдельно вопрос внедрения индентора в пластичный материал на заданную глубину Z = Ah в режиме удара, т.е. определим передаточную характеристику Z = / (FJ отражающую зависимость требуемого усилия индентора от глубины его внедрения. В общем случае при станочном факсимильном гравировании на инструмент должно действовать усилие Fz пропорциональное видеосигналу TJeudeo [54]: F =f(Uвидео).
Для простоты расчетов рассмотрим в качестве индентора плоский клин с углом заточки «/ = 90, следовательно радиус лунки гл = Ah На рис. 2.10 предложена расчетная схема с указанием сил, действующих на индентор в произвольной точке М.
Совместим начало оси Z с точкой начала движения инструмента - Z/ (т.е. с острием режущей кромки индентора), направив ее положительное направление по направлению рабочего хода - Vz. Из технологической задачи следует, что индентор, удерживаемый усилием пружины Fnp, под действием силы внедрения Fz проходит зазор Ан и, преодолевая усилия пружины, реакцию сопротивления материала Rz, силы трения Rmp, проникает в заготовку и внедряется на глубину Ah, оставляя пробельный элемент площадью Snp.
Сумма результирующих сил (на ось Z) запишется как: tFi=F - + P-KP-F2 (2.16) і Z4 = + = (2-17) і где: FycK - ускоряющая сила, развиваемая электромагнитом и действующая в зоне перемещения на участке Zi-Z$=Ah + Ан; Р - сила тяжести инструмента и подвижных рабочих частей: Р = m g, где: т - масса инструмента и держателя, шпинделя и т.д.; Fnp - усилие возвратной (поддерживающей) пружины; Fz - суммарная сила, перемещающая инструмент к заготовке и действующая на участке Zi- Z3 = Ah + Ан; Rz - суммарная сила реакции заготовки действующая на участке Z - Z$. Ruaz - усилие реакции заготовки, которое зависит от прочности материала, формы рабочих частей инструмента и глубины внедрения; Rmp - сила трения, определяемая коэффициентом - ктр и величиной нормальной составляющей от J?W(K. можно записать, что: FzycK = Fzn Яііаг = Rz.
1. Составим уравнение энергетическою баланса системы «индентор заготовка».
Исходя из закона сохранения энергии, работа силы Fz на участке Zj-Zs (численно она равна кинетической энергии движущейся системы (массы) инструмента) должна быть эквивалентна работе сипы реакции заготовки Rz на участке ZyZ3, т.е. Apzfzi-zi] =Ацг[:2.гз1 или ]F.-dz= ]Rz-dz. (2.18) її й Так как Fz = const, то работа силы Fz выражается как: учитывая, что участок Z/ - Z? = Ли + Ah, получим: A„.; = Fz-(AH + Ah). (2.19) Работа силы Rz - переменная, т.к. она возникает при контакте инструмента с заготовкой, а затем линейно возрастает по мере внедрения в заготовку, тогда усилие реакции заготовки можно записать как: Rz = kAh, (2.20) где: к [Н/м] - коэффициент пропорциональности, учитывающий прочностные свойства материала, который выводится на основании [24].
Для переменной силы Rz можно записать величину элементарной работы на участке dz: dA Rz = Rz-dz — k [Z]-dz, тогда, интегрируя в пределах от Z2 до Z?, получим: Z3 Z2 k-[Zf А 2 Подставив начальные условия, окончательно находим: 2. Определим усилие, которое необходимо сообщить индентору для его проникновения в толщину материала на заданную глубину - Ah. На основании уравнения (2.18) составим равенство: k-Ah2 Fz(An + Ah) = , тогда Fz определится как: F= (2.22) 1 2(Дн + Л/г)
3. Определим скорость перемещения индентора в толще материала - Vz =f(Z).
Составим уравнение движения индентора в толще материала в произвольной точке [Z] (внутри материала, рис. 2.10) на траектории движения индентора, при этом Ah определяется текущей координатой [Z]. Совместим нулевую точку отсчета т. О с точкой Z2 и примем за положительное направление оси Z направление, совпадающее с направлением действия Fz. Индентор, перемещаясь из точки Z/ в точку Z2 под действием силы FZ) приобретает энергию равную работе силы на этом участке AFZ (2.19). При соприкосновении с заготовкой в т. Z2 на индентор начинает действовать реакция заготовки Rz, работа которой ARZ определиться по (2.21).
Методика экспериментальных исследований процесса гравирования методом ДМФ
1. Выполнить измерение ускорения осевого перемещения а жм якоря ЭМП на участке ускорения д (с фиксацией момента соприкосновения инструмента с заготовкой) в диапазоне рабочих глубин внедрения инструмента от 0,2 до 0,9 (мм).
1.1. Получить опытные значения параметров: скорости внедрения Vj/s, осевого перемещения якоря на участке S s, FMM.
2. Выполнить измерение скорости вращения инструмента п в диапазоне изменений от 0 до 800 (с"1) при её дискретном изменении Jtii = 250 (с"1), Ап2 = 450 (с"1), Ащ = 800 (с"1). Измерение параметров по пунктам 1, 2 производится при совместной работе системы осевой подачи инструмента и системы вращения.
3. В каждой серии опытов произвести измерение диаметров полученных пробельных элементов.
Экспериментальные работы проводятся на двух образцах: алюминиевый сплав ІД1АМІ (далее по тексту, - образец №1, в сводных таблицах /приложения/ обозначается «Л/»), сталь 108 ЮІ (образец №2, в сводных таблицах /приложения/ обозначается «5/»), в теоретические расчеты материал образцов вводится через параметры прочности ав. Опыты выполняются согласно плану эксперимента. Результаты экспериментальных данных по каждой серии опытов, подвергаются математическому анализу, где определяются их усредненные данные, а так же абсолютные, относительные и среднеквадратичные отклонения исследуемых параметров {ZmedP, F3]lM}.
Выполняется анализ соответствия расчетных теоретических и экспериментальных данных, дается заключение о степени их соответствия. План эксперимента 1. Этап теоретического расчета
Для каждого образца №1, №2 рассчитываются планы эксперимента.
Выбирается диапазон изменения основных настроечных параметров эксперимента {F.M.,„ nj. Согласно методу дискретных функций производится расчет глубины внедрения 2тгдр фрезы при фиксированном значении наладочных (постоянных) параметров {Лн, д, сэ/м, с3/вр, Лэ/м, h/ep, o-h 0.2, cj- Полученные расчетные значения Zmedp }... Zgmdp „ для каждого расчетного плана: Ani(FMM , ... FM.M J, An2(F.M.„., ... FM.M „), An3(FMM , ... F.MM „), сводятся в итоговые таблицы -(Приложение (форма №1)/ План МІ для АЙ/ = 800 (с-1); Приложение (форма МІ)/План М2 для An2 = 250 (с-1)).
Согласно методу расчета формы пробельного элемента (раздел 3.1. главы 3) для каждого расчетного значения 2вНебрл производится расчет коэффициента формы пробельного Дополнительно проводится серия опытов для материала типа латунь - образец №3 Эксперимент проводится на гравировальном станке «График ЗК», производитель ООО НПФ «САУНО». элемента (значения вносятся в таблицу расчетных данных - «Приложение (форма Ml)/ План Ml... М2»).
2. Практический этап Образец № 1 (алюминиевый сплав).
Известные параметры: инструмент - одноперовая фреза (рис. 2.1, с учетом геометрических параметров: d = 3 мм, а,= 90, я2= 15, Ъ = 0,15 мм); данные параметров {3, сэ/м, с3/вр, 1э/м, Лз/вр} приводятся в таблице 3.1. 1. Образец №1 устанавливается и закрепляется на рабочем столе станка. 2. С помощью щупа устанавливается величина технологического зазора Ан = 300 (мкм) (рис. 3.26). Щуп должен проходить в зазор между заготовкой и острием инструмента с легким защемлением. 3. В окне «настроечные параметры» управляющей программы станка устанавливается шаг квантования импульсной последовательности х = 1 (мм) и частота ударов f= 50 (Гц) (скорость строчной подачи определяется автоматически).
4. Устанавливается частота вращения инструмента Ащ = 800 (с1) (по показаниям датчика ДВ, рис. 3.26);
5. Согласно расчетному плану эксперимента №1 на станке устанавливается минимальное значение FX4..,u = 20 (Н) (диапазон изменения FmM = 20 + 100 (И) с дискретным шагом AFM.,, = 20(H)).
6. Производится пробное включение привода ЭМП для уточнения выставленного значения Fjjutj, при значительных отклонениях более 10% от теоретического, произвести корректировку путем уменьшения/увеличения параметров {г, d, Xj/ep).
7. На образце выполняется серия ударов (3 строки длинной 5 - 7 см). Датчиком ДДС (рис. 3.26) измеряется ускорение аг осевого перемещения якоря ЭМП (датчик ЭК должен фиксировать момент соприкосновения индентором заготовки).
8. Снять заготовку и измерить диаметры пробельных элементов, ниже приводится возможный способ измерения: образец сканируется с разрешением R = 3200 (ррі/дюйм), следовательно, 1 ррі соответствует 7,8 (мкм), тогда можно принять, что точность измерения соответствует 10 (мкм). отсканированное изображение открывается в программе «PhotoShop», далее в каждой полученной строке пробельных элементов выбирается 5 лунок (в середине строки) и программными средствами производится измерение фактического диаметра Dnp/3KC. Лунок, данные замеров вносятся в таблицу экспериментальных данных («Приложение (форма №2) к плану №1/Опыт №1... М5 AI- Fbl,Mj-Atti»).
9. Далее, изменяя величину F„„ от /",,.„ 20 (Н) до F„„ 100 (Н) с дискретностью A /"„.„ 20 (Н), выполняются остальные замеры параметров az и D„p/IKC., данные вносятся в таблицу экспериментальных данных - «Приложение (форма№2) ...». 10. Установить частоту вращения инструмента Аа2 = 250 (с 1). 11. Произвести замеры по показаниям датчиков согласно п.п. 5-9. 12. Далее производятся замеры параметров az и D„p/,Kt, для Апг = 250 (с1). 13. Произвести аналогичные замеры для образца № 2 (дополнительно для образца №3). 14. Производится оценка разброса опытных данных по каждому плану эксперимента, вычисляются их средние значения, отклонения от средних значений и средне квадратичные отклонения.
Настройка технологического процесса гравирования изделия из пластичных материалов растровым методом ДМФ на станке с ЧПУ
Общий вид гравировально - фрезерного станка - автомата «График ЗК/ЗКМ» представлен на рис. 4.4. Станок состоит из несущего каркаса, на котором установлены координата Y (поз.З) для перемещения по кадру и координата X (поз.1) для перемещения по строке. С помощью шаговых двигателей X (поз.2) и Y (поз.4) приводы X и Y приводятся в движение. Исполнительный (инструментальный) узел ДМФ (поз.5), предназначен для нанесения изображения на заготовку (поз.6), которая закрепляется неподвижно с помощью специальной оснастки. Задание режимов работы станка осуществляется с помощью блока управления (поз.7), который управляет работой приводов X,Y,Z и электромагнита с помощью микропроцессорной системы управления и подключается к персональному компьютеру через последовательный порт. На задней стенке корпуса блока управления расположены разъемы: разъем питания (поз.7) на рис. 4.5, б), разъемы (поз.1..5) служат для управления шаговыми приводами X.Y.Z, датчиком уровня R, разъем RS (поз.6 на виде сзади) связывает блок управления с персональным компьютером (интерфейс RS-232). Общий вид гравировальпо - фрезерного станка - автомата «График ЗК/ЗКМ»
Станок формирует изображение из строк, которые состоят из отдельных точек (пробельных элементов), параметры которых (частота и глубина) задаются импульсами электромагнита и частотой вращения инструмента. В соответствии с полутоном текущей точки строки на электромагнит подаются импульсы тока заданной силы. Микропроцессорный блок управления получает изображение от персонального компьютера под управлением программы «GRAVE». В процессе набивки изображения координата Z с помощью датчика уровня R постоянно следит за изменением рабочего зазора, удерживая его на заданном уровне. После гравирования строки инструментальный узел (рис. 4.6) смещается по оси Y с помощью привода Y и станок обрабатывает новую строку изображения. Инструментальный узел (рис. 4.6) управляется с клавиатуры пульта управления. Его функциональное назначение - автоматическое (от пульта) управление (подъем и опускание) и электронное слежение за кривизной поверхности.
В поле «Шаг» (рис. 4.12, поз. 8} установить нужное значение с учетом приведенных ниже рекомендаций.
Значение шага, главным образом, определяет качество гравировки, при выборе которого необходимо учитывать ширину кромки притупления инструмента.
При значении шага более 0.40 мм, изображение малых размеров будет получаться с низким разрешением. Шаг в диапазоне от 0,4 - 1 мм может использоваться для мягкого неоднородного материала (минералы, горные породы) и больших картин.
Нельзя устанавливать слишком малый шаг на мягких материалах, т.к. соседние точки сольются, и вместо серого опенка получится белый, в результате пропадут полутона.
При значении шага, например, 0.25 мм, получается высокое разрешение с хорошей передачей мелких деталей. Шаг в диапазоне от 0,1 - 0,25 мм подходит для твердого однородного материала и маленьких картинок.
Необходимо учесть, что при изменении шага меняется размер изображения на заготовке. В поле «Axwwyoa» (рис. 4.12, поз. 5) установить нужное значение с учетом приведенных ниже рекомендаций.
В окне «Материалы» на графике красной линией обозначена амплитуда (или сила удара). По вертикальной оси графика задастся амплитуда, а по горизонтальной - полутон (может быть 16 полутоновых градаций). Для каждой полутоновой градации устанавливается свое значение амплитуды в относительных единицах (от 1 до 8). Конкретная величина амплитуды на белом и черном цвете зависит от настройки электромагнита, она может устанавливаться автоматически и регулироваться {на компьютере или со станка) непосредственно в процессе гравирования тест - картинки. При графике амплитуды, значение силы удара на «белом цвете» (цвет 2) примерно в 2 раза больше, чем на «черном» (цвет 1).
Параметры частоты ударов электромагнита и скорости строчной подачи взаимосвязаны. Значение F должно быть в диапазоне устойчивой работы электромагнита, не рекомендуется выходить пределы 80 Гц. Программа «GRAVE» автоматически устанавливает значение F. Скорость V также устанавливается автоматически, и обычно нет необходимости ее корректировать.
После настройки всех параметров нажать кнопку «Сохран...» (рис. 4.12, поз. 10) в окне «Материал». Можно сохранить несколько разных настроек для одного материала, чтобы выбрать нужную, необходимо нажать кнопку «Список...» (рис. 4.12, поз. 11) и выбрать в появившемся списке нужный материал, а затем нажать кнопку «ОК».
4. Настроить размеры картинки на заготовке (рис. 4.13) Размеры картинки на заготовке задаются командой меню «Изображение/Размер картинки...».
Ввести значения ширины или высоты картинки и нажать кнопку «ОК». При изменении ширины картинки автоматически меняется высота и наоборот. 5. Запустить процесс гравирования 5.1. Проверить, что инструмент находится в начальной точке и размеры картинки в программе «GRAVE» соответствуют размерам заготовки. 5.2. В программе «GRAVE» нажать на панели инструментов кнопку «Старт». 5.3. В окне «Выход в начальную точку» нажать кнопку «Да». Инструмент переместится на 1 мм по оси X для компенсации разгона головки. 5.4. В окне «Установка зазора» нажать кнопку «Продолжить». Далее необходимо установить зазор с пульта управления. 5.5. На компьютере в окне «Начать гравирование» нажать кнопку «Да». Станок начнет гравировать изображение. Во время работы на экране программы «GRAVE» по изображению перемещается курсор, который показывает текущее положение инструмента. В разделе «Информация о процессе» в нижней части программы «GRAVE» параметр «Время» показывает, сколько времени осталось до конца работы. Информация о времени представлена в виде: «Время с момента старта» (час:мин:сек) + «Осталось времени до конца» (час:мин) = «Общее время» (час:мин).
