Виготовлення деталі "Вал 210.
022"

Тип работы:
Дипломная
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

зміст

вСТуп

1 ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗДІЛ

1.1 Аналіз деталі

1.2 Хімічний склад матеріалу деталі

1.3 Спосіб одержання заготівки

1.4 Маршрут обробки деталі (попередній)

1.5 Вибір металообробного обладнання

1.6 Вибір верстатних пристосувань

1.7 Вибір ріжучого інструменту і його характеристика

1.8 Визначення (по нормативах) режимів різання

1.9 Складання маршруту обробки деталі

1. 10 Складання програми і карти налагодження верстата з ЧПК

2 Конструкторський розділ

2.1 Структурна схема ПЧПК 2С42−65

2.2 Структура субблоку SB-059

2.3 Адресний простір

2.4 Логічний аналіз схеми

2.5 Аналіз методів діагностики субблоку

2.6 Перевірка з використанням штатних засобів

3 СПЕЦІАЛЬНИЙ РОЗДІЛ

3.1 Проектування стендової апаратури контролю

3.2 Складання алгоритму пошуку несправностей

4 ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ РОЗДІЛ

4.1 Організація оснащення робочого місця електромеханіка

4.2 Техніка безпеки на робочому місці електромеханіка

4.3 Протипожежні заходи, охорона праці й навколишнього середовища на робочому місці електромеханіка

5 ЕКОНОМІЧНИЙ РОЗДІЛ

5.1 Визначення трудомісткості технічного обслуговування й ремонту верстата з ЧПУ

5.1 Розрахунок чисельності персоналу зайнятого техобслуговуванням і ремонтом верстата з ЧПУ

5.2 Визначення фонду оплати праці персоналу

Висновки

Перелік посилань

Додатки

вСТуп

В даний час у виробництво вводиться багато нового устаткування з програмним управлінням. Його освоєння і настройка вимагають від обслуговуючого персоналу широкого круга знань в різних областях техніки. Налагоджувальник повинен уміти виявляти недоліки в програмах, що управляють, і коректувати їх, добиваючись при мінімальних витратах часу якнайкращих результатів по продуктивності і точності обробки.

Налагоджувальник повинен в найкоротші терміни відшукати причину несправності і прийняти заходи до її усунення своїми силами або із залученням фахівців з відповідних служб. Налагоджувальник повинен уміти програмувати роботу верстатів і роботів, читати зміст програми, що управляє, по перфострічці, добре розбиратися в супровідній технологічній документації, знати управління більшістю верстатів і роботів певного типу, уміти користуватися кресленнями і схемами механічних, гідравлічних, електричних і електронних пристроїв, знати методи і прийоми технічного обслуговування, що гарантують надійність устаткування.

Високий рівень підготовки налагоджувальників повинен передбачати отримання ними глибоких теоретичних знань по основах технології машинобудування, теорії різання, проектуванні і експлуатації ріжучого інструменту, теорії взаємозамінюваності, програмування обробки на верстатах з ЧПУ, розрахункам деталей машин і механізмів верстатів з ЧПУ, по прийомах настройки і обслуговування верстатів з ЧПУ.

Розділи дипломного проекту розраховані на поглиблення знань студентів по всьому комплексу перерахованих вище напрямків. Окремо необхідно приділити увагу питанням техніки безпеки при експлуатації устаткування з ЧПУ. Для організації робочого місця спеціаліста по технічному обслуговуванню верстатів з ПУ виконати необхідні розрахунки з планування і комплектації. В економічному розділі виконати розрахунки затрат на експлуатацію верстатів з ПУ.

1 ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗДІЛ

1.1 Аналіз деталі

Деталь «Вал 210. 022» являється тілом обертання, що складається з поверхонь циліндричної форми різних діаметрів, які можна одержати шляхом чорнового, чистового точіння та шліфування. Поверхні вала в основному виконуються по високому квалітету (шостому) точності і вимагають заключної операції -шліфування.

Деталь «Вал 210. 022» відноситься до деталей класу «Вал». В деталі виконуютьcя пази 8Н12 на поверхні Ш56h8. Також виконується операція різьбонарізання на поверхні Ш44 з шагом 2. Деталь виготовляється із сталі 45 ГОСТ 1050–88 та піддається закалюванню на ТВЧ пристроях до НRC 41. 45. Деталь представлено на кресленні ДП. ОВ. 00. 01. 03. КД

1.2 Хімічний склад матеріалу деталі

Межа витривалості ф-1, Мпа — 157

Технологічні властивості:

Температура кування °С: початка — 1250, кінця — 700. Перетин до 400 мм охолоджується на повітрі.

Конструкційна вуглецева якісна сталь 45 ГОСТ 1050–88 [2].

Таблиця 1. 1-Температура критичних крапок °С

Ac1

Ac3 (Acт)

Ar3 (Ar3cт)

Ar1

Mn

730

755

690

780

350

Таблиця 1. 2-Хімічний склад % [по ГОСТ 1050–88].

З

Si

Mn

Cr

S

P

Cu

Ni

As

не більш

0,42…0,5

0,17…0,37

0,5…0,8

0,25

0,04

0,035

0,25

0,25

0,08

Таблиця 1. 3-Механічні властивості прокату.

ГОСТ

Стан постачання

Перетин

мм

дВ

д5 (д4)

ш

Мпа

%

не менше

1050-

88

Сталь гарячекатана, кована, така, що калібрується і сріблянка 2-ої категорії після нормалізації.

25

зразки

600

640

16

6

40

30

Межа витривалості ф-1, Мпа — 157

Технологічні властивості:

Температура кування °С: початка — 1250, кінця — 700. Перетин до 400 мм охолоджується на повітрі.

Зварюваність — погана. Спосіб зварки: РДС і КРС. Необхідний підігрів і подальша термообробка.

Оброблюваність різанням — в гарячекатаному стані при 170…179 НВ і дВ=640 Мпа КVтв. ск. =1; КVд. ст. =1 Флокеночутливість — малочутлива. Схильність до відпускної крихкості - не схильна.

1.3 Спосіб одержання заготівки

Спосіб одержання заготовки залежить від таких факторів:

конструкції деталі;

матеріалу деталі;

технічних вимог на деталь;

типу виробництва.

В умовах ремонтного виробництва доцільно вибрати прокат відповідного діаметру

Розрахункові розміри для заготівки визначають по формулах:

Dр= Dн + 2Zо і Hр = Hн +Zо (1.1)

де Dр — розрахунковий діаметр заготівки, мм

Dн — номінальний діаметр оброблюваної поверхні деталі, мм

Hр — розрахунковий розмір оброблюваної поверхні, мм

Hн — номінальний розмір, мм.

Відповідно до [3] (табл. 3. 12) визначаю припуски для обробки торців деталі. Для Ш50-Ш120мм при довжині L=350мм припуск складає 2Zо=2,4 мм (для двох торців).

Hр = Hн +2Zо=350+2,4=352,4 мм.

припуски на обробку поверхні Ш65. Проміжні припуски на обробку зовнішніх циліндрових поверхонь ([3] (табл. 3. 13) для номінальних розмірів Ш50−80 мм при розрахунковій довжині 250−400мм складає:

— чорнове точіння: 2Zо = 4,5 мм

— чистове точіння: 2Zо = 2,0 мм

-шліфування: 2Zо = 0,5 мм

З урахуванням відхилень матимемо розміри:

Ш65+4,5+2,0+0,5=Ш72мм

По табл.3. 14(з урахуванням заданого креслення деталі) визначаю вид прокату для сталі звичайної точності

Круг

Допускаємі відхилення: верхні- +0,5, нижні- -1,1;

Технічні умови на заготівку:

1. Кривизна заготовки не повинна перевищувати 0,5% довжини;

2. Кривизна відрізаної сторони не повинна перевищувати 0,1 Dз

Визначаю вагу заготівки. Заготівка має об'єм:

Vз= Ч Lз, де (1. 2)

D- діаметр заготовки;

Lз — довжина заготовки.

Vз= =1556(см3)

Вага заготовки:

Рз=qЧVз, (1. 3)

де q-питома вага;

Рз=qЧVз=0,785Ч1556=12,2 кГ.

Коефіцієнт використання матеріалу:

Км=, (1. 4)

де Рд- вага деталі;

Рз- вага заготівки.

Км= = =0,62

Заготовку представлено на кресленні ДП. ОВ. 00. 01. 03. КЗ

1.4 Маршрут обробки деталі (попередній)

Перед проектуванням операцій механічної обробки і вибором устаткування аналізуємо варіанти маршруту обробки деталі. На початку механічної обробки виконується термічна обробка-нормалізація.

Підрізати торці та зацентрувати заготовку можливо на фрезерно-центрувальному верстаті МР73М. Обробка основних поверхонь виконується на токарному верстаті з ЧПК 16Б16Т1. Обробити пази можливо на вертикально- фрезерній операції. Операція шліфування виконується на кругло-шліфувальному верстаті 3М151.

Маршрут обробки деталі «Вал 150. 054»:

005. Порізочна

010. Термічна

015. Фрезерно-центрувальна. МР73М.

020. Токарна з ЧПК. 16Б16Т1

025. Вертикально-фрезерна. 6Р12

030. Кругло-шліфувальна. 3М151

1.5 Вибір металообробного обладнання

005. Порізочна СЛП 85−30

— найбільший діаметр різання 300

— кут нахилу пили ±60°

— точність різання ±0,1

— швидкість різання, мм/хв 0−500

— регулювання швидкості різання Б/с

— потужність приводу головного руху, кВт 2

— габаритні розміри:

— Довжина 1200

— ширина 800

— висота 1200

— маса, кг 1000

015. Фрезерно-центрувальна МР73М.

— діаметр оброблюваної заготівки, мм до125

— довжина оброблюваної заготівки, мм 500−1250

— число швидкостей шпінделя фрези 6

— межі чисел обертів фрези, хв-1 125−712

— найбільший хід головки фрези, мм 220

— межі робочих подач фрези, мм/хв 20−400

— межі чисел обертів свердлувального шпінделя, хв-1 238−1125

— хід свердлувальної головки, мм 75

— межі робочих подач свердлувальної головки, мм/хв 20−300

— потужність електродвигунів, кВт

фрезерної головки 7,5/10

свердлувальної головки 2,2/3

020. Токарна з ЧПК. 16Б16Т1.

— найбільший діаметр оброблюваного виробу над станиною, мм 320

— найбільша довжина встановлюваного виробу, мм 750

— межі частот обертання шпинделя, об/хв (регулювання безступінчате)

1 діапазон 20−700

2 діапазон 80−2800

— межі величин подач, мм/об:

Подовжніх 0,10−20,47

Поперечних 0,005−10,13

— швидкість швидких ходів, мм/хв:

Подовжніх 8000

Поперечних 5000

— дискретність переміщень, мм:

Подовжніх 0,01

Поперечних 0,005

— кількість позицій автоматичної поворотної різцевої головки… 8

— найбільший момент на шпинделі, Н·м 480

— маса верстата, кг 2620

— система ОСУ «Електроніка НЦ-31»

— потужність приводу, кВт 11

— потужність і момент двигунів подач, кВт 1,7(13)

025. Вертикально-фрезерна. 6Р11

— розміри робочої поверхні столу

(довжина Ч ширина), мм 1000Ч250

-найбільше переміщення столу, мм

Подовжнє 630

Поперечне 210

-подача столу, мм/хв

Подовжнє 25−800

Поперечне 25−800

— частота обертання шпінделя, хв-1 50−1600

— потужність головного двигуна, кВт 5,5

030. Кругло-шліфувальна. 3М151

— найбільший діаметр встановлюваної деталі, мм 200

— найбільша довжина деталі, мм 700

— діаметр заготівки шліфованої з активним контролем, мм 85

— частота обертання заготівки об/хв 50−500

— швидкість шліфувального круга, м/с 50

— робочі подачі шліфувальної бабки для:

попередньої обробки 0,2−1,2

остаточної обробки, мм/хв 0,1−0,6

доводочні, мм/хв 0,02−0,12

— швидкість переміщення столу, м/хв 0,05−5

— габаритні розміри, мм 4950Ч2400Ч2170

1.6 Вибір верстатних пристосувань

Вибір верстатних пристосувань здійснюється по операціях.

005. Порізочна СЛП 85−30

Лещата верстатні з механізованим приводом 7200−0207.

Базування заготівки по зовнішньому діаметру Ш75та торцю.

015. Фрезерно-центрувальна. МР73М.

Лещата верстатні з механізованим приводом 7200−0207.

Базування заготівки по зовнішньому діаметру Ш75та торцю.

020. Токарна з ЧПК. 16Б16Т1

Центр обертаючий, А — 1 — 2 — НП ЧПК ГОСТ 8742– — 87

Повідковий торцевий патрон ІЛУЄ 7162−4004. 000

Базування заготівки по осі симетрії та торцю.

025. Вертикально-фрезерна. 6Р12

Лещата верстатні з механізованим приводом 7200−0207.

Базування заготівки по зовнішньому діаметру Ш64,5−0,5 та торцю.

030. Кругло-шліфувальна. 3М151

Центр обертаючий, А — 1 — 2 — НП ЧПК ГОСТ 8742– — 87

Повідковий торцевий патрон ІЛУЄ 7162−4004. 000

Базування заготівки по осі симетрії та торцю.

1.7 Вибір ріжучого інструменту і його характеристика

005. Порізочна СЛП 85−30

1. Встановити заготівку. Закріпити.

2. Відрізати заготовку Ш75мм на довжину 352,4±1,0 мм.

Пила стрічкова 2500Ч25Ч1,2

015. Фрезерно-центрувальна. МР73М.

1. Встановити заготівку. Закріпити.

2. Фрезерувати торці поверхні Ш75мм.

Фреза торцева з тригранними пластинами по ТУ 2−035−910−83.

3. Засвердлити центровочні отвори

Свердло 035−2317−0101 ОСТ2І20 — 5 — 80

020. Токарна з ЧПК 16Б16Т1

1. Встановити заготівку. Закріпити.

2. Точити поверхню Ш42,5 на довжину 49 мм; Ш62,5 на довжину 30 мм; Ш67 на довжину 161 мм; Ш42,5 на довжину 61 мм; Ш67,5 мм на довжину 32 мм (попередньо).

Чорнове точіння

Різець CSBPR 2525 M12 — H3 T5K10 ГОСТ 26 611– — 85 (правий)

Різець CSBPL 2525 M12 — H3 T5K10 ГОСТ 26 611– — 85 (лівий)

3. Точити поверхню Ш40,5 на довжину 50 мм; Ш60,5 на довжину 31 мм; Ш64,5−0,5 на довжину 162 мм; Ш40,5 на довжину 62 мм; Ш65,5 мм на довжину 33 мм (остаточно). Точити 4 фаски 1Ч450. 2 канавки b=3мм в розмір Ш39,5 і 3 канавки b=5мм в розмір Ш59 та 64

Чистове точіння

Різець контурний з ц= 930, з ромбічною пластиною з твердого сплаву.

Різець PDINR 2525 M12 T30K4 TУ 2 — 035 — 082 — 82 (правий)

Різець PDINL 2525 M12 T30K4 TУ 2 — 035 — 082 — 82 (лівий)

4. Точити 2 канавки b=3мм в розмір Ш39,5 і 3 канавки b=5мм в розмір Ш59 та Ш64

Різець токарний для обробки зовнішніх канавок по ОСТ 2І10−7-84

Різець 035−2126−1183 Т15К6

025. Вертикально-фрезерна. 6Р12

1. Встановити заготівку. Закріпити.

2. Фрезерувати два пази 12Р9 довжиною 45 мм на розмір 5+0,2;

Фреза кінцева із Р6М5 035−2223−0101 ОСТ-2І62−75

030. Кругло-шліфувальна. 3М151

1. Встановити заготовку. Закріпити.

2. Шліфувати поверхні до Rа=0,40 поверхні: Ш40,5 на довжину 50 мм до Ш40Js6; Ш60,5 на довжину 31 мм до Ш60Js6; Ш65,5 мм на довжину 33 мм до Ш65Js6;

Круг ПП 50 2010 25А СМ-5-К ГОСТ 2424–83

1.8 Визначення (по нормативах) режимів різання

015 Токарна з ЧПК. 16Б16Т1

1. Встановити заготівку. Закріпити.

2. Точити поверхню Ш42,5 на довжину 49 мм; Ш62,5 на довжину 30 мм; Ш67 на довжину 161 мм; Ш42,5 на довжину 61 мм; Ш67,5 мм на довжину 32 мм (попередньо).

Глибина різання чорнового проходу:

2Zо = 4,5 мм Zо = 2,25 мм

Призначаємо подачу (по табл. 17) при обробці сталі твердосплавним різцем з радіусом вершини r=1 мм (х> 50 м/мін)

S=1,0−1,2 мм/об Приймаємо S=1,0мм/об

Період стійкості різця Т=120хв.

Поправочні коефіцієнти на подачу в залежності від:

-головного кута в плані… Кs=1,0

-засобів кріплення деталі… Кs=1,0

-жорсткості верстату… Кs=1,0

-обробляємого матеріалу… Кs=1,0

Кінцева подача-S=1,0мм/об

Швидкість різання х=74м/хв. (по табл. 23)

Частота обертання шпінделя

n=, де (1. 5)

х- швидкість різання;

D -діаметр різання

n1==555хв. -1 для Ш42,5 nmax=555хв. -1

n2==380хв. -1 для Ш62,5 n2 =380хв. -1

n3==350хв. -1 для Ш67,5 nmin =350хв. -1

Потужність різання (по табл. 24) Nтабл=3,4кВт, коефіцієнт Кр=1,2

Nр =3,4Ч1,2=4,1кВт

Nшп=NдЧ?, де (6)

Nд=11кВт- потужність двигуна головного руху

?- к.п.д. механічної передачи

Nшп=NдЧ?= 11Ч0,9=9,9 кВт

Nріз< Nшп

Основний час

То=, де (7)

n-частота обертання шпінделя;

Sо-подача;

L=l±загальний шлях переміщення різця;

=2мм- величина врізання та перебігу;

і-кількість проходів.

для Ш42,5 і1==7,2(8)

для Ш62,5 і2==2,7(3)

для Ш67,5 і3==1,7(2)

L1=8Ч (30+62+2)=752мм

L2=3Ч (31+2)=99мм

L3=2Ч (195+2)=394мм

То1= = =1,36хв

То2= = =0,26хв

То3= = =1,13хв

То=То1+То2+То3=1,36+0,26+1,13=3,15хв.

3. Точити поверхню Ш40,5 на довжину 50 мм; Ш60,5 на довжину 31 мм; Ш64,5−0,5 на довжину 162 мм; Ш40,5 на довжину 62 мм; Ш65,5 мм на довжину 33 мм (остаточно). Точити 4 фаски 1Ч450

Глибина різання чистового проходу:

2Zо = 2,0 мм Zо = 1,0 мм

Призначаємо подачу (по табл. 19) при обробці сталі твердосплавним різцем S=0,25−0,35мм/об

Період стійкості різця Т=120хв.

Кінцева подача-S=0,3мм/об

Швидкість різання (по табл. 23) х=150 м/хв.

Частота обертання шпінделя:

n1===1180 хв. -1, для Ш40,5 nmax=1180хв. -1

n2===790хв. -1 для Ш60,5 n2 =790хв. -1

n3===730 хв. -1, для Ш65,5 nmін=730хв. -1

Потужність різання (по табл. 24):

Р=2,4 кВт Nріз< Nшп

Основний час:

То=;

і=1.

L1=(50+2)+(62+2)=116мм

L2=31+2=33мм

L3=350-(116+33)=201мм

То1= ==0,33хв.

То2= ==0,14хв.

То3= ==0,92хв.

4. Точити 2 канавки b=3мм в розмір Ш39,5 і 3 канавки b=5мм в розмір Ш59 та Ш64

Призначаємо подачу (по табл. 18) при обробці сталі твердосплавним різцем на діаметрі деталі до 200 мм при ширині В=4−10мм

S=0,1 мм/об

Визначаємо швидкість головного руху різання (по табл. 23)

х=134м/хв. Кх=1,0 для Т15К6

Частота обертання шпінделя

n1= = =1080хв. -1 для Ш39,5 nmax=1180хв. -1

n2= = =720хв. -1 для Ш59 n2=720хв. -1

n3= = =670хв. -1 для Ш64 nmін=670хв. -1

Визначаємо потужність (кВт) що витрачається на різання (по табл. 24)

N=2,9квт

Nріз< Nшп

Визначаю основний час:

— для Ш40,5

l1= =0,5 мм

L1=l1+=0,5+0,5=1мм

To1===0,01хв.

— для Ш59

l2= =0,75 мм

L2=l2+=0,75+0,5=1,25 мм

To2===0,02хв.

— для Ш64

l3= =0,75 мм

L3=l3+=0,75+0,5=1,25 мм

To3===0,02хв.

Загальний час на обробку канавок:

То=То1+То2+То3=0,01+0,02+0,02=0,05хв.

1.9 Складання маршруту обробки деталі

Таблиця 1. 4- Операційна карта для 020 Токарна з ЧПК. 16Б16Т1

Операція

Креслення деталі

1

2

А 015 Токарна з ЧПК

Б Токарний верстат з ЧПК 16Б16Т1

О.1. Встановити заготівку. Закріпити.

Т. Центр обертаючий, А — 1 — 2 — НП ЧПК ГОСТ 8742– — 87

Патрон ІЛУЄ 7162−4004. 000

О. 2. Точити поверхню Ш42,5 на довжину 49 мм; Ш62,5 на довжину 30 мм; Ш67 на довжину 161 мм; Ш42,5 на довжину 61 мм; Ш67,5 мм на довжину 32 мм (попередньо).

Т. Різець CSBPR 2525 M12 — H3 T5K10 ГОСТ 26 611– — 85 (правий)

Різець CSBPL 2525 M12 — H3 T5K10 ГОСТ 26 611– — 85 (лівий)

О. 3. Точити поверхню Ш40,5 на довжину 50 мм; Ш60,5 на довжину 31 мм; Ш64,5−0,5 на довжину 162 мм; Ш40,5 на довжину 62 мм; Ш65,5 мм на довжину 33 мм (остаточно). Точити 4 фаски 1Ч450

Т. Різець PDINR 2525 M12 T30K4 TУ 2 — 035 — 082 — 82 (правий)

Різець PDINL 2525 M12 T30K4 TУ 2 — 035 — 082 — 82 (лівий)

О. Точити 2 канавки b=3мм в розмір Ш39,5 і 3 канавки b=5мм в розмір Ш59 та Ш64

Т. Різець 035−2126−1183 Т15К6 ОСТ 2І10−7-84

О.7 Відкріпити деталь. Зняти.

Маршрут обробки деталі «Вал 150. 054»:

005. Порізочна

010. Термічна

015. Фрезерно-центрувальна. МР73М.

020. Токарна з ЧПК. 16Б16Т1

025. Вертикально-фрезерна. 6Р12

030. Кругло-шліфувальна. 3М151

1. 10 Складання програми і карти налагодження верстата з ЧПК

У даному розділі здійснюється складання УП і карти налагодження для токарного верстата з ЧПК 16К20Т1 з пристроєм оперативного ЧПК «Електроніка НЦ-31».

Програма складається із сукупності команд, які виконуються в певному порядку і визначають послідовність обробки.

Основне призначення буквених адрес:

N — номер кадру, приймає значення від 0 до 99. Формат N 03

G — підготовча функція. Формат G 02

Таблиця 1. 5- Керуюча програма на операцію 015. Токарна з ЧПУ. 16Б16Т1

№ кадра

Кодування інформації

Зміст

переходу

1

2

3

1

M41

включення діапазону швидкостей

2

M3

включення правого обертання шпінделя

3

M7

включення охолоджуючої рідини

4

T1

поворот інструментальної головки в поз. 1

5

F100

подача по координатах 1,0 мм/об

6

G96 *

цикл постійності швидкості різання

7

P350*

nmin = 350 хв-1

8

P555

nmax = 555 хв-1

9

Z35000~*

швидкісне переміщення в початкову позицію з координатами X і Z

10

X7500 ~

11

G77 *

багатопрохідний цикл

12

X6750 *

кінцевий діаметр обробки (поз. 1)

13

Z -9500*

кінцева координата обробки (поз. 2)

14

P225

глибина різання

15

P40

величина скосу

16

G77 *

багатопрохідний цикл

17

X4250 *

кінцевий діаметр обробки (поз. 3)

18

Z-6100

кінцева координата обробки (поз. 4)

19

P225*

глибина різання

20

P40

величина скосу

21

Z 36 000~*

швидкісне переміщення по координатам X і Z в позицію зміни інструменту

22

X8000 ~

23

T2

поворот інструментальної головки в поз. 2

24

F100

подача по координатах 1,0 мм/об

25

G96 *

цикл постійності швидкості різання

26

P350*

nmin = 350 хв-1

27

P555

nmax = 555 хв-1

28

Z0~*

швидкісне переміщення в початкову позицію з координатами X і Z

29

X7550 ~

30

G77 *

багатопрохідний цикл

31

X6700 *

кінцевий діаметр обробки (поз. 1)

32

Z 24 100*

кінцева координата обробки (поз. 2)

33

P225*

глибина різання

34

P40

величина скосу

35

G77 *

багатопрохідний цикл

36

X6250 *

кінцевий діаметр обробки (поз. 3)

37

Z 8000*

кінцева координата обробки (поз. 4)

38

P225*

глибина різання

39

P40

величина скосу

40

G77 *

багатопрохідний цикл

41

X4250 *

кінцевий діаметр обробки (поз. 5)

42

Z 4900*

кінцева координата обробки (поз. 6)

43

P225*

глибина різання

44

P40

величина скосу

45

Z 36 000~*

швидкісне переміщення по координатам X і Z в позицію зміни інструменту

46

X8000 ~

47

T3

поворот інструментальної головки в поз. 3

48

F30

подача по координатах 0,3 мм/об

49

G96 *

цикл постійності швидкості різання

50

P730*

nmin = 730хв-1

51

P1180

nmax = 1180 хв-1

52

Z35000~*

швидкісне переміщення в початкову позицію з координатами X і Z

53

X4250 ~

54

X3800

переміщення в позицію 1

55

X4050−450

переміщення в позицію 2

56

Z -6200

переміщення в позицію 3

57

X6300

переміщення в позицію 4

58

X6550−450

переміщення в позицію 5

59

Z -3300

переміщення в позицію 6

60

X7500

переміщення в позицію 7

61

Z 36 000~*

швидкісне переміщення по координатам X і Z в позицію зміни інструменту

62

X8000 ~

63

T4

поворот інструментальної головки в поз. 4

64

F30

подача по координатах 0,3 мм/об

65

G96 *

цикл постійності швидкості різання

66

P730*

nmin = 730хв-1

67

P1180

nmax = 1180 хв-1

68

Z0~*

швидкісне переміщення в початкову позицію з координатами X і Z

69

X4250 ~

70

X3800

переміщення в позицію 1

71

X4050+450

переміщення в позицію 2

72

Z5000

переміщення в позицію 3

73

X5800

переміщення в позицію 4

74

X6050+450

переміщення в позицію 5

75

X6050+450

переміщення в позицію 6

76

Z8100

переміщення в позицію 7

77

X6450

переміщення в позицію 8

78

Z20800

переміщення в позицію 9

79

X6550

переміщення в позицію 10

80

Z +3500

переміщення в позицію 11

81

X7500

переміщення в позицію 12

82

Z 36 000~*

швидкісне переміщення по координатам X і Z в позицію зміни інструменту

83

X80000 ~

84

T5

поворот інструментальної головки в поз. 5

85

Z25500~*

швидкісне переміщення в початкову позицію з координатами X і Z

86

X6550 ~

87

X6400

переміщення в позицію 1

88

G4 *

затримка часу

89

P200

T=2с

90

X7550 ~

переміщення в позицію 2

91

Z 23 900 ~

переміщення в позицію 3

92

X6550 ~

переміщення в позицію 4

93

X6400

переміщення в позицію 5

94

G4 *

затримка часу

95

P200

T=2с

96

X6600 ~

переміщення в позицію 6

97

Z 7600 ~

переміщення в позицію 7

98

X6100~

переміщення в позицію 8

99

X5900

переміщення в позицію 9

100

G4 *

затримка часу

101

P200

T=2с

102

X8000~

переміщення в позицію 10

103

Z 36 000~

переміщення в позицію 0

104

T6

поворот інструментальної головки в поз. 6

105

Z28800~*

швидкісне переміщення в початкову позицію з координатами X і Z

106

X4050 ~

107

X3950

переміщення в позицію 1

108

G4 *

затримка часу

109

P200

T=2с

110

X7550 ~

переміщення в позицію 2

111

Z 4700 ~

переміщення в позицію 3

112

X4050 ~

переміщення в позицію 4

113

X3950

переміщення в позицію 5

114

G4 *

затримка часу

115

P200

T=2с

116

X4050 ~

переміщення в позицію 6

117

Z36000~*

швидкісне переміщення по координатам X і Z в позицію зміни інструменту

118

X8000 ~

119

M9

виключення охолоджуючої рідини

120

S0

виключення обертів шпінделя

121

M5

виключення приводів

122

M30

кінець програми

X, Z — геометричні дані по вісях в абсолютному значенні або приростах. Формат X +06; Z +06

S — частота обертання шпинделя.

Т — номер інструменту і коректора

М — допоміжна функція. Формат S 04; T 02; M 02

Р — команда переходу в групі команд передачі управління, формат Р06, Р03

F — функція подачі. Формат F 04; F06. Програма складається з урахуванням розрахункових даних по режимах різання і вибраному інструменті. У карті налагодження показані базування заготівки, тип і розміри затискних пристроїв і елементів, взаємне розташування заготівки і супорта, що знаходиться в нулі програми, типи ріжучих інструментів і їх прив’язки до позицій револьверної головки або гнізд магазина, координатні вильоти вершин інструментів. Карту налагодження верстата з 16Б16Т1 представлено на кресленні ДП. ОВ. 00. 01. 03. КН

2 Конструкторський розділ

2.1 Структурна схема ПЧПК 2С42−65

Пристрій ЧПК 2С-42 призначено для управління складними або багатоцільовими верстатами, оброблювальними центрами. По вигляду обробки геометричної інформації пристрій належить до класу контурно-позиційних систем ЧПК. Технічні характеристики системи приведені в таблиці 1.1.

Таблиця 2.1 — Технічні характеристики УЧПУ

Показник

Значення

Кількість керованих осей

8

Кількість одночасно керованих осей з лінійною інтерполяцією

4

Кількість одночасно керованих осей з круговою інтерполяцією

2

Швидкість подачі робочої

5 м/хв.

Швидкість швидкого ходу

15 м/хв.

Максимальне переміщення по осях

999,999 мм

Дискретність завдання переміщення

0,001 мм

Напруга живлення

380 В 50 Гц

Габаритні розміри

1786×670×440 мм

Пристрій ЧПК забезпечує світлову сигналізацію наявності напруги мережі, включений стан пристрою, вироблення акумуляторів, символьну індикацію з ПУ, ФЗП і КНМЛ, виведення інформації на БВСІ, перфоратор і на касетний накопичувач, забезпечує зв’язок з ЕОМ вищого рангу.

Конструктивно система ЧПУ поміщена в приладовий блок типу шафи, в якій є наступні вузли: логічний блок, блок ЕОМ, інтерфейси зв’язку з пристроями, блок стабілізаторів, фільтр мережевої, блок вентиляторів, сполучні кабелі, джгути і дроти, канали вихідних роз'ємів. Над вище переліченим розташовані ПУ, ФСУ, ПК.

Блок ЕОМ ЧПК 2С-42 побудований на базі ЕОМ «Електроніка МС1201», призначеною для вбудовування в технологічне устаткування. МІКРО-ЕОМ є системою функціональних пристроїв, зв’язки між якими здійснюються через канал обміну інформацією. Дана мікро-ЕОМ сумісна з ЕОМ класу «Електроніка», оскільки побудована на базі центрального процесора К1801ВМ2. Система ЧПК побудована по структурі, що дозволяє нарощувати можливості шляхом додавання додаткових пристроїв розроблених користувачем. Дана МІКРО-ЕВМ реалізує в системі ЧПУ алгоритм управління (сюди входить обслуговування зовнішніх пристроїв введення-виводу, обчислення траєкторій і швидкостей переміщення, видачу послідовності команд технологічного процесу, що управляють, і так далі).

СЧПК має наступні режими роботи:

1. Режим перевірки СЧПК за допомогою резидентних перевірочних тестів (РПТ). При включенні СЧПУ автоматично включається РПТ і йде діагностична перевірка СЧПК і об'єкту управління (перевіряється вміст осередків ОЗП, ПЗП, вміст осередків параметрів, стан вузлів, модулів, пристроїв електроавтоматик, вузлів робочих органів і так далі). При режимі перевірки за допомогою РПТ на індикаторах висвічуються адреси, що перевіряються, і код виявленої помилки.

2. Режим перегляду і редагування УП. У цьому режимі вводиться початкова адреса програми, що проглядається, або довільна адреса, з якої починається перегляд.

3. У СЧПК передбачений режим розмірної прив’язки інструменту до УП обробки, що дає можливість в УП врахувати конкретний виліт вершини ріжучої кромки щодо точок кріплення і конкретне положення оброблюваної поверхні в системі координат щодо інструментів, які проводитимуть обробку.

4. Режим введення і режим виводу використовується спільно, що дозволяє одночасно завантажувати УП в пам’ять СЧПК і, викликаючи з пам’яті на індикатор, проглядати окремих кадрів, фрагменти УП.

В структуру схема ЧПК в неї входять наступні блоки:

Розширювач каналу — призначений для збільшення здатності навантаження каналу МІКРО-ЕОМ, а також для організації пам’яті ємкістю більше 64 кБайт.

Розширювач каналу призначений для формування сигналів, що управляють, і для посилення сигналів адреси / даних.

Блок вхідних сигналів призначений для безконтактного прийому сигналів від верстата.

Блок вихідних сигналів призначений для безконтактної видачі сигналів на верстат.

АЦП адаптивного управління служить для перетворення аналогових сигналів адаптивного управління.

ЦАП приводу перетворить цифрові коди в аналогові сигнали і видає їх на виконавчі пристрої (на пристрої електроавтоматик і приводи).

АЦП датчиків служить для перетворення аналогових сигналів, отриманих від датчиків зворотного зв’язку, розташованих в технологічному об'єкті, в цифровий код УЧПУ.

Програмований таймер призначений для організації переривання процесора через рівні інтервали часу, визначувані програмно заданою величиною.

Джерело живлення призначене для перетворення мережевої напруги в постійну напругу живлення системи УЧПУ.

Інтерфейс пульта корекції призначений для зв’язку з пультом корекції. ПК призначений для набору і зберігання корекції по передбачених адресах.

Інтерфейс пульта управління призначений для зв’язку з пультом управління. ПУ призначений для введення інформації (програм, що управляють, текстових даних, для редагування інформації).

Інтерфейс зв’язку з БОСИ призначений для отримання сигналів від ЦП і перетворення їх у відеосигнал, що поступає на БОСИ.

БОСИ призначене для відображення символьної інформації, що видається з блоку зв’язку.

Інтерфейс ФСУ призначений для прийому даних з ФСУ і передач їх в ЦП.

ФСУ призначене для введення УП з перфострічки.

Інтерфейс перфоратора призначений для зв’язку перфоратора з каналом ЕОМ. Перфоратор призначений для перфорації тих, що поступають з каналу даних.

Інтерфейс ЕОМ вищого рангу призначений для зв’язку з ЕОМ вищого рангу.

ЕОМ вищого рангу призначена для управління при комплексній автоматизації технологічного устаткування.

Інтерфейс БМ БПК призначений для зв’язку з блоком множення і блоком перетворення код.

Інтерфейс КНМЛ призначений для зв’язку з касетним накопичувачем на магнітній стрічці.

КНМЛ призначений для зберігання архівних програм і бібліотечної інформації і виклику інформації по запитах.

ОЗП призначене для тимчасового зберігання різної інформації (програм, що управляють, проміжних результатів і так далі). Інформацію можна багато разів стирати і записувати знов.

ПЗП призначений для довготривалого зберігання інформації. З пристрою можна прочитувати інформацію нескінченне число разів, але записувати в ПЗП яку-небудь інформацію не представляється можливим.

/

2.2 Структура субблоку SB-059

Структурна схема субблоку інтерфейсу магістралі SB — 059 показана на рисунку 2.1.

Інтерфейс магістралі включає наступні функціональні вузли:

1. шинні формувачі DD1-DD4;

2. селектор адреси DD13. 1, DD7. 1, DD8. 1, DD14, DD15, DD16. 1;

3. регістри адреси DD22-DD24;

4. підсилювачі DD29-DD31;

5. буферні елементи DD7. 4−5, DD28. 1−2;

6. регістри даних DD5, DD6;

7. приймачі DD9-DD12;

8. регістр стану DD27. 1;

9. схема контролю роботи процесора DD283−4, DD7. 6, DD27. 2;

10. формувач СИП DD35. 2, DD35. 3, DD21. 2;

2.3 Адресний простір

При зверненні до блоку ЦП адресується до двох регістрів блоку, що мають адреси:

177 554-PC;

177 556-РД.

2.4 Логічний аналіз схеми

Логічний аналіз функціональних вузлів приймачів і шинних формувачів

Шинні формувачі (DD1-DD4), виконані на інтегральних схемах К589АП26, є паралельними двонаправленими приймачами для управління магістралями в цифрових обчислювальних пристроях і є чотирьохканальні

комутатори, що мають в кожному каналі одну шину тільки для прийому інформації, одну шину тільки для видачі інформації, і одну двонаправлену шину для прийому і видачі інформації.

Функціональний вузол шинних формувачів представлений на рисунку 2.3.

Напрям передачі шинних формувачів залежить від сигналів на входах ВК і УВ. На виході ВК «жорстко» заданий логічний нуль, таким чином напрям передачі залежатиме від сигналу на вході УВ. Напрям передачі від каналу В до С буде за наявності на вході УВ логічного нуля. Ця умова виконається за наявності сигналів ВВОД, ППР, СИП і сигналу з селектора адреси. Напрям передачі від каналу, А до В буде за наявності логічної одиниці на вході УВ.

Логічний аналіз функціонального вузла регістра даних

Регістр даних призначений для прийому інформації що поступає на магістраль верстата. Функціональний вузол регістра даних приведений на рисунку 2.4.

У даному субблоку регістр даних працює в режимі введення, оскільки на вході ВР «жорстко» заданий логічний нуль, також регістр даних проводить зберігання інформації такою, що поступає на магістраль верстата, оскільки на виході З «жорстко» задана логічна одиниця. Наявності логічного нуля на вході ВК1 і логічної одиниці на вході ВК2 означає те, що пристрій вибраний. Сигнал вибірки кристала використовується як синхросигнал для асинхронної установки стану вихідних буферних каскадів.

Рисунок 2.4 — Функціональний вузол регістра даних

Логічний аналіз функціонального вузла селектора адреси і дешифратора

/

/

Селектор адреса призначений для розшифровки адреса, виконаний на ІС DD7. 1, DD15, DD13.1 DD8. 1, DD14, DD16. 1, и дешифратор DD17. Функціональна схема селектора адреси і дешифратора показана на рисунку 2.5.

Нульовий логічний сигнал на виході селектора адреси (ІС DD15) указує на звернення до даного субблоку. Даний сигнал сформується на виході 8 ІС DD15 за умови, що на входах даної мікросхеми подадуться сигнали одиничного рівня. Далі сигнал вибірки блоку поступає на дешифратор адреси (ІС DD17) і дешифрується їм. Також на дешифратор поступають розряди КДА 01Н — КДА 06Н, які використовуються для вибору конкретного блоку.

Логічний аналіз функціонального вузла селектора адреси

/

/

Регістр адреси призначений для фіксації сигналів вибірки блоку з селектора адреси і адресних сигналів КДА 01Н — КДА 04Н. Регістр адреси виконаний на ІС DD22 — DD24 (К155ТМ7). Функціональна схема вузла регістра адреси показана на рисунку 2.6.

Сигнал вибірки конкретного блоку і адресні сигнали запам’ятовуються в регістрі адреси по сигналу К СИА Н (входу С1, С2). З регістра адреси сигнали управління і сигнали підадреси (А01 — А04) через буферні елементи поступають в магістраль робота.

Логічний аналіз функціонального вузла формувача сигналу К СИП Н

Схема формувача сигналу СИП призначена для формування сигналу К СИП Н. Виконана на ИС DD21. 2, DD35. 3, DD35.3. Функціональна схема формувача СИП показана на рисунку 2.7.

Сигнал К СИП Н сформується по сигналу К ВВОД Н, сигналу з регістра адреси і сигналу з схеми управління шинними формувачами. Резистор R10, конденсатори С36, С33 і діоди VD1, VD3 забезпечують затримку сигналу.

Логічний аналіз функціонального вузла схеми контролю роботи процесора

Схема контролю роботи процесора (DD28. 3−4, DD7. 6, DD27. 2) здійснює контроль процесора за умови відсутності перемички Е1. Функціональний вузол схеми контролю роботи процесора представлений на рисунку 2.8.

Суть контролю полягає в тому, що в програмному забезпеченні ЧПК закладено після кожного таймерного переривання повинне обов’язково слідувати звернення до верстатної магістралі, а отже після таймерного переривання повинен з’явитися сигнал вибірки інтерфейсу з селектора адреси. За відсутності такого звернення тригер DD27.2 залишиться в одиничному стані, і наступне таймерне переривання До ПРТ Н на виході 8 мікросхем DD28.4 сформує сигнал СБРОС, яке очистить всю магістраль.

2.5 Аналіз методів діагностики субблоку

Покроковий метод

При відшуканні несправностей в ЕОМ виконуваний нею машинний цикл покроково порівнюють із зразковим. До інформаційної і адресної шин випробовуваної системи під'єднують схему-клямку даних або логічний аналізатор. Підключений прилад служить для відстежування виконання програми системою. Як програма використовують прикладну або таку, що управляє програму. Застосовуючи покроковий метод, можна відстежувати і спеціальну тестову програму. Розрізняють два види покрокових випробувань: одиночні команди і одиночні цикли.

Для фіксації даних використовують послідовність D-тригерів або клямок, сполучену з інформаційною і адресною шинами випробовуваного блоку. Вихідні сигнали схем-клямок управляють дисплеєм. Дисплей зазвичай відображає інформацію в двійковій або шістнадцятирічній формі. Можна також фіксувати дані деяких ліній, що управляють, і рядків станів.

Для збору інформації в покроковому режимі можна використовувати і логічний аналізатор. Це прилад достатньо загального призначення. Основою логічного аналізатора є матриця пам’яті. Дані, що містяться в пам’яті, відображаються після закінчення збору інформації, і після введення її в пам’ять.

Переваги і недоліки:

Основною перевагою покрокового методу є те, що майже не потрібний ніякої попередньої підготовки, дозволяє прослідкувати послідовність формування сигналів циклів звернення до каналу.

Основний недолік — об'єм знань, необхідних для успішного застосування цього методу, той, що налагоджує винен досконально знати і розуміти всі команди процесора і роботу блоку; необхідність наявності схеми системи у того, що налагоджує; справність кожного елементу пам’яті перевірити можна, але це займе багато часу, що економічно не доцільно.

Тестовий прогін

Тестова програма зазвичай записує і прочитує одну або декілька кодових комбінацій в ОЗП. Зазвичай встановлюються і скидаються всі розряди. Вибрані комбінації, як правило, вважають достатньо хорошим випробуванням чутливості і кодовим комбінаціям. При деяких випробуваннях ОЗП можна виявити втрачені біти. Втрата бітів відбувається тоді, коли один або декілька розрядів встановлюються або скидаються із затримкою на декілька мілісекунд.

Перевага — швидкість локалізації джерела неполадок.

Недоліки: для визначення конкретного несправного елементу в більшості випадків, застосовувати цей метод не можна.

Комплекси діагностування

Комплекси діагностування об'єднують можливості логічних аналізаторів і генераторів слів; здатні подавати крізні дії на систему, що діагностується, збирати і аналізувати у відповідь реакції системи. Вони є не простим об'єднанням будь-яких логічного аналізатора і генератора слів, а мають режим, при якому генератор слів і логічний аналізатор, що входять до складу комплексу, функціонують як єдине ціле під загальним управлінням мікропроцесора, із загальним програмним забезпеченням, з узгодженими за часом розповсюдження сигналами. Для діагностики ОЗП комплекси діагностування використовувати недоцільно, оскільки це дороге устаткування, використовуване в спеціалізованих службах.

Найдоцільніше застосувати для діагностики ОЗП простій оцінний комплекс.

2.6 Перевірка з використанням штатних засобів

Традиційний підхід. При традиційному підході до обслуговування обчислювальних машин для визначення причин відмови застосовуються традиційні електронні прилади, як, наприклад, електронний вольтметр і осцилограф, і звичайні методи пошуку несправностей, наприклад шляхом подачі відповідних сигналів.

Переваги. Переваги такого підходу полягають в тому, що він не вимагає застосування спеціальної контрольно-вимірювальної апаратури. Не потрібно також ніякої попередньої підготовки. Цей підхід найчастіше застосовують тоді, коли для зведення завдання знаходження несправності до обстеження невеликої кількості елементів вже були використані інші методи.

Недоліки. Разом з тим цей метод володіє безліччю недоліків. Його дуже складно використовувати в пристрої ЧПУ. Традиційні методи відстежування сигналів від входу до виходу і від виходу до входу виявляються неспроможними за наявності зворотних зв’язків.

Цифрові прилади.

Прилади, призначені для обслуговування цифрових пристроїв, зазвичай є інструментами, що визначають придатність-непридатність. Вони сприймають логічні рівні і тимчасові співвідношення і дають висновок про їх істинність або помилковість.

Одним з таких приладів є логічний пробник. Це щодо недорогий ручний інструмент, що визначає логічні рівні. Дорожчі моделі дозволяють визначати «плаваючі» вузли. За допомогою логічного пробника можна виявляти короткі імпульси і зміни станів, а також визначати активні стани.

При традиційному підході до пошуку несправностей в цифрових пристроях логічний пробник істотно ефективніший за осцилограф, крім того, він набагато дешевший.

Іншим простим приладом для пошуку несправностей в цифровій апаратурі є логічний імпульсний генератор. Він дозволяє вводити послідовність імпульсів з малим коефіцієнтом заповнення в будь-який доступний вузол. Такими ж перевагами володіє ще один прилад для пошуку несправностей в цифрових системах. Це цифровий струмовий детектор. Він визначає відносний рівень струму. Застосовують його для знаходження закорочених логічних входів на інформаційних або адресних шинах. Крім того, його використовують для виявлення закорочених конденсаторів фільтрів джерел живлення, оскільки через них протікає великий струм.

Є і інші прилади, що дозволяють вимірювати частоту, період, тривалість переднього або заднього фронту і інші характеристики імпульсних сигналів. Це цифрові прилади, що володіють більшою точністю і простотою застосування, чим осцилографи.

3 СПЕЦІАЛЬНИЙ РОЗДІЛ

3.1 Проектування стендової апаратури контролю

Розробка структурної схеми пристрою діагностики

обробка деталь верстатний металообробний

Мікро ЕОМ побудована за модульним принципом. Згідно розробленій структурній схемі в мікро ЕОМ входять наступні модулі (функціональні вузли):

ЦП — центральний процесор — це електронний пристрій, виконаний у вигляді БІС або СБІС. Центральний процесор призначений для виконання арифметико — логічних операцій над даними і здійснення операцій обміну даними між пристроями ЕОМ і периферійними пристроями.

ЗУ — пристрій ЕОМ, що запам’ятовує, складається з оперативного пристрою (ОЗП), що запам’ятовує, і постійного пристрою, що запам’ятовує (ПЗП).

ОЗП — призначено для тимчасового (оперативного) зберігання інформації, забезпечує запис, зберігання і видачу інформації, що є робочими програмами і проміжними результатами цих програм, що мають тривалість циклу звернення, сумірну з тривалістю циклу виконання мікропроцесорних основних операцій.

ПЗП — призначено для постійного зберігання інформації, виконує ті ж функції, що і ОЗП за винятком програмного запису інформації, оскільки вже містить «ушиту» (на заводі-виготівнику) інформацію, що є тестовими програмами, константами, або іншими даними, залежними від призначення мікро ЕОМ і визначувані розробником. ПЗП забезпечує незруйновне зберігання інформації при відключеному джерелі живлення.

Загальна шина — групи ліній зв’язки, призначені для передачі інформації (що є сигналами адреса/ даних і сигнали ЦП, що управляють) між пристроями мікро ЕОМ. Для прийнятого способу організації (за модульним принципом) всі пристрої до магістралі підключаються однаково і для ЦП будь-який пристрій представляється як елементи пам’яті, що адресуються, завдяки чому не вимагається додаткових команд.

АК — адаптер каналу — є контролер, що забезпечує зв’язок і узгодження внутрішніх сигналів магістралі мікро ЕОМ з сигналами блоків сполучення (БС). Для управління БС і передачі блоку даних використовується контроллер цифрових виходів. Для прийому даних і запитів з БС призначений контроллер цифрових входів.

ПО — пульт оператора. Складається з контроллера клавіатури (КК), оброблювального інформацію, що проступає з клавіатури, і контроллера індикації (КИ), що формує сигнали для управління станом індикаторів.

Клавіатура призначена для введення даних, редагування програм, а також для завдання режиму роботи і ведення діалогу з ЕОМ.

Індикація призначена для візуального визначення режимів роботи ЕОМ, відображення інформації з входів/виходів керованих ЕОМ пристроїв і даних про виконання робочої програми.

Модуль ЦП

Оскільки мікропроцесор (ЦП) є головним функціональним вузлом в модулі ЦП, інші вузли модуля є додатковими і їх вибір залежить від конкретного ЦП, розробку схеми почнемо з вибору ЦП.

Як ЦП використовуємо мікросхему К1801вм1 прийнятого мікропроцесорного комплекту. К1801ВМ1 — однокристальний 16-розрядний мікропроцесор, призначений для обробки цифрової інформації в системах управління технологічними процесами, в контрольно-вимірювальній апаратурі і системах зв’язку, а також вирішення у складі ЕОМ інженерно-технічних і економічних завдань.

Вибір даного ЦП обумовлений наявністю уніфікованих інтерфейсів і системи команд «Електроніка-60», до процесора К1801вм1 розроблений ряд БІС, в який входить велика номенклатура периферійних пристроїв.

Структурна схема мікросхеми К1801вм1 показана на рисунку 9, умовне графічне позначення приведене на рисунку 10, тимчасова діаграма початкового пуску на рисунку 11, на рисунку 12 показана схема вузла початкового пуску ЦП.

До складу мікросхеми входять наступні основні функціональні блоки, об'єднані зв’язками, що інформаційно-управляють:

1. -16-розрядний операційний блок, що виконує операції формування адрес команд і операндів, логічні і арифметичні операції, зберігання операндів і результатів;

2. блок мікропрограмного управління, що виробляє послідовність мікрокоманд на основі коди прийнятої команди. У нім закодований повний набір мікрокоманд для всіх типів команд;

3. блок переривань, організуючий пріоритетну систему переривань ЦП. Виконує прийом і попередню обробку зовнішніх і внутрішніх запитів на переривання обчислювального процесу.

4. інтерфейсний блок, що виконує обміни інформацією між ЦП і пристроями, розташованими на системній магістралі. Здійснює арбітраж при операціях прямого доступу до пам’яті. У інтерфейсному блоці формується послідовність сигналів системної магістралі, що управляють;

5. блок системної магістралі, що зв’язує внутрішню магістраль ЦП із зовнішньою. У нім проводитися управління підсилювачами прийому і видачі інформації на суміщені виводи адрес і даних;

6. схема тактування — забезпечує синхронізацію внутрішніх блоків.

Призначення і нумерація виводів ЦП К1801ВМ1 приведене в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 — Призначення виводів ЦП К1801ВМ1

Вивід №

Позначення

Тип вибору

Функціональне призначення

1

2

3

4

1

CLC

Вх

Синхронізація

2

SACK

Вх

Підтвердження вибірки

3,6,26,27

SP

-

Резерв

4

DMGO

Вих

Надання прямого доступу

5

DMR

Вх

Вимога прямого доступу

7

SEL1

Вих

Вибірка 1-го регістра введення/виводу

8

SEL2

Вих

Вибірка 2-го регістра введення/виводу

9−20,22−25

AD0-AD15

Вх/вих

Розряди адреса/данных

21

GND

-

Загальний

28

BSY

Вих

Сигнал зайнятості каналу

29

DCLO

Вх

Аварія джерела живлення

30

ACLO

Вх

Аварія мережевого живлення

31−33

IRQ1-IRQ3

Вх-вих

Первий-третій запити радіального переривання

34

INIT

Вх/вих

Установка початкового стану

35

VIRQ

Вх

Вимога переривання

36

IAKO

Вих

Надання переривання

37

DOUT

Вих

Виведення даних (запис)

38

DIN

Вих

Введення даних (читання)

39

RPLY

Вх

Синхронізація пасивного пристрою

1

2

3

4

40

WTBT

Вих

Виведення байта (запис байта)

41

SYNC

Вих

Синзронізация активного пристрою

42

Ucc

-

Напруга живлення

Для режиму пуску ЦП при включенні живлення необхідно забезпечити тимчасову послідовність сигналів DCLO і ACLO представлену на рис 11. Після включення напруги живлення ЦП встановлюється сигнал INIT і чекає зняття сигналу DCLO. Після зняття сигналу DCLO відбувається формування значення лічильника команд (СЬК). У розряди 0 — 7 СЬК завантажується нульова інформація, в розряди 08 — 15 — інформація відповідних розрядів регістра введення/виводу, звернення до якого відбувається по сигналу SEL1.

Сигнал INIT є відповіддю ЦП на зігнав DCLO. Його використовують для установки периферійної частини системи в початковий стан. При введенні цього сигналу в ЦП відбувається скидання трігерів запиту радіальних переривань і блокування сигналу DMR.

Системна магістраль ЦП дозволяє адресувати 64К байта і організувати канал обміну інформацією, аналогічний каналу ЕОМ «Електроніка — 60», в якому зв’язок між двома пристроями здійснюється за принципом «активний — пасивний».

Нижче ілюструється обмін інформацією по системній магістралі в циклі «Введення». Тимчасова діаграма цього циклу приведена на рисунку 13. Межа над позначенням сигналу указує, що активним рівнем є низький рівень сигналу.

Порядок виконання операцій в циклі наступний:

Процесор виставляє адреса на шину адрес-даних і формує сигнал BSY. Сигнал BSY присутній при всіх циклах адресного обміну і прийомі вектора переривання. Низький рівень напруги на виході BSY свідчить про те, що ЦП захопив магістраль і здійснює обмін. Сигнал знімається після закінчення обміну.

Через час t1=T (Т — період тактових сигналів на вході CLC) процесор виставляє сигнал синхронізації обміну SYNC. По спаду SYNC зовнішній пристрій диференціює адресу, пізнає її і запам’ятовує потрібні для обміну розряди адреси. Пристрій якому належить встановлена адреса ставати веденим, через t2=0,5 Т процесор знімає адресу і виставляє сигнал читання інформації DIN, одночасно перемикаючи свої підсилювачі адрес-даних на прийом інформації. Ведений пристрій по сигналу DIN формує дані на шині адрес-даних і сигнал відповіді від пасивного пристрою RPLY. ЦП приймає дані від веденого пристрою і знімає сигнал читання інформації, а ведений пристрій після прийому фронту DIN завершує передачу даних зняттям сигналу RPLY. Потім ЦП знімає сигнали SYNC і BSY і цикл читання (введення) закінчується.

Тактовий генератор

Схема тактового генератора (ТГ) реалізується на трьох елементах І-НЕ, а також резисторах, які застосовуються для збудження кварцевого резонатора. Елемент D35.3 використовується як гальванічна розв’язка між тактовим генератором і навантаженням, щоб навантаження не впливало на роботу ТГ. ТГ призначений для завдання синхронізуючих імпульсів. Електрична схема ТГ приведена на рисунку 3.5.

Генератор відповідно до технічних вимог виробляє імпульси з частотою 4 Мгц. Виконаний на інтегральних схемах D35. 1, D35. 2, D35.3 і кварці BQ1.

Синхроімпульси, що генеруються, ТГ в ЦП використовуються для синхронізації роботи пристроїв МЕВМ. При подачі синхроімпульсів з виходу генератора на вхід CLC ЦП забезпечується видача сигналів управління: SYNC, DIN, DOUT, WTBT, RPLY. По сигналу RPLY дані приймаються або встановлюються на інформаційних входах. Цей сигнал видається активним пристроєм у відповідь на сигнали DIN і DOUT.

Шинні формувачі.

На основі даних попереднього підрозділу складемо структурну схему модуля ЦП (на рисунку 3. 6). Призначення функціональних блоків наступне:

Схема початкового пуску (СНП) на рисунку 12 запускає мікропроцесор у момент включення живлення за допомогою ланцюжка R1, C1. Ланцюжок R2, C2 служить для зрушення сигналу ACLO відносно DCLO.

Генератор (ТГ) на рисунку 3. 5, призначений для завдання частоти електричних імпульсів синхронізації роботи пристроїв.

Шинні формувачі (ШФ) є допоміжними пристроями. ШФ забезпечують оптимальний режим навантаження, здійснюючи посилення сигналів і двонаправлений обмін інформацією.

Мікросхема К555АП6 — шинний формувач (рисунок 3. 7) містить вісім двонаправлених шин і два входи дозволи, задаючі напрям передачі даних і перемикання стану виходів: ЕАВ (перемикання напряму каналів) і (перехід виходу каналу в стан Z). Управління по входах ЕАВ здійснюється відповідно до таблиці 3.2.

Таблиця 3.2 — Таблиця функціонування мікросхеми К555АП6

Вхід

Вихід

Н

Н

А-В

Вхід

Н

У

Вхід

В-А

У

х

Z

Z

Розподіл адресного простору

Об'єм адресного простору МЕВМ (рисунок 3. 8) визначається довжиною слова ЦП 1801 16-ти розрядів і складає 64 кб. У проектованому мною ДУ з 64 кб 8 кб займає ОЗП з адресами від 0 до 17 777, 16 кБ займає ПЗП з адресами від 20 000 до 57 777, адреси від 160 000 до 177 777 (8кб) — належать регістрам введення/виводу — область вікна, де розмістилися стандартні адреси 177 510 — цифрові виходи; 177 565 — аналогові входи; 177 562 — клавіатура; 177 560 — блок індикації, останні 32 кБ з адресами від 60 000 до 157 777 належать вільному адресному простору, за рахунок якого можна у разі потреби розширити об'єм ПЗП, ОЗП або використовувати в яких-небудь інших цілях.

У ОЗП присутня область відведена для векторів переривання — адреси від 0 до 376.

Функціональний вузол ОЗП

ОЗП (оперативний пристрій, що запам’ятовує) — енергозалежна пам’ять, що забезпечує запис, зберігання і прочитування інформації. У ОЗП записуються початкові дані, проміжні результати обчислень, результати обробки даних. Використовується два типи елементів, що запам’ятовують, статичні і динамічні. Доцільно використовувати ОЗП статичного типу, оскільки його схемна реалізація задовольняє технічним вимогам, простіше, а отже економічніше. Статичні елементи, що запам’ятовують, можуть зберігати інформацію необмежено довгий час при включеному живленні, вони прості в управлінні і порівняно дешеві.

ОЗП побудоване на мікросхемах К1809РУ1, оскільки даний тип мікросхем електрично і конструктивно сумісний з мікропроцесорним комплектом К1801. Статичне оперативне ЗУ К1809РУ1 забезпечує інформаційну ємкість 16 384 битий = 2 кб, організація 1Кг16 (число слів г числоразрядов). Час циклу 400 нс, вихідні рівні -ТТЛ-3 (2,4В/0,4В), напруга живлення — 5 В, споживана потужність — 0,4Вт. Структурна схема, що є прикладом реалізації статичних ОЗП (таких як К1809РУ1 і ін.), показана на, умовне графічне позначення на рис. 3.9.

Для проектованої МІКРОЕОМ використовуватиму 8кб/2кб = 4 мікросхеми ОЗП К1809РУ1.

До складу мікросхеми К1809РУ1 входять наступні функціональні вузли: статичний накопичувач інформації з організацією 32×32×16 бітний: координатні дешифратори x і у, що здійснюють адресацію до будь-якого з 1024 16-ти розрядних слів по 10-ти розрядному адресному коду; блок підсилювачів запису і читання інформації; два вхідні буферні регістри, службовці для прийому і запам’ятовування на час циклу адреси даних А1 — А10, адреси мікросхеми А11 — А15; регістр коди інформації, в яку перед початком роботи записується адреса мікросхеми (розряди D11 — D15) і службова інформація (розряди D5 — D10); формувач сигналу вибірки, що вирішує запуск ОЗП при збігу частини адресного слова А11, — А15 з кодом, що зберігається в службовому регістрі; формувач слова «Відповідь», вказуючий стан шини АD; формувач тактових імпульсів, що здійснює синхронізацію всіх вузлів ОЗП і керівник режимом запису.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой