Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» Кафедра технологии машиностроения, металлообрабатывающих станков и комплексов С. В. Каменев, К. В. Марусич, Е. В. Перепелкина ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КООРДИНАТНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ WENZEL XORBIT 55 Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» в качестве методических указаний для студентов, обучающихся по программам высшего профессионального образования по направлениям подготовки 151900.62 Конструкторско- технологическое обеспечение машиностроительных производств и 221000.62 Мехатроника и робототехника Оренбург 2013 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» УДК 621.01:681.2.08(076.5) ББК 34.41я7+34.9я7 К 18 Рецензент – доцент, кандидат технических наук А. И. Сергеев Каменев, С. В. К 18 Изучение конструкции и программного обеспечения координатно- измерительной машины Wenzel XOrbit 55: методические указания к практическим занятиям / С. В. Каменев, К. В. Марусич, Е. В. Перепел- кина; Оренбургский гос. ун-т. – Оренбург: ОГУ, 2013. – 25 с. В методических указаниях рассмотрены основы работы с координатно- измерительной машиной Wenzel XOrbit 55 и структура программного обеспе- чения Metrosoft Quartis. Методические указания предназначены для проведения практических за- нятий по дисциплинам «Технические измерения и приборы» и «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов направлений подготовки 151900.62 Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств и 221000.62 Мехатроника и робототехника всех форм обучения. Методические указания подготовлены в рамках проекта «Совершенство- вание подготовки кадров для приоритетных направлений развития эко- номики Оренбургской области на основе кластерной модели» УДК 621.01:681.2.08(076.5) ББК 34.41я7+34.9я7 © Каменев С. В., Марусич К. В., Перепелкина Е.В., 2013 © ОГУ, 2013 2 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Содержание 1 Практическая работа №1. Основы работы с координатно-измерительной машиной Wenzel XOrbit 55..................................................................................................................4 1.1 Область применения и технические характеристики машины................................4 1.2 Особенности конструкции машины............................................................................5 1.3 Особенности пульта управления машиной................................................................7 1.4 Порядок включения машины.....................................................................................11 1.5 Контрольные вопросы ................................................................................................12 2 Практическая работа №2. Структура программного обеспечения Metrosoft Quartis..13 2.1 Структура программы.................................................................................................13 2.2 Рабочее пространство .................................................................................................13 2.3 Кнопка Metrososft........................................................................................................14 2.4 Окно элементов ...........................................................................................................21 2.5 Окно состояния............................................................................................................22 2.6 Контрольные вопросы ................................................................................................24 Список использованных источников..............................................................................25 3 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 1 Практическая работа №1. Основы работы с координатно- измерительной машиной Wenzel XOrbit 55 Цель работы: ознакомление с назначением и техническими характеристиками координатно-измерительной машины, изучение особенностей ее конструкции и управления в ручном режиме работы, порядка ее включения и выключения. 1.1 Область применения и технические характеристики машины Координатно-измерительная машина Wenzel XOrbit 55 [1] предназначена для измерения линейных и угловых размеров, отклонений формы и расположения по- верхностей деталей различной геометрической формы, используемых в различных отраслях машиностроения. Работа машины основана на координатных измерениях, т.е. поочередном измерении координат некоторого числа точек на поверхности де- тали и последующей их математической обработки для определения погрешностей нормируемых геометрических параметров. Основные технические характеристики машины приведены в таблице 1 Таблица 1 – Технические характеристики координатно- измерительной машины Wenzel XOrbit 55 Наименование показателя Значение 1 2 Ось X Ось Y Ось Z Пределы измерений по осям, мм 500 700 500 Размеры рабочей поверхности стола, мм 800×1500 Масса машины, кг 1250 Допускаемая масса детали, кг 300 Объемная погрешность измерения, мкм 2,3 + L/300 мм 4 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Продолжение таблицы 1 1 2 Диапазон рабочих температур, °C 15 – 30 Диапазон температур, при котором 18 – 22, при обеспечивается заявленная погрешность скорости изменения не измерения, °C более 1°C/ч Относительная влажность, % 40 – 70 Максимальная скорость перемещения Джойстик ЧПУ рабочих органов, мм/с 100 300 1.2 Особенности конструкции машины Основой координатно-измерительной машины (рисунок 1.1) является прямо- угольный массивный стол, изготовленный из шлифованного природного гранита. Стол закреплен на стальной сварной станине, на которой предусмотрены регулиро- вочные винты для выравнивания рабочей поверхности стола. Для уменьшения влия- ния вибраций, которые могут передаваться машине извне через фундамент, между столом и станиной размещены специальные эластомерные демпферы. На столе на- ходятся две аэростатические направляющие, выполненные за одно целое со столом. Одна из направляющих, имеющая призматическую форму, является основной и закрыта кожухом, защищающим ее от внешних воздействий. Вторая направляю- щая является вспомогательной и фактически представляет собой просто участок ра- бочей поверхности стола. По направляющим перемещается портал (ось Y), пред- ставляющий собой две литые пустотелые стойки, связанные между собой гранитной поперечиной. В стойке, перемещающейся по призматической направляющей, смон- тирован сервопривод и два комплекта из трех аэростатических опор, поддерживаю- щих стойку при ее перемещении. Вторая стойка при ее перемещении поддерживает- ся одной аэростатической опорой, установленной в этой стойке. Вдоль поперечины перемещаются салазки (ось X), относительно которых пе- ремещается гранитная пиноль (ось Z). Плавный ход этих элементов при перемеще- нии так же обеспечивается сервоприводами и аэростатическими направляющими. Для того чтобы предотвратить заклинивание пиноли используется пневматический 5 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» противовес на основе пневмоцилиндра с высокоточным регулятором давления. Пневмоцилиндр и сервоприводы закрыты защитным металлическим кожухом, уста- новленным на салазках машины. Величины перемещений портала, салазок и пиноли контролируются при помощи оптических линейных энкодеров, соответственно ус- тановленных на столе, поперечине и пиноли машины. Во избежание поломки маши- ны при перемещении ее подвижных узлов используются конечные выключатели, ограничивающие величины этих перемещений. Рисунок 1.1 – Конструкция координатно-измерительной машины Wenzel XOrbit 55 На пиноли установлена измерительная система, состоящая из измерительной головки PH10T фирмы Renishaw и тактильного датчика TP200 с чувствительным 6 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» элементом в виде щупа. Головка имеет возможность поворота в двух координатных плоскостях машины, а именно в плоскостях XOY и YOZ. Датчик, установленный в головке является быстросъемным и удерживается при помощи постоянного магнита. Соответствующий интерфейс обеспечивает электропитание датчика и его связь с другими компонентами измерительной системы и блоком управления машины. Для обеспечения нормальной работы аэростатических направляющих и про- тивовеса пиноли служит пневмостанция, смонтированная на станине машины. Она состоит из главного распределительного клапана, в который компрессором нагнета- ется сжатый воздух, системы манометров и предохранительных клапанов, контрол- лера давления, а также системы очистки и поддержания постоянного давления сжа- того воздуха. Данная система, в свою очередь, состоит из двух фильтров (грубой и тонкой очистки), предохранительного клапана и манометра. Управление машиной осуществляется при помощи специального контроллера WPC 2040, который позволяет перемещать узла машины как вручную с использова- нием джойстика на пульте управления, так и в автоматическом программном режи- ме. Контроллер соединен с компьютером, оснащенным соответствующим про- граммным обеспечением Metrosoft Quartis, которое служит для визуализации, обра- ботки, хранения и вывода на печать результатов измерений. 1.3 Особенности пульта управления машиной При работе машины в ручном режиме перемещение ее рабочих органов про- изводится при помощи пульта управления HT 400 (рисунок 1.2). Для этой цели на пульте установлен джойстик, позволяющий плавно перемещать узлы машины по любой из трех доступных осей [2]. Наряду с управлением рабочими органами по осям, пульт управления через джойстик можно использовать как обычную компью- терную мышь, и с ее помощью управлять программой обработки результатов изме- рений, если эта функция активирована на персональном компьютере. 7 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Рисунок 1.2 – Пуль управления HT 400 Основные элементы управления, доступные на пульте, представлены: кнопкой аварийного выключения, джойстиком, поворотной ручкой регулировки скорости и пленочной клавиатурой. Кнопка аварийного выключения служит для выключения приводов рабочих органов машины по осям в аварийных ситуациях. При ее нажатии все перемещения немедленно останавливаются, и питающее напряжение сервоприводов отключается. Аварийный выключатель действует также и во время выполнения программы ЧПУ. Джойстик в зависимости от включенного режима работы может выполнять следующие функции: - перемещать рабочие органы машины по активным осям координат; - перемещать указатель мыши на мониторе в окне Metrosoft Quartis. 8 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» При использовании джойстика для перемещения органов машины его откло- нение вверх (в соответствии с рисунком 1.2) приводит к перемещению портала в по- ложительном направлении оси Y, отклонение вправо – к перемещению салазок в положительном направлении оси X, вращение по часовой стрелке – к перемещению пиноли в отрицательном направлении оси Z. Поворотная ручка регулировки скорости позволяет изменять возможную ско- рость перемещения рабочих органов от 0 (крайнее левое положение) до 100 % (край- нее правое положение). Клавиатура содержит 18 клавиш, обозначенных порядковыми номерами на рисунке 1.2, каждая из которых выполняет определенную функцию. Клавиша 1 дублирует левую кнопку мыши (даже при включенном управлении перемещением органов машины по осям). Клавиша 2 дублирует правую кнопку мыши (даже при включенном управлении перемещением органов машины по осям). Клавиша 3 представляет собой сенсорный переключатель, при помощи которого можно изменять ориентацию пульта управления относительно трехкоор- динатной измерительной машины в зависимости от места нахождения оператора. При каждом нажатии на переключатель направление ориентации изменяется на 90° по часовой стрелке. Индикация текущего положения пульта управления относи- тельно машины осуществляется при помощи четырех светодиодов в углах клавиши (рисунок 1.3). Клавиши 4 и 6 предназначены для включения/выключения управления рабочими органами по осям. При включенном управлении осей (горит светодиод JOY) можно активировать и деактивировать отдельные оси с помощью клавиши ак- тивации (X, Y, или Z). 9 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Рисунок 1.3 – Ориентация пульта управления и индикатор ориентации Клавиша 5 является клавишей переключения регистра (клавиша Shift). При одновременном нажатии с ней какой-либо функциональной клавиши пульта включается альтернативная функция этой клавиши. Кроме того, использование со- четания этой клавиши с одной из клавиш активации осей (X, Y, или Z) включает тормоз соответствующей оси. Клавиши 7, 8 и 9 служат для активации либо деактивации осей X, Y и Z соответственно. Когда ось находится в активном состоянии, в верхнем правом углу соответствующей клавиши горит оранжевый светодиод, погашенный в ее неактивном состоянии. При неактивной оси перемещение рабочего органа маши- ны по этой оси невозможно. 10