Активный контроль заготовок до обработки. Блокирующие устройства

Устройства, контролирующие заготовки до процесса обработки, можно разделить на две группы: устройства, контролирующие параметры заготовок, и устройства, фиксирующие момент соприкосновения режущего инструмента с заготовкой.

Принцип работы устройств первой группы заключается в том, что по результатам измерения параметров заготовки (действительные припуски, механические свойства и др.), либо стабилизируются силы резания, либо поддерживается постоянным длительность цикла обработки (например, с увеличением припуска увеличивается черновая подача, а с уменьшением припуска- уменьшается).

Устройства второй группы в основном применяются на шлифовальных станках. Например, при шлифовании методом врезания, происходят следующие перемещения шлифовальной бабки: быстрый подвод, рабочая черновая подача, рабочая чистовая подача, быстрый отвод.

Желательно, чтобы переключение с холостого ускоренного перемещения шлифовальной бабки на черновую подачу происходило в момент прикосновения круга к заготовке. Если это переключение произойдет раньше, то круг не сразу начнет шлифовать, что снизит производительность обработки. Запоздалое переключение может вызвать повреждение детали и шлифовального круга. Момент соприкосновения круга с заготовкой фиксируется при помощи реле мощности или тока. Это реле включается в цепь электродвигателя привода круга. При соприкосновении круга с заготовкой увеличивается сила тока, поступающего из сети, в результате чего срабатывает реле и бабка переключается с ускоренного перемещения на черновую рабочую подачу.

Блокировка является простейшей формой активного контроля. Блокирующие устройства в отличие от подналадчиков не выполняют автоматической подналадки, а только останавливают станок, если вследствие износа инструмента или других причин размер деталей выходит за контрольные границы или если нужная обработка вообще не произведена, что бывает при поломке инструмента.

Принцип применения блокирующего устройства удобно рассмотреть на примере многорезцового токарного станка, установить на который подналадчик практически невозможно. Резцы многорезцового токарного станка изнашиваются неодинаково, подналадку для каждого резца необходимо производить отдельно. Автоматическое устройство для этой цели слишком сложно, поэтому идут по другому пути. Обработанная деталь автоматически транспортируется на измерительную позицию, где контролируется по всем размерам одновременно. Если хотя бы один из размеров вышел из контрольных границ, защитно-блокировочное устройство останавливает станок, подавая при этом световой сигнал. К станку подходит наладчик и производит подналадку вручную.

В41. Транспортно-накопительные системы автоматических линий: манипуляторы, промышленные роботы, РТК. Назначение, классификация, область применения, технические параметры.

 

В42. Магазинные загрузочные устройства автоматизированного производства: назначение, классификация, область применения, конструкция и принцип действия.

Одной из основных проблем при автоматизации металлорежущих станков является автоматизация загрузки заготовок и разгрузи (съема) обработанных деталей, а при создании автоматических линий, кроме того, и автоматизация транспортных перемещений между станками. Это вызвано разнообразием операций, разнообразием форм и размеров заготовок. Иногда конструкция заготовок такова, что автоматизировать загрузку невозможно.

Автоматизация загрузки и разгрузки оборудования позволяет изменить процесс труда, повысить безопасность работы, увеличить коэффициент использования оборудования. А в некоторых случаях интенсифицировать режим работы оборудования, полуавтоматические станки и станки с ручным управлением можно превратить в автоматы, снизив тем самым штучное время, широко использовать многостаночное оборудование. Автоматически действующие загрузочные устройства в основном применяются в серийном и массовом производствах.

Загрузочные устройства могут быть разделены на два класса: для штучных заготовок и сортового материала (прутки, трубы, листы). Устройства для сортового материала являются узлами металлорежущих станков.

Мы остановимся на загрузочных устройствах для штучных заготовок. Загрузочные устройства для штучных заготовок выполняют в виде самостоятельных механизмов станков, механизмов, связанных со станком, либо механизмов станочных приспособлений.

Загрузочные устройства должны

1. вмещать штучные заготовки в количестве, достаточном для непрерывной работы станка без участия рабочего не менее, чем в течение 15 минут (время, обеспечивающее возможность многостаночного обслуживания);

2. ориентировать заготовки относительно станка;

3. поштучно выдавать заготовки;

4. транспортировать заготовки к рабочей зоне;

5. устанавливать заготовки на рабочую позицию.

В соответствии с этим загрузочные устройства имеют следующие узлы:

1. накопители;

2. механизмы ориентации;

3. отделители (отсекатели);

4. транспортеры;

5. питатели.

Блок-схема загрузочного устройства для штучных заготовок

 

 

В зависимости от типа загрузочного устройства некоторые из перечисленных механизмов могут и отсутствовать. Например, если заготовки лежат в накопителях ориентировано, то не нужен механизм ориентации. Отдельные узлы загрузочных устройств могут выполнять совмещенные функции. Например, отделитель может быть одновременно и питателем.

Различают загрузочные устройства трех типов: магазинные, бункерно-магазинные и бункерные.

Эти три разновидности загрузочных устройств отличаются друг от друга главным образом по производительности (количество заготовок, подаваемых в рабочую зону в единицу времени). Наибольшую производительность имеют бункерные загрузочные устройства, за ними следуют бункерные магазины, потом магазины.

Приведем классификацию загрузочных устройств:

В магазинные загрузочные устройства заготовки загружают и ориентируют вручную в один ряд вплотную, либо вразрядку.

В бункерные магазины заготовки укладывают и ориентируют также вручную, но укладка уже многослойная.

В бункерные загрузочные устройства заготовки закладываются без соблюдения ориентации, т.е. «навалом».

 

Самотечные магазинные загрузочные устройства (магазины)

 

Особенностью магазинов является то, что их заполнение заготовками производится в один ряд с соблюдением их ориентации.

Различают самотечные магазины и магазины-транспортеры.

1. Самотечные магазины

В этих магазинах заготовки перемещаются под действием силы тяжести. К ним относятся трубчатые магазины, шахтные магазины и стержневые магазины.

 

 

Трубчатый магазин

Рис. 17.1. Схема трубчатого магазина

 

Накопителем служит труба 1. Ее сечение выбирается в соответствии с формой заготовки 2. Труба может быть прямой или изогнутой (для увеличения вместимости магазина при малых габаритах).

Бывают магазины, у которых трубы выполнена в виде цилиндрической пружины или резинового шланга. Отделитель 3 перемещает заготовку на линию центров О-О, после этого питатель 5 направляет заготовку в разжатую цангу 4, преодолевая при этом сопротивление пружины, которая выполняет роль выталкивателя. Цанга зажимает заготовку, после чего отсекатель и питатель возвращаются в исходное положение. Затем начинается выполнение операции: резец, перемещаясь последовательно по контуру 0-1 – быстрый ход вперед, 1-2 – проточка диаметра, 2-3 – подрезка торца, 3-4 – быстрый ход назад, 4-0 – быстрый ход вправо, обрабатывает заготовку. Затем цикл повторяется автоматически.

 

 

Шахтные магазины

Заготовки укладывают одна на другую, при этом ориентируют, например, прорезью направо.

 

Рис. 17.2. Схема шахтного магазина

Шахтные магазины в основном используют для заготовок в виде дисков, квадратов, прямоугольников, для заготовок, имеющих сложную конфигурацию. Поперечное сечение соответствует профилю подаваемых заготовок. Размеры внутренней полости обычно на 1,2 - 3 мм больше размеров (диаметра, стороны квадрата, прямоугольника и т.п.) заготовок. Высоту шахтных магазинов обычно принимают 250 – 400 мм.

 

Стержневой магазин

Используют в основном для заготовок класса дисков или плоских квадратных и прямоугольных заготовок. При ориентации по отверстию заготовки надеваются на стержень накопителя, при ориентации по наружному контуру заготовки устанавливаются между стержнями.

Рис. 17.3. Схема стержневого магазина

 

 

Лотковые магазины

В лотковых магазинах роль накопителя выполняет лоток. Лотковые магазины бывают прямые, зигзагообразные, винтовые и др.

Рис. 17.4. Прямой лотковый магазин

 

 

Магазин с зигзагообразным лотком

За счет зигзага увеличивается объем магазина. По лоткам-скатам детали перемещаются путем качения, на лотках-склизах - скольжением. Лотки изготавливаются цельными, сборными: регулируемыми и нерегулируемыми. Формы лотков довольно разнообразны и определяются в основном размерами и формой обрабатываемых деталей.

Рис. 17.5. Магазин с зигзагообразным лотком

 

18. Магазины–транспортеры

В этих загрузочных устройствах заготовки перемещаются с помощью приводных механизмов, в отличие от самотечных магазинов, где использовалась сила тяжести. Т.е. в магазинах–транспортерах используется привод.

Магазины–транспортеры бывают:

цепные;

горизонтальные лотковые;

дисковые;

винтовые и другие.

Рис. 18.1. Цепной магазин – транспортер

Цепные магазины–транспортеры обладают большой емкостью. Они нашли применение на вертикально-протяжных станках, где короткий цикл обработки и требуется большая емкость магазинов, а также на многорезцовых станках при транспортировании тяжелых валов большой длины.

 

 

Рис. 18.3. Дисковый магазин- транспортер

 

Этот магазин транспортер смонтирован на револьверном станке. Рабочий вручную устанавливает заготовки на пальцы диска. В положении, показанном на рисунке 18.3., револьверная головка перемещается к диску. Цанга револьверной головки входит в деталь, последняя при обратном движении окажется на револьверной головке. Когда VI позиция окажется напротив цангового патрона, происходит установка детали в цанговый патрон. После одного полного оборота револьверной головки диск с заготовками повернется на один угловой шаг и подставит следующую заготовку для транспортирования в рабочую зону. В этом устройстве револьверная головка исполняет роль транспортера и питателя. Дисковые магазины нашли применение для подачи деталей в рабочую зону зубообрабатывающих, торцешлифовальных станков.

1 - цанга,

2 - заготовка,

3 - диск с заготовками,

4 - механизм периодического поворота диска,

5 - револьверная головка,

6 - цанговый патрон.

 

Винтовые магазины- транспортеры

Применяют для подачи стержневых и конических роликов, колец и др. деталей. В основном коротких деталей, во избежании заклинивания. Бывают магазины- транспортеры и с двумя винтами.

 

Бункерные магазины

Также как и в магазинах, заготовки в бункерные магазины укладываются вручную с соблюдением ориентации, однако укладка многослойная. Бункерные магазины позволяют накапливать большое количество заготовок, их следует применять, когда время цикла небольшое и магазины не обеспечивают нужной производительности.

Различают барабанные бункерные магазины и горизонтальные полусамотечные бункерные магазины.

 

Рис. 19.2. Схема барабанного бункерного устройства

Применяются для заготовок типа стержней, колец и дисков.

 

Рис. 19.3. Схема лоткового бункерного магазина

Необходимо иметь настройку на α. Лотки просты, надежны в работе. Применяются для заготовок типа колец, дисков.

 

В бункерных магазинах могут образовываться своды из заготовок, поэтому следует предусматривать ворошители, разрушающие своды. Конструкции сводоразрушителей могут быть различны.

 

Рис. 19.4. Схема бункерного магазина со сводоразрушителем

 

 

 

В43.Автоматизация удаления стружки из рабочей зоны технологического оборудования. Стружкодробление в автоматизированном техпроцессе.

В настоящее время применение скоростных режимов резания, использование станков-автоматов и автоматических линий значительно увеличило количество стружки, снимаемой в единицу времени. Поэтому при проектировании станков, особенно станков-автоматов и автоматических линий, необходимо уделять большое внимание вопросам удаления стружки. В ряде случаев трудности удаление стружки приводят к длительным простоям станков или делают их вообще неработоспособными, т.к. стружка забивает зону резания.

Стружка может быть двух видов:

1) непрерывная стружка, образующаяся при обработке стали, алюминия, латуни и др. Она подразделяется на прямую, витую и «путанку» (когда стружка спутывается в жесткий клубок);

2) стружка надлома, образуемая при обработке чугуна, бронзы, сплавов алюминия и др. Одновременно с чугунной стружкой образуется мелкая металлическая и графитовая пыль, вредная для организма человека, которая частично осаждается на рабочих поверхностях, увеличивая их износ.

Наибольшую трудность для транспортирования представляет непрерывная стружка, поэтому применяют различные методы для ее дробления на элементы:

1) метод кинематического дробления – осуществляется подбором S, V, углами заточки режущего инструмента либо применением упоров, экранов (стружколомов);

2) методы кинематического дробления – дискретное резание, вибрационное резание, релаксационное резание.

Дробленая стружка и стружка надлома пригодны для транспортирования, которое заключается в:

1) отводе стружки из зоны резания;

2) цеховом транспортировании;

3) подготовке стружки к брикетированию;

4) брикетировании;

5) межзаводском транспортировании;

6) повторном металлургическом процессе.

Рассмотрим первые два вопроса.

Выбор способа удаления стружки из рабочей зоны зависит от вида стружки, получающейся при обработке деталей на станках.

Применяют следующие способы удаления стружки:

1) Гравитационный, при котором стружка падает на наклонные поверхности приспособлений и станков и под действием силы тяжести сваливается в специальные стружкосборники. Для этого необходимо, чтобы направляющие станков и корыта были не горизонтальны, а наклонены под углом, как это сделано, например, у одношпиндельных токарных автоматов. В станинах станков и в основаниях станочных приспособлений устраивают специальные проемы или люки с наклонными или вертикальными стенками.

2) Гидравлический – заключается в смывании стружки струей СОЖ. Этот способ применяется для мелкой стружки. А далее производят либо магнитную сепарацию для стружки, которая притягивается магнитом, либо применяют сетчатую сепарацию для стружки, не притягиваемой магнитом (латунь, алюминий и др.).

 

3). Пневматический отсос стружки. Этот способ применяется для сыпучей стружки. Для него требуется подбор скорости потока воздуха, так называемой скорости витания. Скоростью витания называется скорость вертикального потока воздуха в сопле, при которой сила воздействия потока на частицу, находящуюся в потоке, равна весу этой частицы. Если скорость потока больше, чем скорость витания, то стружка будет транспортироваться потоком. Исследования показали, что в случае обработки чугуна скорость витания может быть определена из следующего соотношения , м/с

где: S – подача суппорта, мм/об

Скорость воздуха в отсасывающем патрубке 18 - 20 м/с (для стружки) и

28 - 30 м/с в трубе (для стружки). Для металлической пыли 18 - 20 м/с в трубе,

8 - 10 м/с в отсасывающем патрубке.

4) Применяют еще способ сдувания стружки струей сжатого воздуха. Этот способ должен сочетаться с пневматическим отсосом стружки. Иначе очистка зоны стружкообразования сопровождается засорением стружкой других поверхностей сдуванием металлической пыли и стружки в воздух, что запрещается техникой безопасности.

Этот способ применяются для удаления стружки из глухих отверстий. Для хорошей очистки отверстий необходимо, чтобы диаметры отверстий сопел были бы значительно меньше диаметров глухих отверстий. Такая очистка применяется, например, для удаления чугунной стружки из несквозных отверстий блока цилиндров автомобилей после сверления перед нарезанием резьбы.

На некоторых автоматических линиях удаление стружки из глухих отверстий деталей перед нарезанием резьбы осуществляется на поворотных агрегатах. Например, чугунный блок цилиндров перед нарезанием резьбы зажимают в агрегате, поворачивают на 180º так, что верхняя плоскость с отверстиями оказалась внизу, блок цилиндров встряхивают 2 - 3 раза и вся стружка из отверстий высыпается, затем блок возвращается в исходное положение.

 

В44.Автоматизация сборочных процессов.

Большая доля затрат времени на сборочные работы в общей трудоемкости изготовления машин и длительность общего цикла сборки делают особенно актуальной проблему автоматизации сборочных работ. Значение решения этой проблемы определяется не только задачами повышения качества продукции, экономичности ее производства и повышения производительности труда, но связано также с решением важнейшей социальной задачи — уменьшения, а затем и ликвидации утомительного физического ручного труда, достигающего в сборочных процессах 60—80 %.

Опыт отечественной и зарубежной промышленности показывает, что при автоматизации сборки мелких и средних изделий стоимость сборки снижается на 55—65 %. Автоматизация сборки экономически оправдывается, если затраты на ее организацию окупаются за счет заработной платы высвобождаемых рабочих в течение полутора лет. При этом одновременно решается чрезвычайно важная задача снижения потребности предприятия в рабочей силе, дефицит которой остро ощущается в отечественной промышленности.

Несмотря на большое значение автоматизации сборочных работ, она получила в отечественной промышленности сравнительно небольшое распространение. Это объясняется рядом специфических трудностей, важнейшие из которых приводятся ниже.

Основная часть продукции машиностроения, достигающая 75— 80 % от общего выпуска, производится в условиях серийного и мелкосерийного типов производства при достаточно частой смене изделий. Опыт проведения автоматизации сборочных работ показывает, что она хорошо окупается при достаточно большой программе выпуска. В обычных условиях серийного машиностроения для обеспечения экономической эффективности автоматической сборки должны создаваться дешевые, гибкие, быстропереналаживаемые сборочные автоматы, собираемые из унифицированных и типовых деталей и узлов, выпускаемых в централизованном порядке. Конструкции таких автоматов созданы, однако их серийное производство в должном масштабе еще не налажено.

Большинство сборочных операций по своему характеру и технологической сущности проще многих операций механической обработки. Тем не менее при автоматизации сборочных процессов часто возникают большие трудности, которые прежде всего связаны с подачей деталей, их точным направлением, ориентированием и фиксацией. Необходимость автоматического выполнения этого комплекса вспомогательных движений в условиях стесненного рабочего пространства является причиной значительного усложнения схем и конструкций сборочных автоматов и снижения их надежности.

Конструкция изделий, собирающихся методами ручной сборки, во многих случаях оказывается непригодной для организации автоматической сборки. Возможность автоматизации сборки должна учитываться, начиная с первой стадии проектирования машины или механизма. Например, в связи с тем что экономическую эффективность автоматизации сборочных работ трудно обеспечить при малом числе сборочных позиций, желательно при конструировании создавать сборочные единицы (изделия и узлы) с числом деталей в пределах от 4 до 12.

При организации автоматической сборки изделия, выпускающегося методами ручной сборки, требуется существенная переработка его конструкции в соответствии со специфическими требованиями технологичности, связанными с автоматизацией сборочных процессов: базовая деталь должна быть устойчивой, с низко расположенным центром тяжести; необходимо уменьшить количество направлений, в которых устанавливаются детали при сборке узла (в лучшем случае установка деталей должна производиться в одном направлении); нужно создать на деталях искусственные технологические базы, позволяющие облегчить их ориентирование и соединение, если с этой целью не могут быть использованы конструкторские базы; желательно объединить конструкции нескольких деталей в одну более сложную, что позволяет в ряде случаев уменьшить количество сборочных операций, придать собираемым деталям симметричные и простые формы (это во многом упрощает загрузочные, ориентирующие, фиксирующие и транспортирующие устройства сборочных автоматов), а если это возможно, создать у деталей смещенный центр тяжести, что облегчит ориентацию в загрузочных устройствах и т. п.

При проведении общей линии на создание блочных конструкций изделий в конкретных условиях автоматизированной сборки выделение узловой сборки может усложнить общую автоматизированную сборку в связи с возникновением затруднений по выдаче, ориентированию, захвату и переносу готовых узлов к месту их присоединения к базовой детали изделия. При этом узлы сложной конфигурации часто нельзя выдавать из бункерных питателей и приходится ставить вручную в строго ориентированном положении на лотки, в кассеты и магазины. В связи с этим в отдельных конкретных случаях создания общей автоматизированной сборки может оказаться целесообразным отказаться от принципа узловой сборки.

При автоматической сборке наибольшее применение находит метод полной взаимозаменяемости (для короткозвенных размерных цепей). Метод обеспечивает наиболее простую конструкцию сборочного оборудования с высокой производительностью и надежностью его работы.

Метод неполной взаимозаменяемости для короткозвенных размерных цепей находит ограниченное применение при автоматической сборке ввиду возможности появления брака и заклинивания деталей в процессе их сборки. Экономически целесообразно применять этот метод для размерных цепей, у которых число звеньев находится в пределах 5—10.

Метод групповой взаимозаменяемости (селективная сборка) в автоматической сборке применяется тогда, когда необходимо обеспечить весьма высокую точность сопряжения деталей (например, подшипников качения). Схема автоматического оборудования с использованием данного метода значительно усложняется за счет введения измерительно-сортировочных и комплектовочных устройств Метод регулирования при автоматической сборке имеет ограниченное применение. Схема и конструкция оборудования усложняются за счет введения регулировочных и контрольных устройств.

Метод пригонки при автоматической сборке нецелесообразен.

 

В45.Особенности программного управления и технологические возможности станков с ЧПУ.