Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
2 монеты
doc

Шпаргалка «Экзаменационная» по Автоматизации технологических процессов (Анисимова О. М.)

Основные этапы автоматизации

АПП – комплекс работ по разработ-ке новых технологических процес-сов и проектированию на их основе высокопроизводительного автома-тического оборудования.

Цели автоматизации:

а) рост производительности;

б) повышение качества продукции через исключение рабочего из про-изводственного процесса. При этом достигается стабильность процесса;

в) снижение себестоимости продук-ции;

г) улучшение условий труда – ис-ключение тяжелого труда;

д) сокращение производственных площадей за счет уплотнения обо-рудования

Процесс развития АПП можно разбить на 3 этапа:

1) автоматизация рабочего цикла станка (рабочих и холостых ходов), создание машин автоматов и полуав-томатов, в том числе первых с ЧПУ.

2) автоматизация производственного процесса полностью (рабочие и холостые хода и автоматизация загрузки и разгрузки на всех опера-циях и автоматическое транспорти-рование детали от позиции к пози-ции).

3) комплексная автоматизация все производственных процессов, со-здание автоматических участков, цехов, заводов с включением в про-цесс автоматизации проектирования по все жизненным циклам изделия (САПР)

1 этап (создание автоматов и полуавтоматов)

Автоматом называется станок, в котором все движения рабочих и холостых ходов выражаются Т = tP + tX. При этом во время рабочих ходов выполняется непосредственно обра-ботка, сборка, контроль, а в процессе холостых ходов выполняются вспо-могательные движения для подго-товки рабочего цикла (загруз-ка/разгрузка заготовки, ее фиксация, отвод инструмента, переключение скоростей и т.д.)

Полуавтоматом называется станок, в котором часть движений автомати-зирована. Как правило, это загруз-ка/разгрузка. Структурно много-шпиндельный токарный автомат с распределит. валом в основном состоит из:

1) привод (двигатель, передаточно- преобразующий механизм)

2) исполнительный механизм. От одного привода могут функциони-ровать несколько ИМ, т.е. цепь может иметь ответвления, а именно на

а) механизмы рабочих ходов (суп-порт); б) механизмы холостых ходов с делением на механизм пода-чи, зажима прутка и механизм пово-рота шпинделя; в) механизмы управления, в том числе распредели-тельный вал с кулачками, механизм быстрого вращения распред. вала, предохранит. мех-мы. Число кулач-ков = числу управляемых механиз-мов. Форма кулачка определяет как величину подачи, так и время вы-полнения рабочего и холостого цикла.

Все автоматы можно разделить на несколько групп:

1) универсальные автоматы и полу-автоматы. Предназначены для обра-ботки широкой номенклатуры дета-лей. Это одно- и многошпиндельные автоматы с распред. валами. Имеют высокую производительность за счет совмещения холостых и рабочих ходов. Кроме этого допускается обработка несколькими инструмен-тами. Переналадка трудоемка, так нужно изготовить новые кулачки, копиры, сменить гитару сменных колес. Целесообразно использовать в крупносерийном и массовом про-изводстве с редкой переналадкой на новое изделие.

Сюда же ходят в станки с ЧПУ. Пе-реналадка проста, как правило, необ-ходимо только разработать и сме-нить программу, оснастку и инстру-мент. Производительность их не-много ниже, чем автомата, но за счет того, что могут работать круглосу-точно производительность повыша-ется. Используется в основном в мелком и серийном производстве.

2) специализированные и специаль-ные автоматы. Специализированные станки – станки, которые могут обрабатывать узкую группу одно-типных деталей. Специальные – только для обработки одной детали. Проектирование автоматов для обработки конкретной детали поз-воляет значительно упростить его конструкцию за счет сокращения числа целевых механизмов, исклю-чения органов настройки, а также применения оптимальной схемы обработки. Производительность выше, чем у универсальных автома-тов, применяются в непереналажива-емом массовом производстве. Стои-мость их невысока, немного дороже их проектирование.

3) агрегатные станки – специальные или специализированные автоматы, состоящие из унифицированных узлов, а также минимального коли-чества специальных элементов. Как правило, имеют следующие унифи-цированные узлы:

– центральная станина

– вертикальные стойки (для суппор-тов)

– силовые столы

– силовые головки

– поворотные столы и другое.

Специальными узлами могут быть шпиндельные коробки, передаточно- преобразующие механизмы приво-дов, устройства зажима и фиксации детали, т.к. из конструкция зависит от конкретно обрабатываемой дета-ли. Агрегатные станки имеют высо-кую производительность и исполь-зуются в массовом производстве. Стоимость из ниже специальных, т.к. станок комплектуется заранее разра-ботанными унифицированными узлами.

2 этап (автоматизация с-м машин или создание АЛ)

АЛ – система машин, расположен-ных в технологической последова-тельности обработки, объединенных средствами производства, транспор-тировки, управления и автоматиче-ски выполняющих комплекс техно-логических и вспомогательных операций, кроме наладки.

В АЛ входят следующие элементы:

– технологическое оборудование;

– межстаночные механизмов холо-стых ходов (транспортеры, накопи-тели и другие вспомогательные операционные манипуляторы);

– элементы управления (пульт управления, система управления от ЭВМ, система диагностики линии и станков, с-ма контроля и другие);

Создание АЛ потребовало:

– создание с-мы межстаночной транспортировки, включающую транспортеры, накопители, контова-тели и другие механизмы, работаю-щие в условиях неодинакового ритма станков, а также при наличии простоев части линии.

– создание с-мы диагностики для безаварийной работы АЛ

– создание с-мы контроля качества с коррекцией режимов обработки

– создание общей с-мы управления АЛ

Классификация АЛ по конструк-тивно-технологическим призна-кам:

– синхронным потоком деталей и выносным транспортером

– синхронным потоком деталей с выносным несквозным транспорте-ром

– синхронным ветвящимся потоком деталей

– несинхронным потоков деталей с накопителями в начале, в середине и в конце АЛ.

Накопители выполняют ф-ю син-хронизации, накопления и поштуч-ной выдачи деталей

– синхронным потоком деталей с многопредметным и сквозным транспортером. 2 потока деталей проходят через все станки.

Эффект от автоматизации на втором этапе приводит к:

– повышению производительности машин за счет дифференциации и концентрации труда

– сокращению затрат живого труда благодаря введению транспортиров-ки, контроля, упаковки, уборки стружки и т.д.

– сокращение многооперационных потерь времени.

3 этап (комплексная автоматиза-ция с-м машин и создание автома-тизированных участков и цехов)

Применяются в массовом производ-стве, при этом в единую с-му объ-единяются несколько АЛ, имеющие между собой транпортную с-му, с-му складирования, с-му удаления отходов и СОЖ, а также единую с-му управления всеми линиями.

В серийном и мелкосерийном про-изводстве автоматизированные учатски создаются в виде ГПС на базе многоуровневой с-мы управле-ния от единой ЭВМ, оборудования с ЧПУ и робототехники.

АЛ из агрегатных станков

Назначение: обработка корпусных и др. деталей, имеющих сложную форму и требующих значительного количества операций (переходов). К ним относятся блоки цилиндров, головки блоков, картеры коробок передач, коленчатые валы, поворот-ные кулачки, станины электродвига-телей и др.

АЛ из агрегатных станков на 60-75% состоят из унифицированных меха-низмов и деталей. К ним относятся как механизмы станков, так и элемен-ты транспортных, поворотных устройств, приспособлений, загру-зочных и контрольных механизмов. Многие современные агрегатные станки сегодня оснащены инстру-ментальны магазинами и манипуля-торами, позволяющими менять инструмент и производить загруз-ку/разгрузку детали. Почти все они с ЧПУ, что позволяет создавать ГАЛ из агрегатных станков.

Преимущества:

а) агрегатирование позволяет со-здать оборудование для наивыгод-нейшего технологического процес-са. Сначала разрабатывается техпро-цесс обработки деталей, а затем в короткие сроки компонуют станки и линию из готовых узлов;

б) высокая надежность работы АЛ, так как линия создается из проверен-ных в работе нормализованных узлов;

в) имеются условия для узлового ремонта станков, так как оказавший узел можно заменить полученным со склада, а затем его ремонтиро-вать;

г) высокая серийность нормализо-ванных узлов снижает их стоимость, а значит и стоимость АЛ;

д) возможность выполнения различ-ных операций обработки резанием (сверление, фрезерование, расточка, резьбонарезание и др.), а также сборки, контроля, сварки и др. на одной АЛ;

е) благодаря концентрации операций достигается высокая производитель-ность.

АЛ с синхронным потоком деталей

Прямоточная, со сквозным транс-портером, бесспутниковая, непера-налаживаемая, однопредметная, из агрегатных стационарных машин для четырех сторонней обработки деталей.

На АЛ из агрегатных станков обра-батываются детали как с устойчивы-ми базовыми поверхностями, так и без таковых. По этой причине линии делятся на две группы:

а) с непосредственным транспорти-рованием детали от станка к станку (базовые технологические элементы на транспортере);

б) с перемещением деталей в при-способлениях – спутниках. Спутни-ки создают базовые поверхности, с помощью которых неустойчивые детали надежно устанавливаются, транспортируются и зажимаются на рабочих позициях. Спутник обяза-тельно должен иметь автоматизиро-ванные устройства фиксации и зажа-тия.

АЛ со спутниками

1 – позиция загрузки и разгрузки спутника; 2,3,4 – рабочие и техноло-гические позиции; 5 – сквозной продольный транспортер; 6 – моеч-ная машина для очистки базовых поверхностей спутника; 7 – два поперечных транспортера и один продольный непрерывного действия для возврата спутника в исходную позицию. Спутник – дорогостоящий узел и применяется только в безвы-ходных положениях.

Применяемые накопители бывают 2-х видов: проходной и тупиковый. Проходной – непрерывно движу-щийся транспортер, по которому движутся детали до тех пор, пока не достигнут отсекателя или раннее поданных деталей. В основном это роликовые транспортеры.

Тупиковый накопитель это реверсив-ный шаговый транспортер. Его преимущества:

а) возможность создания большой емкости при ограниченной произ-водственной площади;

б) усложнение системы управления;

в) неполная компенсация потерь времени в связи с тем, что выдача или прием деталей в накопитель запаздывает на величину времени срабатывания самого накопителя.

АЛ с несинхронными потоком деталей

С ветвящейся структурой, со сквоз-ным транспортером, бесспутниковая, непереналаживаемая, однопредмет-ная, из агрегатных стационарных машин.

Данные АЛ с наличием накопителей не работают. Состоит из 3-х само-стоятельных отдельных линий или участков, после 1-го и 2-го стоит накопитель, что позволяет последу-ющим после них линиям, т.е. 2-ой и 3-ей работать при отказе предыду-щих. Также данная схема предусмат-ривает в аварийных ситуациях про-изводить обработку по обходной технологии (на другом оборудова-нии).

АЛ из универсальных автоматов или полуавтоматов

Для обработки валов с 2-х сторон

1 - токарно-револьверный одношпи-ндельный автомат класса точности Н (черновая обработка).

2 - токарно-револьверный одношпи-ндельный автомат класса точности П (чистовая обработка).

3 - пильчатый механизм.

4 - автооператор с контователем заготовки.

5 - автооператор без контователя.

АЛ создается на базе универсальных автоматов и полуавтоматов, которые могут иметь разную СУ. Для этого СУ проходит модернизацию. В ней могут остаться распред. валы с ку-лочками т.п., но добавляется n-е кол-во датчиков, которые могут частич-но дублировать существующую СУ и добавляют функцию диспетчиро-вания и контролирования всеми движениями, как по циклам, так и по величинам перемещений.

АЛ из специального оборудования

Назначение – обработка деталей стабильной конструкции в условиях массового производства.

Проектируются в тех случаях, когда создать АЛ из унифицированного оборудования по требованиям про-изводительности, из-за конструктив-ных особенностей изделия или иных условий невозможно. Как правило, такие линии охватывают не только процессы механической обработки, но и сборки, контроля, смазки, упа-ковки и др., т.е. являются комплекс-ными.

Преимущества: очень высокая про-изводительность, т. к. технологиче-ский процесс определяет конструк-цию АЛ.

Недостатки:

а) высокая стоимость из-за специаль-ного оборудования.

б) длительные сроки проектирования и освоения.

Широкое применение линии из специального оборудования нашли в подшипниковой промышленности.

Например, комплексная линия по производству карданных подшипни-ков.

АЛ из роторных и роторно-конвейерных машин.

Технологический ротор:

1 – копир (неподвижен);

2 – инструментал. блок (шпиндель);

3 – деталь;

4 – инструмент;

VТ – транспортная скорость техно-логического ротора;

h – шаг технологического ротора.

Особенности: а) выполнение опера-ций штамповки, сборки, расфасовки и упаковки, а также контроля; б) очень высокая производительность (до 10 млн. изделий в год) в) техно-логич. операции выполняются в процессе непрерывного транспорт-ного движения обрабатываемого изделия вместе с инструментом. На рабочем роторе несколько десятков рабочих позиций и над ним второй ротор с инструментом. Загрузка и разгрузка рабочего ротора с специ-ального загрузочно-разгрузочного ротора с накопителями. В процессе поворота ротора от позиции к пози-ции происходит обработка детали. За один оборот технологического ротора выпускается изделие. Затем появились автоматические роторные линии. Предметы обработки и ин-струменты отделены от исполни-тельных органов технологических роторов и размещены на гибких транспортных конвейерах. Заготовки загружаются на конвейер, в роторе смыкания максимального сближается с инструментом, а в технологиче-ском роторе происходит непосред-ственно обработка. Достоинства АРЛ: более высокая производитель-ность за счет концентрации опера-ций, снижение времени на загрузку и разгрузку технологического ротора. Скорость вращения технологическо-го ротора зависит только от кон-структивных и технологических ограничений.

Гибкие производственные с-мы

ГПС – это производственная едини-ца (ГПМ, линия, участок, цех, завод), функционирующая на основе “без-мерной технологии”, управляемая многоуровневой системой управле-ния во главе с центральной ЭВМ и предназначенная для изготовления некоторой номенклатуры изделий с автоматизированной переналадкой на производство нового изделия в рамках существующей номенклату-ры.

Область применения ГПС – в зави-симости от структуры оборудования от мелкосерийного до массового производства

В виду высокой стоимости и быстро-го морального старения оборудова-ния эффективность его эксплуатации можно обеспечить при крупносе-рийной работе.

По организационной структуре ГПС подразделяются на 4 уровня:

1. Гибкий производственный мо-дуль;

2. Гибкая автоматическая линия (ГАЛ), состоящая из ряда ГПМ;

3. Гибкий автоматизированный участок (ГАУ), состоящий из ряда ГАЛ

4. Гибкий автоматизированный цех (ГАЦ) или завод (ГАЗ).

ГПМ состоит из: 1)станок с ЧПУ с позиционной или контурной с-мой ЧПУ; 2)инструментальный магазин с автооператором; 3)устройство загрузки/разгрузки станка; 4)с-ма удаления отходов, с-ма контроля качества детали; 5)с-ма контроля инструмента; с-ма диагностики всех узлов оборудования; 6)с-ма адап-тивного управления с функциями обучения.

Требования к ГПМ: 1)быстрая и простая автоматическая и полуавто-матическая подналадка и ручная переналадка, в том числе для выпус-ка нового изделия; 2)возможность встраивания в с-му управления более высокого уровня; 3)возможность автоматического функционирования по безлюдной технологии жела-тельная в течение всей смены.

ГАЛ: Состоит из: 1)ряда ГПМ, отдельных и функционирующих сами по себе, объединенных единой ЭВМ; 2)автоматизированная с-ма инструментального обеспечения; 3)с-ма автоматизированного кон-троля; 4)автоматизированная с-ма удаления стружки; 5)автоматизированная транспортная, складская с-ма, в том числе участок подготовки спецприспособлений и инструмента; желательна связь с другими ЭВМ (диспетчерская, ин-струментальная, ремонтная и т.д.); 6)выход в САПР

ГАП: Является наивысшей ступенью автоматизации ГПС, состоит из одной или нескольких ГПС, объеди-ненных автоматизированной систе-мой управления предприятием, транспортно-складской системой и осуществляющей автоматизирован-ный переход на изготовление новых изделий при помощи автоматизиро-ванной системы научных исследова-ний; системы автоматизированного управления; автоматизированной системы технологической подготов-ки производств.

Производительность труда как критерий оценки автоматизиро-ванного производства. Основные понятия и зависимости.

В основе теории производительно-сти машин и труда лежит следующие положения:

1.Каждая работа требует затрат времени и труда;

2.Производительно затраченным считается только то время, которое расходуется на основные процессы обработки (формообразование, контроль, сборка и т.д.). Все осталь-ное время, включая время на х.х. рабочего цикла и внецикловые про-стои являются потерями;

3.Машина считается идеальной, если при высокой производительности и качестве продукции отсутствуют потери времени на х.х. и простои (машина непрерывного действия и абсолютной надежности);

4.Для производства изделий необ-ходимы затраты прошлого труда на создание средства производства и поддержания их работоспособности и живого труда на непосредственное обслуживание оборудования;

5.Закономерность развития техники заключается в том, что удельный вес прошлого труда непрерывно повы-шается, а живого труда снижаются при общем уменьшении трудовых затрат, приходящихся на единицу продукции;

6.Автоматы и АЛ различного техно-логического назначения имеют общие закономерности производи-тельности, экономической эффек-тивности.

Затраты труда на создание и экс-плуатацию АЛ можно разделить на три составляющие:

а) единовременные затраты прошло-го труда, необходимые для создания машин, оборудования, зданий и т.д. (основные средства) – Тп;

б) текущие затраты прошлого труда, затрачиваемые на материалы, запча-сти, электроэнергию, инструменты, топливо, смазку и т.д. (оборотные средства), необходимые для произ-водства изделий – Тv;

в) текущие затраты живого труда работников обслуживающих АЛ и создающих новые изделия – Тж.

Производительность обществен-ного труда будет равна: Ат = W/Т [шт/руб]; [руб/руб]; [шт/чел.час] – отношение выпущенной годной продукции к суммарным затратам за весь срок действия средств труда = QгN/(Тп+N(Тv+Тж)), где Qг – годовой выпуск продукции; N – срок службы АЛ, задаваемый при проектирование (лет); Тv – затраты текущие прошло-го труда в год; Тж – затраты живого труда в год.

Изменение выпуска продукции (W), трудовых затрат (T) и произво-дительности труда (AT) во времени

Производительность общественного труда АТ в зависимости от сроков службы имеет переменный характер даже при постоянной производи-тельности оборудования и эксплуа-тационных затратах. При увеличе-нии срока службы производитель-ность растет, но имеет предел.

Если сроки службы АЛ > N2, то производительность труда нашей АЛ меньше прогнозирующего уров-ня, а роста производительности практически нет. Отсюда можно сделать ряд прогнозирующих выво-дов:

а) производительность труда при данном уровне развитии техники имеет свои пределы, чтобы выйти за эти пределы нужно постоянно со-вершенствовать технику и техноло-гию;

б) данная АЛ при сроках службы N2 > N > N1 обеспечивает высокие тем-пы роста производительности труда;

в) сроки службы машины определя-ются не только их физическим изно-сом, но и характером соотношения производительности труда машины и запланированным темпом развития производительности, т.е. сроками морального износа оборудования. При N > N2 целесообразно оптими-зировать АЛ.

Изменение производительности труда с учетом реальных условий производства

Производительность АЛ Qг в начале ее эксплуатации растет за счет отра-ботки технологии, повышения ква-лификации персонала, а затем начи-нает снижаться, так как в следствие износа теряется точность, жесткость, а значит растет % брака и падает режим работы.

1-Ат при постоянных эксплуатаци-онных показателях.

2-Ат при переменных во времени эксплуатационных показателях.

Учет переменного характера сум-марного выпуска продукции W и суммарных затрат T необходим при решении практических задач при проектировании и эксплуатации АЛ.

Живой труд как мера оценки

прошлого труда

Принимая живой труд мерой оценки прошлого труда, можно все затраты выразить в ед. живого труда, вводя коэффициент k и m:

; где k – коэффициент технической вооруженности труда, характеризу-ющей отношение единовременных затрат прошлого труда на создание средств производства (Тп) к годовым затратам живого труда (Тж); m – коэффициент энерго-материальности живого труда, ха-рактеризующей отношение годовых текущих затрат прошлого труда на инструмент, материалы, электро-энергию, запчасти, вспомогательные материалы – (Тп) к годовым затратам живого труда – (Тж).

Число условно работающих = K/N + m + 1. Чем выше степень технической оснащенности и автоматизации (т.е. выше k и m), тем меньше работников занято непосредственно у машин и тем больше количество работников обеспечивало и обеспечивает их труд. С учетом этого подхода фор-мулу для расчета производительно-сти можно привести к виду:

Оценка роста производительно-сти труда при сравнение двух вариантов новой техники вводи-мых в действие одновременно

Для оценки прогрессивности новой техники необходимо по уровню производительности труда сравнить различные варианты АЛ в том числе и базовый вариант, действующий в производстве. Предпочтение следу-ет отдать варианту, который обеспе-чивает наибольший рост производи-тельности труда и гарантирует выполнение планируемых темпов ее роста на весь срок службы. Зададим-ся коэффициентом  = Ат2/Ат1, где  - коэффициент роста производитель-ности труда при сравнение двух вариантов АЛ; Ат1 – производитель-ность труда 1-го (исходного) вари-анта; Ат2 – производительность труда 2-го варианта. Сделаем графи-ческий анализ полученной зависи-мости. Сравнивается производитель-ности труда двух вариантов проек-тируемых линий, поточной линии Ат1 и АЛ Ат2 при следующих усло-виях:

а) линии вводятся в действие одно-временно; б) сроки службы линий одинаковы (N).

Тогда АЛ с AT2 более дорогая, чем АT1 при малых сроках службы, имеет более низкий срок службы и более низкую производительность. Т.к. срок службы обоих линий N>Nm целесообразно принять AT2.

Темпы роста производительности труда при различных сроках ввода в эксплуатацию АЛ

Введем безразмерные коэффициен-ты:

1)Q2/Q1= - коэффициент произво-дительности средств производства – показывающий во сколько раз повы-шается производительность АЛ, во втором варианте по сравнению с исходным; 2)Тж1/Тж2= - коэффици-ент сокращения живого труда; 3)Тп2/Тп1= - коэффициент изменения стоимости средств производства; 4)Тv1/Тv2 =, где  - коэффициент изменения текущих затрат прошлого труда на единицу продукции. Выбор наиболее выгодного варианта новой техники зависит от: а) сравнитель-ных технико-экономических показа-телей (производительность, стои-мость, количества работающих и т.д.); б) сроков службы новой техни-ки. Однако анализ показывает, что эффективность варианта зависит также от сроков проектирования и освоения новой техники.

Допустим что АЛ будет введена в эксплуатацию на (L) лет позже, чем поточная линия. Значит срок службы АЛ (N-L). Тогда производительность АЛ будет равна:

Сравнивая производительность двух вариантов, получим:

сделаем графический анализ полу-ченной зависимости.

Ат1 – рост производительности труда поточной линии; Ат2 – рост производительности труда АЛ при L=2; Ат2 - рост производительности труда АЛ при L=5; Ат0 - рост произ-водительности труда существующей техники.

Атп – плановый рост производитель-ности труда новой техники. Выводы: а) поточная линия при сроке службы N>5 лет более эффективна, чем существующее оборудование, а при срокеN>7 лет обеспечивает более высокий темп роста производитель-ности труда, чем плановый Атп;

б) АЛ (L=5) при N>9 лет обеспечи-вает более высоки рост производи-тельности труда, чем существующее оборудование, на темпы роста про-изводительности труда ниже плано-вых, а значит создание такой АЛ нецелесообразно. Таким образом АЛ считается прогрессивной, если она обеспечивает рост производитель-ности труда соответствующий пла-новому росту производительности труда. Предлагаемая теория произ-водительность труда позволяет оценить прогрессивность новой техники на стадии проектирования с учетом сроков службы, технико-экономических показателей и сроков ввода в действие.

Пути повышения

производительности труда

На основе автоматизации производ-ства имеется три пути повышения производительности труда. Первый путь – уменьшение затрат живого труда Тж за счет сокращения числа работающих, непосредственно занятых в процессе производства (>1). Данный путь реализуется через организацию многостаночно-го обслуживания на основе создание АЛ с автоматизацией транспорти-ровки, контроля, диагностики, под-наладки, удаления отходов, создания накопителей и т.д. Однако эффектив-ность может быть невысокой, т.к. при этом возрастают затраты прошлого труда на эксплуатацию линии, а поскольку технологический процесс и оборудование остается прежним производительность АЛ практически не растет. Снижаются только затраты на транспортировку, загруз-ку/разгрузку. Второй путь – сокра-щение затрат прошлого труда Тп за счет снижения стоимости средств производства (1). Это достигается путем разработки новых технологических процессов и созда-ния на их базе высокопроизводи-тельных средств производства.

Сколько бы не совершенствовалась существующая технология есть предел ее производительности и в определенный момент невозможно уже достичь планового роста произ-водительности.

Таким образом, генеральным разви-тием автоматизации является раз-работка новых, прогрессивных технологических процессов и созда-ние таких высокопроизводительных средств производства, которые вообще невозможны, пока человек остается непосредственным участни-ком выполнения технологического процесса.

Технологическая и цикловая

производительность

Производительность рабочей машины – это количество годной продукции выпущенной в ед. време-ни.

Проектирование АЛ начинается с разработки технологического про-цесса; выбора методов и последова-тельности обработки, инструментов, режимов и т.д. В результате можно определить длительность обработки данной детали согласно техпроцес-са, т.е. длительность рабочих ходов – tр. Технологическая производи-тельность К = 1/tр , шт/мин – кол-во рабочих ходов в минуту. Это иде-альная производительность машин при непрерывном выполнении тех-нологического процесса (бесцентро-во-шлифовальный автомат). Чем выше К тем более прогрессивен технологический процесс. В боль-шинстве случаев время цикла обра-ботки включает кроме рабочих ходов и х.х: Т = tр+tx, где Т – время цикла, tх – время затрачиваемое на х.х. при выполнении цикла т.е. цик-ловые потери (подвод, отвод ин-струмента, подача материала, пере-ключение режимов и т.д.). Произво-дительность при этом будет ниже и называется цикловой: Qц=1/(tp+tх) , шт/мин. Цикловая производитель-ность Qц – производительность машин с реальными х.х. при беспе-ребойной работе. Преобразовав получим:

где  - коэффициент производитель-ности, характеризующий степень непрерывности технологического процесса в АЛ. Цикловая производи-тельность может быть повышена двумя путями: а) уменьшением времени рабочих ходов tр, что дела-ется совершенствованием существу-ющих тех процессов (интенсифика-ция режимов обработки, совмещение операций при многоинструментной и многооперационной обработке и др.) или созданием новых техноло-гических процессов.

б) уменьшением времени х.х. (созда-нием быстродействующих приводов, совмещении х.х. с рабочими ходами, автоматизация операций выполняе-мых в ручную и др.).

Фактическая производитель-ность. Общие положения.

Кроме цикловых потерь при опти-мизации оборудования имеются внецикловые потери, которые мож-но разделить на 5 видов:

1.Простой по инструменту – время затрачиваемое на смену, регулиров-ку, подналадку инструмента, достав-ку с места хранения на рабочую позицию, ожидание наладчика и т.д.;

2.Простой по оборудованию – время на ремонт и регулировку механиз-мов, элементов систем управления, замену изношенных деталей и узлов, получение запасных частей, ожида-ние наладчика, мастера по ремонту, уборка оборудования и т.д.

3.Простой по организационным причинам – АЛ работоспособна, но простаивает в виду отсутствия внеш-них условий для ее нормальной эксплуатации: отсутсвие заготовок, электроэнергии, воздуха, инстру-мента, рабочего, нет заказов и т.д.

4.Простои из-за брака – когда линия функционирует, выпускает изделия, но они не соответствуют требуемо-му уровню качества. Время на вы-пуск бракованных изделий относит-ся к простою.

5.Простои на переналадку линии на обработку новых деталей. Когда производится перепрограммирова-ние оборудования, замена инстру-мента, технологической оснастки, зажимных механизмов и т.д.

Все внецикловые простои можно разделить на 2 группы:

1.Собственные простои вызванные техническими причинами, связан-ными с работой линии: простои по инструменту, по оборудованию, брак на данной операции, наладоч-ный брак, простои по переналадке и т.д.

2.Организационно-технические простои вызванные внешними при-чинами не зависящими от конструк-ции и состояния линии: (отсутствие заготовок, электроэнергии, рабочих, инструмента, брак предыдущих операций и т.д.).

Для учета влияния внецикловых простоев на производительность нужно знать удельные внецикловые потери отнесенные к ед. продукции или к ед. времени бесперебойной работы оборудования за длительный промежуток времени tп=tc+tот , tп=Qп/Z, где п – суммарное время простоев линии за длительный период времени; Z - число изделий выпущенных за этот период време-ни; tп – внецикловые потери време-ни отнесенные к ед. продукции.

Техническая производительность рабочей машины

где Вс – собственные внецикловые потери приходящиеся на ед. времени работы машины; ТЕХ – коэффициент технического использования.

Величина (1-ТЕХ) – определяет долю времени, в течении которой АЛ простаивает по собственным техническим причинам (ремонт, наладка, замена инструмента и т.д.).

Фактическая производительность работы машины

где ВОТ – организационно-технические внецикловые потери приходящиеся на ед. времени работы машин; ИС – коэффициент загрузки, численно показывает какую долю времени АЛ обеспечена всем необ-ходимым. Наличие х.х. приводит к тому, что при повышении техноло-гической производительности темпы роста производительности замедля-ются. Внецикловые потери при интенсификации технологического процесса возрастает в такой степени, что приводит к резкому снижению фактической производительности (резко возрастают потери на регули-ровку, ремонт оборудования, ин-струмент, потери по подналадке, браку и т.д.).

Производительность автомати-ческих линий при различных структурных вариантах

При сравнительном анализе и выбо-ре различных вариантов конструк-тивно-технологических решений АЛ учитываются только собственные технические внецикловые потери (по инструменту, по оборудованию, по браку на данной операции и т.д.), организационно-технические потери как независящие от линии не рас-сматриваются. Для получения мак-симальной производительности создаются различные структурные варианты АЛ из одних и тех же или подобных рабочих позиций. При этом осуществляется деление линий на участки с установкой межопера-ционных накопителей, добавления параллельных потоков и т.д.

1)однопоточная линия с жесткой связью между станками. Имеет наименьшую стоимость, но и мень-шую производительность. Это свя-зано с тем, что выход из строя любо-го инструмента или механизма приводит к остановке всей линии.

где tР – время рабочих ходов на лимитирующей операции; tХ – время х.х. на лимитирующей операции; Т – время цикла tР+tХ; В – внецикловые потери одного станка отнесенные к ед. времени безотказной работы В=tСi/Т; ТЕХ – коэффициент техни-ческого использования линии. Вы-воды: а) чем больше число позиций q, тем ниже коэф. Тех. использования линии (); б) чем ниже надежность станка, тем больше собственные внецикловые потери станка и ниже коэф. технического использования линии.

2)однопоточная линия с межопера-ционными накопителями (жестко-гибкая связь)

Деление АЛ на участки с установкой накопителей позволяет исключить влияние отказов одного участка линии на другие, что дает возмож-ность сократить внецикловые потери.

При отказе станка участка останав-ливается только данный участок, остальные участки работают на накопители. Рассмотрим производи-тельность АЛ при следующих усло-виях: а) все станки линии имеют одинаковое время цикла Т; б) все станки линии имеют одинаковый уровень внецикловых потерь tСi или В. Если АЛ делится на участки по методу равных потерь, то при пол-ной компенсации накопителями потерь соседних участков коэффи-циент технического использования равен:

где nУ – число участков в линии; Вq/nУ – внецикловые собственные потери одного участка. Коэффици-ент технического использования линии разделяют на nУ участков, при полной компенсации потерь равен коэффициенту техн. использования одного участка.

где W – коэффициент возрастания внецикловых потерь i-го участка из-за неполной компенсации потерь накопителей на границах участков.

3)многопоточная линия, разделен-ная на участки межоперационными накопителями

Производительность при р - парал-лельных независимых потоках в р раз выше чем однопоточный

Зависимость производительности АЛ от числа участков. Для теоре-тического анализа введем понятия среднего коэффициента наложения потерь - , который численно пока-зывает, какую долю потерь в среднем каждый из (nу-1) участков передает на выпускной участок. Тогда сумма потерь передаваемых на 1 участок равна:

21 +31 +41 +…+nу1=(nУ-1)

Коэф. возрастания потерь равен:

W=1+(nУ-1),  - коэффициент положения потерь, nY – число участ-ков.

Производительность АЛ будет равна:

Данная формула справедлива для любой структуры АЛ от линии с гибкой связью между станками до жесткой АЛ.

Производительность линии с гибкой связью между станками равна:

Производительность линии с жест-кой связью между станками:

q – число станков в каждом участке.

Модульный принцип построения многоцелевых станков и АЛ

Модульный принцип предполагает подход к созданию оборудования на основе агрегатирования. Агрегати-рование – метод компоновки станков и АЛ из ряда унифицированных и нормализованных узлов и деталей, имеющих определенное назначение и обладающих геометрической и функциональной взаимозаменяемо-стью и возможностью работать от автономных электродвигателей. Эти узлы, объединенные в единый агре-гат, имеют общую систему управле-ния и контроля. Особенностью агрегатных станков явл. высокая концентрация операций при обра-ботке деталей, которые в процессе изготовления в большинстве случаев неподвижны, что позволяет обраба-тывать их большим числом инстру-ментов с нескольких сторон. Основ-ные узлы агрегатных станков: 1.станина или основная несущая часть станка; 2.делительный пово-ротный стол (может быть прямоли-нейным), на котором установлены приспособления и обрабатываются заготовки; 3.силовые головки; 4.стойки или простановочные плиты для установки на станке силовых головок, выполненные в виде короб-чатой конструкции, которые жестко крепятся на станке в неподвижном варианте, а в подвижном варианте перемещаются по направляющим станка. На силовых головках крепят-ся сверлильные, расточные, фрезер-ные и др. насадки. Управление стан-ком осуществляется от пульта. Сило-вая головка – унифицированный узел, предназначенный для сообще-ния инструменту главного движения и движения подач. Существуют силовые головки с выдвижной пино-лью, с перемещаемым корпусом по направляющим стойки, комбиниро-ванные. Поворотно-делительный стол или поворотные барабаны обеспечивают возможность обра-ботки детали с разных сторон, плос-костей и имеют соответственно верт. или гор. ось поворота. К нормализо-ванным узлам агрегатных станков относятся силовые головки, пово-ротные столы и барабаны, станины и стойки. На многопозиционных агрегатных станках, предназначен-ных для изготовления сложных корпусных деталей, поверхности которых размещены в разных плос-костях и которые обрабатываются за несколько переходов, используется последовательный, параллельный и последовательно-параллельный способы обработки. Основной тен-денцией современного пр-ва много-целевых станков является использо-вание модульного принципа. Мо-дуль – узел, который автономен конструктивно и функционально и может быть использован в устрой-ствах различного назначения. Мо-дульный принцип предусматривает применение в одной и той же систе-ме нескольких повторяющихся узлов (модулей), или же их частей, выпол-няющих самостоятельную функцию, например, модуль перемещения заготовок, инструментальный мо-дуль и т.д. Помимо узловых моду-лей и их частей, могут также рас-сматриваться станочные модули, представляющие собой многоцеле-вые станки, имеющие автоматизиро-ванные системы заготовок или при-способлений-спутников с обрабаты-ваемыми заготовками, которые обеспечивают возможность работы станка в течение нескольких часов или смен. Существенным преимуще-ством станочных модулей является использование унифицированных и взаимозаменяемых столов-спутников в сочетании с универсаль-но-сборной оснасткой, что позволя-ет обрабатывать детали, отличающи-еся как по формам, так и по разме-рам, при этом установка и закрепле-ние деталей осуществляется вне рабочей зоны станка и в процессе обработки других деталей. Таким образом, отпадает необходимость в создании специальных зажимных приспособлений. Основными пре-имуществами агрегатно-модульного принципа построения многоцелевых станков является следующее: 1. повышается техноло-гическая приспосабливаемость станков, т.е. возможность создавать необходимое оборудование из ограниченного комплекта унифици-рованных узлов; 2.повышается гибкость проектирования оборудо-вания, т.к. для создания различных компоновок многократно использу-ются сочетания одних и тех же уз-лов; 3.обеспечивается централизо-ванное изготовление узлов, ком-плектующих, механизмов станков и различных деталей для них, что обеспечивает возможность повыше-ния объема выпуска агрегатного оборудования; 4.повышение надеж-ности работы оборудования, т.к. оно создается из проверенных ранее в работе нормализованных узлов; 5.улучшение условий эксплуатации оборудования, его диагностики и ремонта.

Концентрация операций как осно-ва создания многооперационных

станков и машин

Концентрацией операций называется объединение составных частей унифицированного технологическо-го процесса в единые многопозици-онные машины или АЛ. Количе-ственной характеристикой степени концентрации операций является число рабочих позиций машины, где одновременно или по смещениям по времени работает определенное число обрабатывающих инструмен-тов. Концентрация операций являет-ся неотъемлемой частью современ-ного автоматизированного произ-водства и характерна именно для такого производства, т.к. вручную управлять одновременно многими механическими машинами и ин-струментами невозможно в неавто-матизированном агрегате. Если рассматривать дифференциацию технологического процесса как бы в идеальном случае, без учета фактора надежности и переналадок, то выяс-няется, что рост производительности будет иметь непропорциональный характер, а характер кривой с ас-симптотичной характеристикой. Поэтому уровень заданной про-граммы выпуска может быть обеспе-чен установкой дополнительных параллельно работающих техноло-гических линий, причем каждая из этих линий должна иметь соответ-ствующее количество однопозици-онных автоматов. В этом случае получается сложная и дорогостоя-щая система. Учитывая это, стремятся к концентрации операций и кон-структивному объединению отдель-ных рабочих позиций.

Машины и линии

последовательного действия

В машинах последовательного действия осуществляется концентра-ция разноименных операций диффе-ренцируемого технологического процесса. Эти операции последова-тельно выполняются применительно к каждому изделию. Конструктив-ным признаком машин последова-тельного действия является наличие стационарных зон или позиций, оснащенных необходимыми меха-низмами и инструментами. После-довательно перемещаемые из одной рабочей зоны в другую, каждая заготовка получает необходимый объем технологического воздей-ствия, при этом окончательное каче-ство обеспечивается на заготовках только на последней позиции. По характеру транспортных операций для перемещения деталей станки последовательного действия делятся на дискретные и непрерывные. В станках с дискретным перемещени-ем заготовок перемещение деталей из позиции в позицию осуществля-ется через определенные промежут-ки времени, необходимые для обра-ботки заготовки на рабочей позиции. Во время обработки детали закреп-лены и могут совершать лишь вра-щательное движение, а все движения подач осуществляются механизмами рабочих ходов. В машинах непре-рывного последовательного дей-ствия транспортные перемещения непрерывны, детали равномерно перемещаются через рабочие зоны мимо инструментов, которые совер-шают, как правило, лишь вращатель-ное движение. Примерами подобных машин является барабанно-фрезерные машины, бесцентрово-шлифовальные станки, работающие на проход и т.д. Машины послед действия имеют различные кон-структивно- компоновочные реше-ния. При малых количествах пози-ций в автоматах послед. Действия целесообразно использовать не линейное, а круговое расположение позиций. В этом случае детали устанавливаются на круглом столе с вертикальной или горизонтальной осью. Обработка заготовок на всех позициях, а также загрузка и съем деталей производятся во время стоянки станка. Далее следует пово-рот стола, обеспечивающий необхо-димые транспортные перемещения деталей с позиции на позицию. Цикл обработки в этом случае соответ-ствует полному обороту стола. Закрепление и открепление детали выполняется 1 раз в загрузочно-разгрузочной позиции. Время рабо-чего цикла станка равно сумме вре-мени стоянки стола и его поворота. Во время стоянки станка производят-ся все рабочие хода, а также быстрые подводы и отводы инструментов. С этими движениями совмещены во времени загрузка, зажим, разжим и съем деталей в соответствующих холостых позициях. Поворот стола является несовмещаемым во времени холостым ходом.

По такой схеме построены токарные многопозиционные автоматы и полуавтоматы, верт. и гор. типа, многопозиционные агрегатные станки, сборочные, контрольные и др. автоматы. При большом числе позиций их круговая компоновка становится нерациональной, т.к. остается неиспользованным про-странство в центре станка, возникают большие силы инерции при поворо-те стола и т.д. Поэтому при числе позиций равном или большем 8-ми применяется линейная компоновка позиций, при этом обработку произ-водят в стационарных приспособле-ниях на рабочих позициях. Детали при этом приходится закреплять столько раз, сколько имеется рабо-чих позиций, а дискретные транс-портные перемещения заготовок производятся с помощью шаговых конвейеров. В прямоточных маши-нах непрерывного действия непре-рывное транспортное перемещение деталей выполняется цепными, валковыми и другими устройствами. Недостатками прямоточной линей-ной компоновки явл. ее малая надеж-ность, т.к. любой отказ любого механизма, органа управления или инструмента и т.д. приводит к оста-новке всей системы. Поэтому слож-ные системы принято делить на участки с установкой межопераци-онных накопителей.

Автоматы и линии

параллельного действия.

В машинах параллельного действия концентрируются одноименные операции дифференцированного технологического процесса. Как правило, это одна основная и 2-3 совмещенные с ней операции. По-этому в р-позициях имеется р одина-ковых комплектов инструмента. Каждая деталь проходит только через 1 раб позицию и для полного выполнения заданного технологиче-ского маршрута необходимо иметь соответствующее количество рабо-чих позиций параллельного дей-ствия, включающие необходимые технологические операции для полной обработки заготовки. По характеру транспортного перемеще-ния заготовки перемещение детали может быть дискретного и непре-рывного типа. В дискретных маши-нах параллельного действия обра-ботка деталей и их транспортировка разделены во времени. Комплекты рабочих инструментов действуют в стационарных рабочих зонах. Цикл работы идентичен для всех машин с любым типом рабочих позиций и складывается из подачи заготовки в позицию для ее закрепления, обра-ботки и выдачи готовой детали. Объединение нескольких позиций в конструктивно единые машины параллельного действия позволяет, по сравнению с однопозиционной машиной, сократить занимаемую площадь за счет объединения внепо-зиционных механизмов (привода, электродвигатели, управляющие механизмы и т.д.). В АЛ параллель-ного действия с дискретным харак-тером работы, едиными являются не технологические машины, которые остаются однопозиционными и конструктивно независимыми, а все элементы транспортно-загрузочных систем. В этом случае, в отличие от многопозиционных автоматов па-раллельного действия простои отдельных позиций АЛ не оказыва-ют влияния на остальные позиции. Машины параллельного непрерыв-ного действия могут быть выполне-ны в виде роторных и конвейерных машин. Зависимость производитель-ности АЛ параллельного действия от числа встроенных однопозицион-ных автоматов, имеет прямо про-порциональный характер.

Машины и линии последовательно-параллельного действия.

В этих машинах концентрируются как одноименные, так и разноимен-ные операции. Их конструктивным отличием явл. наличие нескольких (более 2-х) параллельных потоков обработки, в каждом из которых деталь проходит последовательно через q рабочих позиций. Автоматы последовательно-параллельного действия могут иметь линейную или круговую компоновку, однако более распространенной является круговая компоновка. При круговой компо-новке все позиции, механизмы и устройства полностью дублированы. Линии последовательно-параллельного действия могут компоноваться из автоматов дис-кретного последовательного дей-ствия, работающих параллельно или из автоматов параллельного дей-ствия, работающих последовательно.

Классификация и функции целевых механизмов АЛ

Механизмы, служащие для выполне-ния отдельных элементов техноло-гического процесса и частных дви-жений рабочего цикла называется целевыми механизмами. Целевые механизмы делятся на 3 группы: 1.Целевые механизмы рабочих ходов, обеспечивающие непосред-ственно обработку изделия. Эти механизмы принимают участие в формообразовании, сборке, контро-ле обрабатываемого изделия и обычно несут соответствующий инструмент. К ним относятся сило-вые головки, силовые столы, суппор-ты, специальные приспособления. 2.Целевые механизмы холостых ходов, обеспечивающие подготовку рабочих ходов. Эти механизмы выполняю функции: транспортиро-вания, зажима, фиксации, поворота обрабатываемой заготовки, удаления отходов и т.д. К ним относятся транспортеры, накопители, кантова-тели, перегружатели, поворотные столы, механизмы зажима и фикса-ции, механизмы удаления стружки и отходов и др. 3.Целевые механизмы управления. Служат для осуществ-ления заданной последовательности обработки изделий на автоматиче-ской линии. К ним относятся про-граммируемые командоаппараты, контроллеры, панели и пульты управления, контрольные и блоки-ровочные механизмы и др.

Силовые головки и силовые столы

Силовой головкой называется унифицированный узел, предназна-ченный для сообщения инструмен-там вращения и движения подачи. Классификация силовых головок: 1.По технологическому назначе-нию: а) сверлильные; б) фрезерные; в) расточные; г) резьбонарезные; д) шлифовальные; е) сборочные; ж) гайковерты. 2.По мощности привода главного движения: а) микроголов-ки, 0.1-0.4 кВт; б) малые головки, 0.4-3.0 кВт; в) головки средней мощности, 3.0-17 кВт; г) головки большой мощности, 17-30 кВт. 3.По типу привода главного движения: а) с электрическим двигателем; б) с пневматическим двигателем; в) с гидравлическим двигателем. 4.По конструкции механизма подач: а) с выдвижной пинолью; б) с перемеща-емым корпусом; в) с перемещаемым корпусом; г) с перемещаемым кор-пусом и пинолью. 5.По типу меха-низма подач: а) электромеханиче-ские (кулачковые, винтовые); б) гидравлические; в) пневматические; г) пневмо – гидравлические. 6.По месту расположения привода подач: а) самодействующие; б) не самодей-ствующие.

Гидравлические силовые головки

Получили наибольшее распростра-нение в отечественном станкострое-нии. Проектируют для выполнения как легких, так и тяжелых работ. Мощность электродвигателя до 30 кВт, развиваемое осевое усилие до 100кН. Гидравлический механизм подач позволяет легко автоматизи-ровать цикл работы головок, с по-мощью управления циклом путевы-ми переключателями. Назначение: сверлильные, расточные, фрезерные работы, прошивание, протягивание, запрессовка, хонингование, при использовании копирных гаек -нарезание резьбы. Гидравлические головки могут быть самодействую-щими или несамодействующими. Самодействующие – это головки, у которых привод подачи (насосы, масляный бак, гидроаппаратура) расположен внутри самой головки. Это, как правило, головки средних или больших размеров. Несамодей-ствующие – это головки, у которых вся гидроаппаратура расположена вне головки в самом станке или рядом с ним. Преимущества неса-модействующих головок: а) упро-щается обслуживание и ремонт, т.к. основные узлы гидравлики легко доступны наладчикам; б) уменьша-ется вес головки; в) вследствие уменьшения веса снижается инер-ционность головок, что позволяет увеличить скорости холостых хо-дов; г) основные источники тепло-выделения выносят из головки, а значит уменьшаются тепловые де-формации головок и повышается точность; д) возможность примене-ния при вертикальной или наклон-ной компоновке без противовеса в отличии от самодействующих голо-вок. Недостатки: а) увеличивается площадь, занимаемая станком; б) необходимо использовать отдель-ные электродвигатели для главного движения и подач.

Схема самодействующей гидравли-ческой головки:

1.основание; 2.конечные выключате-ли; 3.масляный блок; 4.гидронасос; 5.перемещаемый корпус; 6.гидроцилиндр подачи; 7.жесткий упор.

Пневмогидравлические силовые головки

Получили применение для выпол-нения нетяжелых работ. Мощность электродвигателя до 3кВт, усилие подачи до 9000 Н. Перемещение поршня привода подач осуществля-ется воздухом, а скорость перемеще-ния регулируется маслом, вытесняе-мым поршнем из цилиндра (демп-фер). Головки являются не самодей-ствующими, т.к. питание сжатым воздухом осуществляется от сети. Регулирование подачи осуществля-ется с помощью дросселя. Конструк-ция пневмогидравлической головки:

1. пневмоцилиндр подачи;

2. эластичная мембрана.

Преимущества: 1.Конструкция проще, чем гидравлических, т.к. отсутствует насосная станция и часть гидроаппаратуры. 2.Скорость подач стабильна, т.к. температура масла постоянна.

Электромеханические плоскоку-лачковые силовые головки

Проектируют для выполнения лег-ких работ при небольшой длитель-ности цикла (5-30 с.) и малой длине обработки. Головки имеют неболь-шие размеры, малый ход инструмен-та 35-75 мм, малую мощность 0.4-3 кВт, подача осуществляется переме-щением пиноли. Величина рабочей подачи, быстрый подвод и отвод определяется профилем кулачка, который получает вращение от электродвигателя, обеспечивающего вращение шпинделя. Назначение: сверление, резьбонарезание, легкое фрезерование и т.д. Структурная схема плоскокулачковой головки:

1.Кулачок; 2.Пиноль; 3.Звено настройки главного движения- iv; 4.Звено настройки движения подач-is

Уравнение баланса цепи главного движения:

Формула настройки:

Уравнение баланса цепи подач:

где T- шаг архимедовой спирали кулачка на участке рабочей подачи, мм; S- рабочая подача пиноли, мм/об.

Достоинства: 1.Надежность в рабо-те; 2.Легкость обнаружения отказов; 3.Простота обслуживания и ремон-та; 4.Малая инертность. Недостат-ки: 1.Небольшие усилия и мощ-ность; 2.Малый ход инструмента; 3.Ступенчатое изменение подач путем замены кулачка или сменных колес; 4.Невозможность регулиро-вания длины хода без замены кулач-ка; 5.Невозможность работы до жесткого упора; 6.Большие цикло-вые потери; 7.Быстрый износ кулач-кового механизма; 8.Ненадежная защита от перегрузок.

Электромеханические винтовые головки

Проектируются с электродвигателем мощностью 0.6-30 кВт, для ускорен-ных перемещений используется отдельный электродвигатель. Пода-чи обеспечиваются винтовым меха-низмом. Назначение – сверлильно-расточные, фрезерные, резьбонарез-ные и др. операции. Структурная схема винтовой головки:

1.Основание; 2.Перемещаемый корпус; 3.iv - звено настройки глав-ного движения; 4.in - звено настрой-ки движения подач; 5.ix - звено настройки ускоренных (холостых) перемещений.

Уравнение баланса цепи главного движения:

Формула настройки:

Уравнение баланса цепи подач:

Формула настройки:

где к- число заходов червяка;

z- число зубьев червячного колеса;

t- шаг винта, мм

Уравнение баланса цепи ускоренных перемещений:

Формула настройки:

Достоинства: 1.Конструктивно проще плоскокулачковых и гидрав-лических; 2.Большой ход инстру-мента; 3.Большие усилия подачи; 4.Высокая надежность; 5.Простота обслуживания и поиска неисправно-стей; 6.Возможность легко регули-ровать ход инструментов путем перестановки путевых упоров. Недо-статки: 1.Ступенчатое изменение величины подачи; 2.Низкая точ-ность останова при работе по путе-вым переключателям; 3.Быстрый износ винтовой пары; 4.Ненадежная защита от перегрузок.

Силовые столы

Силовой стол- это унифицирован-ный узел, предназначенный для сообщения инструментам или заго-товке движущей подачи. На силовой стол устанавливаются сверлильные, расточные, фрезерные бабки или приспособления с заготовкой. Столы выпускаются с электромеханическим и гидравлическим приводом. Столы с электромеханическим приводом. Столы с электромеханическим при-водом имеют винтовой механизм подач. Для ускоренных перемеще-ний используется один электродви-гатель, для рабочих подач другой. Скорость подач регулируется сту-пенчато путем замены сменных колес. Установка двухскоростного двигателя рабочих подач позволяет иметь две рабочие подачи, величина которых отличается вдвое. Столы выпускаются шести габаритов. Структурная схема электромехани-ческого стола:

1.Электродвигатель рабочих подач; 2.Электродвигатель ускоренных перемещений; 3.Платформа стола; 4.iv - звено настройки главного движения; 5.ix - звено настройки ускоренных перемещений; 6.Mn- предохранительная муфта; 7.Мэ- муфта фрикционная электромагнит-ная.

Уравнение баланса цепи рабочих подач:

Формула настройки:

Уравнение баланса цепи ускоренных перемещений:

Формула настройки:

Поворотные устройства

Используют в станках для переме-щения обрабатываемой детали или инструмента с позиции на позицию по круговой траектории. Это мно-гопозиционные столы и барабаны. Блоки многошпиндельных автома-тов, револьверные головки, дисковые магазины и делительные устройства. К поворотным столам предъявляют-ся требования точности поворота на заданную угловую величину, точ-ности в жесткости фиксации рабочей позиции, осуществления поворота за минимальное время при ограниче-ниях на возникающие при этом динамические нагрузки. Точность поворотных устройств следует оценивать с вероятностных позиций. Под точностью здесь принято пони-мать точность углового позициони-рования, характеризующуюся теку-щей погрешностью угла поворота. В лучших системах управления авто-матическими поворотными устрой-ствами для минимизации погрешно-стей команды подаются с соответ-ствующим упреждением. Точность современных поворотных столов в ЧПУ составляет 3-6 секунд. Быстро-действие характеризуется средней скоростью поворота ср–до 1.0 с-1. Универсальность определяется возможным диапазоном числа деле-ний, который в современных авто-матических поворотных столах равен 2-20 тыс. и выше. В качестве привода поворотных устройств используют шаговые двигатели (1), позволяющие получать широкую универсальность по диапазону делений, состыковываться с система-ми управления с ЧПУ или от ЭВМ. Поворотные устройства с гидропри-водом (2) и с мальтийским механиз-мом (5) широко применяют в столах и револьверных головках с постоян-ным фиксированным углом поворо-та. Применяют также схемы с перио-дическим включением кинематиче-ской цепи различают путевые (3,4) и храповые механизмы (6). Мальтий-ские механизмы нашли весьма широ-кое применение в приводах пово-ротных устройств вследствие своих широких динамических качеств, простоты и надежности. Применяют плоские мальтийские механизмы с внешним и внутренним зацеплением и иногда сферические, при исполь-зовании которых отпадает необхо-димость применять дополнительные конические передачи.

Фиксаторы

Для обеспечения точности конечно-го положения устройства, предна-значенных для поворота на опреде-ленный фиксируемый угол или для перемещения на определенную линейную величину, применяются фиксаторы. К ним предъявляют требования точности, жесткости и долговечности. Помимо функции скоса доворот (довод) в рабочую позицию соответствующего устрой-ства. Основным недостатком про-стейших устройств с одним фикса-тором является наличие зазоров в направляющих фиксатора, что суще-ственно снижает точность фиксации. Поэтому чаще используется прин-цип двойной фиксации. Наличие второго фиксатора сводится к выбо-ру зазоров и создание натяга во всей системе фиксации. Для повышения точности и жесткости фиксации следует располагать на максималь-ном удалении от центра поворота. Операции, требующие высокую точность, следует выполнять в зоне между фиксаторами и центром поворота. Для ослаблен7ия вредного влияния динамических процессов на точность фиксации следует умень-шать массу поворотного устройства и снижать скорость фиксатора.

Показать полностью…
Похожие документы в приложении