Автоматизація виробництва за допомогою станків з ЧПУ та ГПМ

КУРСОВА РОБОТА.

«Автоматизація виробництва за допомогою станків з ЧПУ та ГПМ».

Зміст.

TOC o «1−3 «Вступ PAGEREF _Toc510703882 h 2.

Основні відомості PAGEREF _Toc510703883 h 5.

Класифікація станків з ЧПУ PAGEREF _Toc510703884 h 5.

Станок МЦ800 PAGEREF _Toc510703885 h 7.

Інформація про ГПМ PAGEREF _Toc510703886 h 10.

Загальні відомості про ГПМ PAGEREF _Toc510703887 h 10.

Будова шпиндельної коробки PAGEREF _Toc510703888 h 11.

Механізм приводу головного руху PAGEREF _Toc510703889 h 12.

Конструкція механізму поворотного стола PAGEREF _Toc510703890 h 13.

Конструкція чотирьох позиційного накопичувача PAGEREF _Toc510703891 h 14.

Конструкція механізму розжиму інструмента PAGEREF _Toc510703892 h 16.

Механізм орієнтації шпинделя PAGEREF _Toc510703893 h 16.

Список використаної літератури: PAGEREF _Toc510703894 h 18.

Вступ.

Автоматизація повсюдно рахується головним, найбільш перспективним напрямком в розвитку промислового виробництва. Завдяки звільненню людини від безпосередньої участі у виробничих процесах, а також високій концентрації основних операцій значно поліпшуються умови праці і економічні показники виробництва.

Автоматизація промислових виробництв неоднакова. Вона дає найбільший ефект в виробництвах з масовим випуском продукції і порівняно працемісткими технологічними процесами.

Автоматизація виробничих процесів зв’язана з випусканням ряду автоматичних пристроїв. В масовому виробництві ці пристрої спеціалізовані. В серійному виробництві доводиться користуватися універсальними автоматичними пристроями, що потребують перенастройки або переналагодження, що викликає більшу витрату невиробничого часу.

Тому в послідні роки більша увага надається «гнучкості» автоматичного обладнання, досягненої шляхом широкого використання принципів агрегатування і програмного управління, що веде за собою поступове ускладнення конструкції.

Числове програмне управління (ЧПУ) стало універсальним засобом управління станками. Його застосовують для всіх груп і типів станків.

Застосування станків з ЧПУ дозволило якісно змінити металообробку, дістати більший економічний ефект. Обробка на станках з ЧПУ характерезується: ростом виробництва праці оператора-станочника завдяки скороченню основного і додаткового часу (переналадки); можливістю застосування багатостаночного обслуговування; підвищеною точністю; зниженням затрат на спеціальне приспосіблення; скороченням або повною ліквідацією розміточних і слюсарно-підгоночних робіт.

Велика перевага обробки на станках з ЧПУ заключається також в тому, що значно зменшується доля важкої ручної праці робітників, зменшується необхідність в кваліфікованих станочниках-універсалах, змінюється склад робітників металооброблюючих цехів.

Намагання збільшити кількість продукції, що випускається з допомогою станків з ЧПУ, прискорити зміну виробів в машинобудуванні і запобігти дифіциту операторів станків привело до появи гнучких виробничих модулів (ГПМ) і гнучких виробничих систем (ГПС), що являють собою сукупнісь багатоопераційних (багатоцільових) станків з ЧПУ, роботизованих транспортних засобів і мікроелектронних систем управління, що мають галузеву гнучку структуру. Завдяки застосуванню ГПМ і ГПС вирішується проблема цілодобового використання обладнання, відкриваються можливості практичної реалізації «безлюдної технології», при якій виробничий персонал працює головним чином в першу, найбільш продуктивну зміну, а в другу й третю зміни працюють малочисельний штат дежурних або і зовсім відсутній.

Дві найбільш актуальні проблеми стоять перед машинобудуванням: автоматизація, включаючи створення гнучких промислових систем (ГПС) і підвищення надійності ресурсу машин.

В області масового виробництва задача комплексної автоматизації традиційно вирішується шляхом використання спеціалізованих автоматичних ліній і роторно-конвеєрних комплексів. Серійне і мікросерійне виробництво найбільш тяжче піддається автоматизації, поскільки характерезується широкою номенклатурою і швидкою зміною виробів.

Через це автоматизація навантажуючо-розвантажуючих, транспортних операцій, а також цілого ряду технологічних операцій досягається в цих типах виробництва за рахунок обладнання з програмним управлінням, і дуже швидкою переналадкою.

На сьогоднішній день промислові роботи з програмним управлінням і подібні їм обладнання являються практично єдиним засобом автоматизації серійного і дрібносерійного виробництва. В області масового виробництва використання робототехніки, економічно виправдані в результаті значного скорочення часу проектування виготовлення і залучення автоматичних ліній оскільки появляється можливість замінити винекнені спеціалізовані, транспортні, орієнтуючі та інші допоміжні обладнання та типові робототехнічні прилади.

Застосування ЧПУ не тільки змінило характер організації виробництва в металооброблюючих цехах, але й корінним чином вплинуло на конструкцію самих станків.

Основні відомості.

Класифікація станків з ЧПУ.

По технологічним можливостям станки з ЧПУ діляться на групи:

Станки токарної групи призначені для обробки зовнішніх і внутрішніх поверхонь деталей, а також для нарізання зовнішньої і внутрішньої різьби.

Станки сверлильно-розточної групи призначені для сверління і розточки деталей різного класу точності, а також для комплексної сверлильно-розточної обробки.

Станки фрезерної групи призначені для фрезерування деталей простої і складної конструкції корпусних деталей (з деяких сторін і під різним кутом) і для комплексної сверлильно-фрезерно-розточної обробки різних деталей.

На станках вказаних трьох груп при їх оснащенні інструментальними магазинами, з автоматичною зміною інструментів, можлива комплексна механічна обробка без переміщення деталі на інші сторони.

4. Станки шліфувальною групи призначені для кінцевої обробки деталей. Вони поділяються на ряд підгруп в залежності від виду оброблюючих поверхонь:

круглошліфувальні;

плоскошліфувальні;

внутрішліфувальні.

5. Станки електрофізичної групи поділяються на:

електроерозійні (вирізні і прошивні);

електрохімічні;

лазерні.

6. Багатоцільові станки призначені для сверлильно-фрезернорозточної обробки призматичних, конусних і плоских деталей, а також для токарної обробки деталей типу тіл обертання з наступним їх сверлінням, фрезеруванням і розточуванням.

По принципу зміни інструментів станки з ЧПУ поділяються на три групи:

з ручною зміною;

з автоматичною зміною в револьверній головці;

3. з автоматичною зміною в магазині.

По принципу зміни заготовок станки з ЧПУ поділяються на станки з ручною і автоматичною зміною заготовок.

Станки з автоматичною зміною заготовок оснащені автоматичними пристаночними накопичувачами заготовок можуть працювати довгий час без участі оператора.

Такі станки дістали назву гнучких виробничих модулів (ГПМ).

Станки з ЧПУ для гнучкого механікооброблюючого виробництва краще створювати на базі уніфікованих компонентів, використовуючи принцип агрегатно-модульного будування.

Ряд уніфікованих конструктивних компонентів станків, визначений виконуючими в процесі обробки функціями, включає в себе:

несучі елементи конструкції (станини, стойки, портали тощо);

шпиндельні коробки з проводами, що забезпечують потрібні швидкості і сили різання;

столи з прямолінійними і круговими рухами разом з приводами подачі, що забезпечують взаємний простір переміщення інструмента і оброблювального виробу;

допоміжні прилади для накопичення і заміни ріжучих інструментів на станку (магазини, автооператори з приводами і оснасткою);

пристрої для автоматичної заміни заготовок (накопичувачі і навантажуючо-розвантажуючі механізми, маніпулятори або промислові роботи), що забезпечують роботу станка в складі РТК і ГПМ.

Основною особливістю уніфікованих конструкційних компонентів станків є можливість управління їх роботою пристроєм ЧПУ, що забезпечує швидку і автоматичну переналадку на обробку різноманітних виробів. Для можливості управління пристроєм ЧПУ окремі модулі і їх компоненти оснащуються регулюючими або слідкуючо-регулюючими електроприводами, а також датчиками зворотнього зв’язку по положенню рухомих елементів або по параметрах технологічного процесу для реалізації адаптивних функцій.

Станок МЦ800.

Станок МЦ800 з ЧПУ побудований на агрегатно-модульному принципі. Станок МЦ800 призначений для комплексної обробки корпусних деталей великих розмірів.

На станку можна здійснювати сверління, зінкування, розвертання, нарізання різьби мітчиками, розточування точних отворів по координатах, а також фрезерування по контуру складних криволінійних поверхонь. Обробку заготовок, закріплених на столі здійснюють інструментами, автоматично змінними в шпинделі, за рахунок подачі ковзків по станині (вісь X), шпиндельної бабки (вісь Y), стійки (вісь Z). Зміна інструментів, що знаходяться в магазині, здійснюється автооператором.

Автооператор здійснює установку і зняття в шпинделі змінних фрезерних головок для обробки малих канавок.

Станок обладнаний автономною гідростанцією, станцією СОР, пристроєм ЧПУ, а також конвеєром для відділення стружки.

Гнучкий промисловий модуль (ГПМ) на базі станка МЦ800 призначений для багатосторонньої обробки протягом одної, двох і більше змін різних корпусних виробів, що одночасно знаходяться на транспортно-накопичуючому пристрої.

В склад ГПМ крім станка типу МЦ800 входить транспортно-накопичуючий пристрій рамкового типу, що складається з двох секцій: вертикальної подачі з гідроприводами і двох секції поперечної подачі з автономними гідроприводами, в сукупності створюють замкнутий конвеєр, який з двох сторін приєднаний до столу станка.

Заготовки, які оброблюються на станку попередньо встановлюють на столах-супутниках, загальне число яких дорівнює дев’яти. Переміщення стола-супутника в поперечних секціях транспортно-накопичувального пристрою здійснюється на спеціальних вагонетках, з яких вони потім привідними рамками конвеєра передаються на один крок в вертикальному напрямку.

Автоматичний вибір управляючої програми при обробці різних заготовок здійснюється за допомогою блока зчитування кода кожного стола-супутника, що подається на стіл станка.

Транспортно-накопичуючий пристрій має автономний гідроблок, електрошафу управління і обмеження.

Конструктивне використання станка пояснює його кінематична схема. Станок складається з модулів:шпиндельної коробки з механізмами приводу головного руху і приводом подачі (по осі Z); ковзків і стійки з механізмами приводів подачі відподно по осях X і Y; механізма автоматичної зміни подачі інструментів.

Механізм головного руху приводиться від електродвигуна М1, на валу якого закріплено ведуче косозубе зубчасте колесо коробки передач. Переключення блоків зубчастих коліс здійснюється гідроциліндрами Ц7, Ц8. Гідроциліндр Ц1 фіксує кутове положення шпинделя. Через шпиндель проходить шток гідроциліндра Ц2 механізму зажима інструмента.

Для вимірювань лінійних переміщень у верстатах використовують різноманітні датчики.

Інформація про ГПМ.

Загальні відомості про ГПМ.

ГПМ призначений для вертикальних-фрезерних-розточних операції при обробці малогабаритних корпусних деталей на столі з робочою поверхнею 320×320 міліметрів. Обробку виконують інструментом, закріпленим в шпинделі, подачою стола вздовж осі Х, шпиндельної коробки (вісь Y) і повзуна разом зі шпиндельним вузлом (вісь Z). На станку можна виконувати: сверління, зінкування, розточування точних отворів з заданими міжцентровими відстанями, фрезерування по контурі з лінією і круговою інтерполяцією, нарізання різьб мітчиками, а також точіння круглих деталей, використовуючи високошвидкісні передачі стола відносно горизонтальної осі.

Рух робочих органів станка показано на його кінематичній схемі. В склад станка входять слідуючі механізми і прилади:

шпиндельна коробка з приводами вертикальної подачі, головного руху і подачі позуна шпиндельного вузла;

стіл з приводом поперечної подачі;

горизонтально-поворотний стіл;

інструментальний магазин з приводом;

прилад автоматичної зміни столів-супутників на поворотному столі;

гідро-і-пневмообладнання.

В складі ГПМ, крім того, є чотирьох або дванадцяти позиційний поворотний стіл-накопичувач для заготовок і деталей, встановлених на столах-супутниках.

Будова шпиндельної коробки.

Шпиндельна коробка складається з пересувного повзуна, в середині якого встановлено шпиндель з приводом, а також ковзок, який пересувається по вертикальній стійці.

Шпиндельна коробка станка і механізм приводу головного руху прилаштовується в окремій гільзі, яка монтується на передньому торсі повзуна. На хвостовій частині шпинделя встановлена підмуфта і нерухомо закріплене зупчасте колесо, яке передає крутний момент від механізму приладу.

На передньому торсі шпинделя є дві шпонки для передачі крутного моменту інструмента. Зажим інструмента в шпинделі виконується пакетом тарілчастих пружин за допомогою тяги, на передньому кінці якої є замок з кульковим механізмом для захвату хвостовика інструментальної оправки. Тяга переміщується у втклці. Прозжим інструмента здійснюється за допомогою поршня гідроцеліндра, який пересуває тягу вперед, стискаючи пружини.

Через отвір в тязі подається стиснуте повітря для продуву конуса шпинделя. Контроль розжиму-зажиму інструмента і ввімкнення подачі повітря при розжимі виконується шляховими вимикачами.

Гідроциліндри розжиму інструмента, переключення діапазону частот обертання шпинделя і кутової орієнтації шпинделя розміщуються в єдиному гідроблоці, який розміщується на задньому торсі повзуна. Робота гідроциліндрів контролюється відповідними шляховими вимикачами. Шток гідроцеліндра пересуває зубчастий блок коробки швидкостей і зубчсту підмуфту. Важіль фіксує шпиндель при русі штока назад гідроцеліндра. Зменшення швидкості оборотів і станів шпинделя перед фіксацією його кутового положення контролюється шляховими вимикачами. На задньому торсі гідроблоку розміщений фотоелектричний імпульсний датчик кутового положення шпинделя, який дозволяє виконувати різьбонарізні і інші операції, які потребують узгодженої дії приводів подач з обертанням шпинделя. Датчик з'єднюється з шпинделем за допомогою тяги і втулки.

Механізм приводу головного руху.

Механізм приводу головного руху станка складається з шпинделя, який приводиться в рух за допомогою електродвигунів постійного струму через двохступінчату коробку передач. Діапазон частот обертання шпинделя від 13 до 5000 мін -1 забезпечується практично без ступінчастого регулювання (через 1 мін -1): в межах від 13 до 360 мін -1 регулювання виконується при постійному крутному моменті Т, а від 360 до 500 мін -1 при постійній потужності Р. при високих частотах обертання шпинделя і малому крутному моменті (в межах від 1290 до 5000 мін -1) обертання на шпиндель передається через зубчастий ремінь і пару зубчастих коліс, які працюють так само як і зубчаста муфта. В діапазоні від 13 до 1220 мін -1 обертання передається через блок зубчастих коліс, які забезпечують велику редукцію для одержання високого крутного моменту на шпинделі.

Переключення першого або другого механічного приводу шпинделя виконується за допомогою тяги, яка пересувається разом зі штоком гідроциліндра в крайнє (ліве або праве) положення. На тязі закріплена вилка, яка перемикає одночасно зубчасті колеса і блок зубчастих коліс.

Конструкція механізму поворотного стола.

В корпусі поворотного стола на опорах кочення вмонтований шпиндель. На передньому торсі шпинделя кріпиться Т-подібна платформа на якій автоматично встановлюється і фіксується стіл-супутник з оброблюваною заготовкою. Зажим стола-супутника здійснюється тягою з допомогою тарілчастих пружин, а віджим — гідроциліндром, в штокову порожнину якого подається масло під тиском. Кранє положення платформи при зажимі і розжимі контролюється шляховими вимикачами.

Шпиндель поворотного стола приводиться в рух високомоментними двигунами через редуктор і зупчасте колесо. Датчик кутового положення зв «язаний безпосередньо з шпинделем через вал, який проходить всередині розточки штока-поршня гідроциліндра. Гальмування і зупинка в нульовому положенні шпинделя здійснюється при спрацюванні шляхових вимикачів. Фіксація кутового положення шпинделя забезпечується фракційною муфтою щеплення. Зовнішні диски муфти кріпляться до корпусу, а внутрішні до шпинделя. Щеплення муфти здійснюється при стисканні пакета дисків натискуючим кільцем під дією тарілчастих пружин.

Звільнення натискуючого кільця здійснюється гідроциліндром. Стан муфти контролюється шляховими вимикачами. Через штуцер під час роботи до муфти підводиться змаска. Для обдуву притискаючих пластин на передньому торсі шпиндиля під час зміни столів-супутників через штуцер і отвір у валі підводиться стиснуте повітря. Два штифта забузпечують основу стола-супутника при його притисканні до пластини, а штифти — базування стола-супутника на платформі.

Конструкція чотирьох позиційного накопичувача.

Змінні столи-супутники встановлюються по направляючих пазах і фіксується на чотирьох платформах накопичувача, міцно з'єднаних з фланцем вала привода. Поворот платформи накопичувача відносно горизантальної осі в задню позицію здійснюється високо моментними двигунами постійного струму з допомогою червячного редуктора. В якості індексуючого елемента використовується втулка з пазами і отворами, які відповідають кутовим позиціям платформ накопичувача. Поворот на задню позицію контролюється шляховими вимикачами.

Фіксація і розфіксація платформи накопичувача в заданому кутовому положенні здійснюється від гідроциліндра. Подачою тиску в його штокову порожнину виконується звільнення фіксуючого ролика, а потім свобідний поворот платформи до заданої позиції. При подачі тиску в безштокову порожнину гідроциліндра здійснюється фіксація наступного положення платформи накопичувача. Стіл-супутник, який знаходиться в верхньому положенні, пальцем подається в пас захоплюючого механізму загрузки. Контроль найменування столасупутника в позиції загрузки виконується шляховим вимикачем, а фіксація і розфіксація накопичувача — шляховими вимикачами.

Переміщення стола-супутника з платформи накопичувача на стіл станка при загрузці і при зворотньому його переміщенні розгрузці виконується гідроциліндром встановленим на верхньому торсі корпуса накопичувача. Корпус закріплений на кронштейні, який з'єднаний з основою стола станка. Встановка накопичувача відносно стола при монтажі здійснюється при допомозі регулюючої опори.

При збільшенні тиску в безштоковій порожнині гідроциліндра шток з захоплюючим механізмом переміщається до стола станка, здійснюється завантаження стола-супутника з заготовкою. Основним переміщенням стола станка палець столасупутника входить із паза захоплюючого механізма, даючи можливість йому повернутися в початкове положення. Для розгрузки станка шток при зворотньому ході захоплює стіл-супутник з обороблюваною на станку деталлю і переміщує його на платформу. Індексація стола-супутника на платформі здійснюється механічними фіксаторами. Положення захоплюючого механізму при завантаженні контролюється шляховими вимикачами.

Гідросистема станка здійснює наступні функції:

зрівноваження шпиндильної коробки спеціальним гідроциліндром;

переключення механічних ступенів приводу головного руху;

розжим 245 інструментів в шпинделі;

кутову орієнтацію шпинделя;

зміну інструментів маніпулятором;

фіксацію інструментального магазину;

розжим-зажим поворотного стола і столів-супутників;

автоматичну зміну столів-супутників.

Литий корпус вякому монтується механізм приводу головного руху, кріпиться на шпиндельну коробку. Крутний момент з зупчастого колеса, яке має бочкоподібні зубці, передається на шпиндель через зупчасту півмуфту з внутрішніми зубами. Зубчасте колесо служить для приєднання механізму кутової орієнтації шпинделя при автоматичній зміні інструмента.

Шпиндельний механізм монтується в корпусі, який фланцем кріпиться на передньому торсі шпиндельної коробки. В середині шпинделя розміщений механізм затискання інструмента. Затискання інструментальної оправки в шпинделі здійснюється зусиллям пакету тарільчастих пружин, а віджим — гідроциліндром.

Конструкція механізму розжиму інструмента.

Гідроблок розміщений на задній частині станка корпуса механізму приводу головного руху. В блоці знаходиться гідроциліндр зажиму інструмента в шпинделі. Зажим інструмента здійснюється тарільчастими пружинами в шпиндельному механізмі. Через шток і поршень гідроциліндра проходить канал подачі повітря для обдуву конуса шпиндиля при розжимі інструмента. Контроль розжиму і зажиму здійснюють кінцеві вимикачі.

Механізм орієнтації шпинделя.

Механізм орієнтації шпинделя в початковому кутовому положенні складаєть із фотоелектричного імпульсного датчика, з'єднаного з валом приводу головного руху з допомогою зубчастої передачі. Двійні (розрізні) зубчасті колеса дозволяють компенсувати боковий зазор в щепленні з колесом. Позиціонування шпинделя в початковому положенні здійснюється по управляючій команді від приладу ЧПУ.

Поперечнорухомий стіл пересувається відносно нерухомої основи на плоских пластинах, виготовлених із термообробленої до високої твердості сталі. До нижньої базової поверхні стола прикріплені накладки із полімерного антифракційного матеріалу. Бокові і нижні направляючі стола приставляють собою спеціальні опори кочення типу роликових кареток. Зі сторони базових граней направляючих стола опори кочення прикріплених жорстко, а з протилежної сторони із низу вони обладнані натяжним механізмом. З метою получення натягу в направляючих клинах з закріпленою на них роликової каретки, переміщується з допомогою гвинтів відносно корпусу. Положення опорів кочення фіксується гвинтами.

При подачі тиску в порожнину поворотного стола і плитка, на якій монтуються і фіксуються змінний стіл-супутник з обробляючою заготовкою, зміщується вертикально. При цьому зуби муфти зачіпаються, і стіл повертається на заданий кут електродвигуном через черв’ячну пару. При подачу тиску в порожнину виходить щеплення муфти і зажим стола. Кутове положення поворотного стола контролюється шляховим вимикачем. Контроль розжиму і зажиму поворотного стола виконують відповідні шляхові вимикачі, а початкова позиція поворотного стола контролюється шляховим вимикачем.

Список використаної літератури:

Інформаційні і процесорні пристрої роботів і систем управління:

навчальний посібник / В.А. Почрібний. — К.: УМК ВО, 1990 — 136 с.

Енциклопедія сучасної техніки. «Автоматизація виробництва і промислова електроніка».

Основи автоматизації деревооброблюючого виробництва. Маковський Н. В. друге видання 1972 р.

Роботизовані технологічні комплексиі гнучкі системи машинобудування. Ю. М. Соломенцева. Москва 1989 р.

Гнучкі виробничі системи для механічної обробки. Е.М. Гуліда Львів 1992 р.

PAGE.

PAGE 2.