Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

• 1. Состав системы и требования к конструктивному устройству
• 2. Основные технические параметры станка
• 2.1 Определение структуры компоновки станка
• 2.2 Выбор типов электродвигателей и видов тяговых устройств в приводах станка
• 3. Характеристика технологического модуля
• 4. Выбор транспортных устройств
• 4.1 Промышленный робот для подачи заготовок в станок
• 4.2 Конструкция и принцип работы захватного устройства
• 4.3 Расчет усилия захвата манипулятора
• 5. Механизмы для уборки стружки
• 6. Система подачи СОЖ
• 7. Накопители деталей у станка
• 8. Выбор типа силового привода
• 8.1 Расчётная схема и определение усилия зажима
• 9. Выбор измерительных устройств для контроля параметров обработки и износа инструментов
• 10. Выбор систем управления за работой средств технологического оснащения
• Список используемых источников

1. Состав системы и требования к конструктивному устройству

Наименование и область применения:

Металлообрабатывающая система для обработки валов в условиях серийного производства, используется для обработки деталей различной сложности и конфигурации при максимальной концентрации операций в режиме малолюдных технологий.

Станок предназначен для обработки деталей типа тел вращения. На станке можно производить точение, нарезание резьбы, сверление, зенкерование, развертывание и предварительное растачивание отверстий. Металлообрабатывающая система состоит из:

- токарный обрабатывающий центр;

- Промышленный робот;

- Автоматическая система сбора и удаления стружки;

- Система подачи и очистки СОЖ;

- Система управления;

- Устройство диагностики за состоянием инструментов;

- Накопители заготовок и готовой продукции.

2. Основные технические параметры станка

Мощность:

Двигатель шпинделя 18,5 кВт;

Число шпинделей

- станок имеет один токарный шпиндель;

Интервалы регулирования приводов

Шпиндель: 45 - 4500об/мин;

Размеры обработки:

Максимальная длина точения:340 мм;

Максимальный диаметр точения: 350мм;

Диаметр гидравлического патрона: 210мм;

Количество инструментов/приводных: 8/ 12.

2.1 Определение структуры компоновки станка

Последовательность расположения подвижных узлов станка относительно инструмента, заготовки и неподвижного узла предопределяет основу компоновки. Определение образа компоновки начинается с выявления ее структуры. Для выявления состава элементарных движений используем технологические операции, для выполнения которых проектируется станок. Компоновка станка должна, прежде всего, обеспечивать заданный набор исполнительных движений, необходимых для формообразования детали в процессе ее обработке на станке.

Кинематика станка должна обеспечивать следующие движения: С - вращательное движение детали; с - круговое установочное перемещение детали (полярная координата); Х, Y, Z - поступательные движения станочных узлов; х, y, z - установочные движения вдоль этих координат;

Компоновка СhОZ.

2.2 Выбор типов электродвигателей и видов тяговых устройств в приводах станка

Nдв=18,5кВт.

Для привода главного движения выбираем асинхронный электродвигатель серии 1PH7137-2ND .

Тяговым устройством привода подач является передача винт-гайка качения. Для данной передачи характерны высокий коэффициент полезного действия, небольшое различие между силами трения движения и покоя, незначительное влияние частоты вращения винта на силу трения в механизме, полное отсутствие осевого зазора.

3. Характеристика технологического модуля

Технологический модуль состоит из следующих элементов:

- токарный обрабатывающий центр с ЧПУ;

- промышленный робот для загрузки и разгрузки станка;

- Транспортно-накопительная система для доставки валов в специальных тележках;

- Конвейер для перемещения валов в рабочую зону робота;

- шнековый конвейер для уборки стружки;

- пульт управления.

Заготовки помещаются в тележку и доставляются к станку. Далее они поступают на конвейер. На наклонной поверхности накопителя расположен отсекатель, который удерживает заготовки на конвейере. Конвейер имеет размеры 1000х 1600 мм. Детали расположены горизонтально. Конструкция гнезда под деталь выполнена виде призмы что допускает ее захват промышленным роботом.

При попадании заготовки в призму, на датчик подает сигнал промышленному роботу, который в свою очередь захватывает ее и происходит фиксирование детали, чтобы при любых сбоях она не падала.

После обработки промышленный робот захватывает готовые изделия из патрона (датчик подает сигнал и раскрепляет патрон) после чего робот перемещает их в конвейер с готовыми деталями.

4. Выбор транспортных устройств

Транспортная система - комбинированная

4.1 Промышленный робот для подачи заготовок в станок

Промышленные роботы являются одним из основных средств достижения гибкости в ГПС. При применении промышленного робота, обеспечивается быстрая их перенастройка при переходе к изготовлению других предметов производства.

Промышленный робот обеспечивает подачу заготовки с призмы в зону обработки, и обеспечивает перемещение детали из зоны обработки на стол готовых деталей. Заготовки берутся захватами за наружную поверхность детали.

Промышленный робот предназначен для металлорежущих станков с ЧПУ. Робот оснащается устройством для автоматической смены захватов, а также для контроля базирования заготовок.

4.2 Конструкция и принцип работы захватного устройства

Разработанное устройство по автоматизации технологического процесса - манипулятор предназначен для переноса заготовок с призмы в рабочую зону токарного станка и обработанных деталей из рабочей зоны на опоры спутника конвейера.

Вся конструкция автоматизированного комплекса основывалась на том, что станок для обработки данной детали является тяжелым токарным, соответственно заготовки, обрабатываемые на нем, являются достаточно громоздкими и тяжелыми. По этим причинам для транспортировки заготовок на станок используем унифицированную конструкцию схватов для изделий типа гладких и ступенчатых валов, имеющий широкий диапазон изменения диаметров. Рассматриваемые варианты конструкции, отличающиеся наибольшими осевыми размерами захватываемых изделий, обеспечивают их центрирование независимо от диаметра. Высокая стабильность установки (0,05…0,07 мм) достигается за счет профилирования губок схвата.

Две пары 1, выполненных заодно с зажимными губками, свободно установлены на своих осях 2. На рычагах нарезаны зубчатые секторы, входящие попарно в зацепление с червяком 3, которые связаны между собой рычагами 4, образующими шарнирный параллелограмм. Шарнирный параллелограмм обеспечивает независимую работу каждой пары зажимных рычагов 1, что необходимо для захватывания и центрирования ступенчатых валов диаметром от 100 до 320 мм. и длинной до 1000 мм. Место соединения тяги 5 с гнездом, выполненным во втулке 6 привода зажима и разжима схвата, а также байонетное соединение хвостовика 7 схвата с головкой шпинделя 8 кисти руки унифицированы. В сменной захватном устройстве хвостовик 7 крепится к шпинделю 8 кисти руки при помощи байонетного замка 9, накидного рычага 10 с резьбой и гайки 11.

4.3 Расчет усилия захвата манипулятора

Для обеспечения зажима и разжима детали при ее переносе от транспортера к станку и обратно применяем приводной захват. Данные захваты применяют для перемещения деталей при больших динамических нагрузках, при сложных траекториях движения, а также в тех случаях, когда требуется точная фиксация детали в различных точках ее траектории. В автоматических загрузочных устройствах металлорежущих станков для деталей типа валов и применяют два вида захватов: клещевые и кулачковые. Клещевые захваты просты в изготовлении и обеспечивают надежное удержание детали, поэтому выбираем клещевой захват.

Сила зажима, необходимая для захвата и центрирования детали определяется по формуле [38, c.77]:

Qз=1,3*G* [(0,63*b/a) +1,5*a₁*b/(b₁+f*D) *a] * (w/g +1) * K = 189 (н) (6.1)

где: G =160 - максимальный вес заготовки группы; a=0,11, a₁=0,015, b=0,11, b₁=0,02 - размеры элементов рычажной системы захвата, м; D= 0,320-диаметр заготовки, м; w=3 - ускорение движения захвата, м/с²; f=0,15 - коэффициент трения заготовки о поверхность губки; К=2-коэффициент, учитывающий несоосность "е" осей детали и захвата; g=9,8 м/с² - ускорение свободного падения.

В качестве привода захвата используем стационарный гидропривод, т.к. данный привод используется в исполнительных механизмах манипулятора. Основным параметром гидродвигателя является диаметр его поршня, выбор которого производится по формуле [30, c.94]:

(6.2)

где: Рт = Qз =189 н - тянущая сила на штоке; Dп - диаметр поршня гидроцилиндра; dшт = 20 мм- диаметр штока гидроцилиндра; с = 2 МПа. - давление жидкости в гидоцилиндре; з = 0,9 - к.п.д. гидрооцилиндра;

Откуда диаметр поршня гидроцилиндра D=30 мм.

5. Механизмы для уборки стружки

станок манипулятор заготовка стружка

Для бесперебойной работы токарного станка с ЧПУ в автоматическом режиме необходимо обеспечить регулярное удаление стружки из зоны резания и от модуля по мере её накопления.

Из зоны резания элементная стружка попадает в стружкоприёмник и далее в тару. Наполненная стружкой тара выдвигается автооператором на позицию выдачи, а на её место ставится новая тара. С позиции выдачи заполненную тару забирает производственный робот, выполняющий транспортные функции, и отвозит к месту приёма стружки, где автооператор принимает её, освобождает от стружки и возвращает транспортному производственному роботу. Производственный робот доставляет тару к модулю на позицию загрузки.

Остатки стружки с инструментального оснащения смывают с помощью подачи СОЖ через отверстие в шпинделе, для последующего крепления заготовки. При образовании сливной стружки применяют резцы со стружколомами, которые дробят сливную стружку и тем самым улучшают условия её отвода.

6. Система подачи СОЖ

Подача СОЖ к станкам осуществляется от централизованных циркуляционных установок. Каждая установка состоит из бака с устройством для очистки СОЖ, насоса и трубопроводов. При применении централизованной системы циркуляционной системы улучшается очистка и стабилизируется температура СОЖ, в результате чего повышается качество обработки; улучшаются условия обслуживания, и сокращается производственная площадь.

7. Накопители деталей у станка

Накопительная система - непрерывная. Вид - напольный

Транспортно-накопительная система связывает накопитель деталей у станка и складскую систему деталей. Накопление деталей у станка происходит в тележки-накопители, который при помощи промышленного робота доставляется на склад.

8. Выбор типа силового привода

Автоматизированные приводы приспособлений - устройства, служащие для приведения в действие рабочих органов приспособлений, без приложения физической силы оператора. Механизированный привод позволяет автоматизировать процесс обработки.

Для автоматизированного закрепления заготовок чаще всего используют сжатый воздух или масло. В серийном производстве наиболее широко используют давление рабочей жидкости, так как гидравлические устройства отличаются простотой конструкции, легкостью и простотой управления, надежностью работы в широком диапазоне температур.

Из всех существующих приводов наиболее широко применяют пневматический и гидравлический механизированные приводы станочных приспособлений.

В данном случае это гидравлический привод.

Пружинно - гидравлический привод осуществляет зажим заготовки с помощью прихватов или др. Устройства, а базирование заготовки при ее обработки на станке осуществляется устройствами не относящимися к цилиндру. Зажим заготовки осуществляется с помощью тарельчатых пружин, а гидропривод используется для разжима заготовки. Это отличие и обеспечивает указанное ниже преимущества пружинно - гидравлического привода:

- быстрота действия (0,5…1,2 с.);

- постоянство усилия зажима;

- возможность регулировки усилий зажима;

- простота конструкции и эксплуатации;

- независимость работоспособности от колебаний окружающей среды.

Крепиться данный гидроцилиндр в корпусе узла и имеет проводящую муфту, через которую соединен с гидросетью.

8.1 Расчётная схема и определение усилия зажима

При обработке заготовки на нее действуют силы резания и моменты, создаваемые ими, которые стремятся переместить и повернуть заготовку. Несмотря на это, заготовка должна сохранять в процессе обработки неизменное положение относительно опорных элементов. Для этого ее необходимо надежно закрепить. Надежность закрепления проверяется расчетами, выполняемыми на основе известных методик.

Рисунок 3- Схема силового замыкания

Величина необходимого зажимного усилия развиваемого зажимным механизмом станочного приспособления определяется на основе решения задачи статики, рассматривая равновесие заготовки под действием приложенного к ней момента резания, по формуле:

kМ_кр = М_зу (7.1)

k=k₀k₁k₂k₃k₄k₅k₆

где: k - коэффициент надежности закрепления заготовки;

k₀=1,5 - габаритный коэффициент запаса;

k₁=1,0 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях заготовки;

k₂=1,0 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента;

k₃=1,0 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании;

k₄=1,0 - коэффициент, учитывающий постоянство силы, развиваемой зажимным устройством;

k₅=1,0 - коэффициент, учитывающий эргономику немеханизированного зажимного устройства;

k₆=1,0 - коэффициент, учитывающий наличие моментов, стремящихся провернуть заготовку, установленную плоской поверхностью.

Таким образом, k = 1,51,01,01,01,01,01,0 = 1,5

Учитывая требования техники безопасности принимаем k = 2,5.

Мкр = 0,5РzD =0,5 1,56 0,320=0,245 (кн м) (7.1)

где: Мкр - крутящий момент от сил резания; Рz =1,56 кн - силы резания; D=0,320 м - наружный диаметр обрабатываемой поверхности.

М_зу=0,5 f d Q=0,375 d Q (7.2)

где: М_{зу -} момент сопротивления, создаваемый зажимным устройством станочного приспособления, кнм; f1=0,75 - коэффициент трения между заготовкой и контактным элементом зажимного механизма станочного приспособления; d- зажимаемый диаметр заготовки.

Q - сила закрепления заготовки, кн.;

Откуда после подстановки 7.1 и 7.2 в 6.1 имеем:

2,5 0,137= 0,375 d Q

Откуда d Q =0,913 (кнм)

9. Выбор измерительных устройств для контроля параметров обработки и износа инструментов

Контроль проводится до обработки детали на технологическом оборудовании, в процессе обработки и после нее.

Для контроля обработанных деталей система оснащена встроенной измерительной головкой, обеспечивающая исходное координирование инструмент, контроль размеров в ходе обработки, по завершении перехода или полной обработки. Получаемая информация служит для управления станком и оценки качества обработки.

Данная система оснащается индикаторами контакта БВ-4271 с ЧПУ. предел допускаемого размаха срабатывания управляющей команды - 0,002 мм, измерительное усилие - до 500±200 сН. Во время измерения станок работает в режиме координатно-измерительной машины. При контроле инструмента головка крепится на столе.

10. Выбор систем управления за работой средств технологического оснащения

Основные функции АСУ подразделяются на управляющие, информационные и вспомогательные.

Управляющие функции - функции, результатом которых является выработка и реализация управляющих воздействий на технический объект управления. К управляющим функциям относятся:

- программно-логическое управление оборудованием;

- адаптивное управление объектом в целом.

Информационные, функции - функции системы, содержанием которой являются сбор, обработка и представление информации о состоянии ГПС оперативному персоналу или передача информации для последующей обработки.

Вспомогательные функции - функции, обеспечивающие решение внутрисистемных задач.

Задачи, решаемые АСУ ГПС. Выбор технических средств СУ и состав функций подлежащих автоматизации, в значительной мере зависят от следующих факторов: технологии обработки; составе и компонован ГПС; организации производства; экономической целесообразности автоматизации составляющих ГПС.

Состав функций и набор решаемых задач АСУ определяются условиями функционирования конкретных ГПС.

Задачи оперативного управления:

а) управление технологическим процессом: сбор и обработка информации о ходе технологического процесса; координация работы основного технологического оборудования и оборудования АТСС; перераспределение ресурсов в зависимости от фактического состояния производства; организация взаимодействия персонала ГПС с ЭВМ; обеспечение работоспособности АСУ при сбоях и перезапусках;

б) групповое управление основным технологическим оборудованием: управление работой устройств числового программного управления (УЧПУ) (запуск по команде ЭВМ, приостановка обработки, замена программы и т.д.); организация хранения на устройствах памяти ЭВМ библиотек управляющих программ (УП) и документов; раздача УП в УЧПУ;

в) управление АТСС: прямое управление оборудованием АТСС; взаимодействие с устройствами управления ГПС.

Входной информацией для оперативного управления являются документы, содержащие необходимые сведения для управления станками и оборудованием АТСС: УП для станков, сменно-суточные задания, планы-графики и т.д.

Управление технологическим процессом. При создании системы управления ГПС необходимы разработка средств, обеспечивающих автоматическую координацию работы технологического оборудования, АТСС и вспомогательного оборудования, принятие решений и регулирование технологического процесса (ТП).

Принятие решений и регулирование ТП должны основываться на анализе информации, поступающей от объектов управления. В оперативной памяти ЭВМ строится динамическая модель ГПС в виде таблицы, в которой каждая секция описывает состояние соответствующего элемента объекта управления.

Содержание таблиц обновляется с заданной периодичностью программами сбора информации. Модель используется супервизором системы управления для координации и регулирования ТП при работе в автоматическом режиме.

Список используемых источников

1. Андреев Г.Н., Новиков В.Ю., Схиртладзе А.Г. Проектирование технологической оснастки машиностроительного производства: Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов/ Под ред. Ю.М. Соломенцева - М.: Высш.шк., 1999.- 415с.

2. Уткин Н.Ф. Приспособления для механической обработки. - Л.: Лениздат, 1983. - 175 с.

3. Режимы резания металлов. Справочник. М., Машиностроение, 1972.- 407с

4. Станочные приспособления: Справочник. В 2-х т. - Т.1./Ред. совет: Б.Н. Вардашкин и др. - М.: Машиностроение, 1984.- 592 с.

5. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2/Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1986. 496 с.

Размещено на Allbest.ru

...