Размещено на http://allbest.ru

25

Содержание

• Введение
• Анализ компоновочных решений РТК механической обработки
• Описание технологической операции механической обработки
• Обоснование выбора технологического оборудования, промышленного робота и накопителя заготовок для РТК
• Описание конструкции захватного механизма ПР, схемы базирования при манипулировании
• Описание алгоритма работы РТК
• Составление и описание циклограммы работы РТК. Расчет основных параметров работы РТК
• Заключение
• Список использованных источников информации

Введение

Машиностроение является одной из основных отраслей промышленности. В условиях жесткой конкуренции и рыночной экономики одними из важнейших вопросов, решаемых при построении любого производственного процесса, является обеспечение выпуска недорогой и качественной продукции. Автоматизация производственных процессов на основе внедрения роботизированных технологических комплексов (РТК) и гибких производственных модулей (ГПМ) является одним из векторов стратегического развития современного машиностроения. Вместе с тем, важнейшим резервом роста производительности труда в машиностроении является снижение трудоемкости механической обработки деталей на металлорежущих станках. Основной путь использования этого резерва - автоматизация процессов механической обработки деталей на основе применения металлорежущих станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Для мелкосерийного и серийного производств, охватывающих примерно 75-80% продукции машиностроения, необходимы средства автоматизации, сочетающие в себе производительность и точность станков-автоматов с гибкостью универсального оборудования. Такими средствами автоматизации являются станки с ЧПУ и РТК.

Бурное развитие программного управления станками, создание новых видов гибких производственных систем (ГПС) с трудосберегающей («безлюдной») технологией являются результатом достижений научно-технического прогресса во многих областях науки и техники. При построении ГПС необходимо учитывать различные технические аспекты, направленные на решение главной проблемы - повышение производительности и качества, расширение номенклатуры изготавливаемых изделий, исключение физического труда человека.

Анализ компоновочных решений РТК механической обработки

Основным оборудованием, входящим с состав РТК (и более сложных автоматизированных комплексов), применяющимся для изготовления деталей типа тел вращения являются станки с ЧПУ (автоматы и полуавтоматы): прутковые, патронные, центровые и патронно-центровые [1].

Создание РТК, содержащих основное технологическое оборудование с транспортными, накопительными, ориентирующими устройствами и обслуживающими промышленными роботами, является необходимым этапом гибкой автоматизации машиностроительного производства [2].

Характерной особенностью РТК является возможность их автономной работы, а также возможность встраивания в ГПС. При внедрении РТК осуществляется автоматизация вспомогательных операций загрузки основного оборудования заготовками перед их обработкой, а также снятия готовых изделий.

Промышленные роботы (ПР), входящие в состав РТК могут выполнять не только вспомогательные, но и но и некоторые основные операции.

Состав и структура роботизированных технологических комплексов определяется содержанием автоматизированного производственного процесса, который характеризуется: типом и размером обрабатываемых изделий, видом технологического оборудования, организацией его обслуживания, схемой движения потоков материала, инструмента и технологической оснастки, функциями управления.

Основой классификации компоновочных решений РТК может служить анализ их планировки [2].

Первую группу с точки зрения планировки образуют РТК с индивидуальным обслуживанием единицы технологического оборудования при помощи одного или нескольких ПР.

Данная группа РТК имеет три основных варианта конструктивного исполнения ПР: встроенного в технологическое оборудование; установленного рядом с технологическим оборудованием в его рабочей зоне; установленных в рабочей зоне технологического оборудования нескольких ПР.

Во всех вариантах РТК данной группы заготовки пред передачей их роботом в зону обработки предварительно подаются на фиксированную промежуточную позицию, обслуживаемую автоматическим загрузочно-разгрузочным устройством типа тактового стола или накопителя.

Вторую группу планировочных схем образуют роботизированные технологические линии (РТЛ) и участки (РТУ) с групповым обслуживанием оборудования одним или несколькими ПР. РТЛ предполагают обслуживание одним или несколькими ПР группы оборудования в соответствии с принятой технологической последовательностью выполняемых операций.

На РТУ при обслуживании оборудования одним или несколькими ПР предусмотрена возможность изменения последовательности выполнения технологических операций. РТЛ и РТУ, в свою очередь, могут компоноваться по модульному принципу из нескольких РТК, связанных между собой транспортными средствами и единой автоматизированной системой управления.

По характеру расположения оборудования схемы планировки РТЛ и РТУ можно разделить на два варианта: с круговым и линейным расположением оборудования [3].

Дальнейшее повышение уровня автоматизации машиностроительного производства приводит к созданию гибких производственных модулей (ГПМ), включающих в себя автоматизированную единицу технологического оборудования или РТК для изготовления изделий определенного вида с возможностью изменения в заданном диапазоне их типоразмерных характеристик.

Описание технологической операции механической обработки

Объектом разработки автоматизированной технологической операции является токарная операция механической обработки детали 0709.406.465.105 «Вал шлицевый». Материал детали - сталь 40Х ГОСТ 4543-81. Масса детали - 8,57 кг, масса заготовки - 12,86 кг.

Конструкция детали позволяет использовать для ее изготовления в условиях среднесерийного производства специализированное оборудование (станки с ЧПУ, станки-полуавтоматы) и приспособления. Для обработки детали достаточно применения стандартных режущих инструментов.

На токарной операции производится предварительная обработка заготовки - прутка, у которого d=90, а L=590 мм. Обработка на данной операции производится за один установ детали.

При этом, обрабатываются: цилиндрическая поверхность d=85h14 мм (с последующим чистовым точением и фрезерованием шлицев), шейки d=3540h14 (с последующим чистовым точением и шлифованием) под подшипники, шейка d=48h14 (с последующим чистовым точением и шлифованием) под посадку зубчатого колеса, цилиндрические поверхности d=65h14 мм, d=60h14 мм, d=50h14 мм (окончательно), подрезка торцов, а также точение фаски (3х45^о).

Использование токарного патронно-центрового станка с ЧПУ позволяет осуществить обработку данных поверхностей с соответствующей точностью размеров и параметров шероховатости за минимальное число переходов на одном рабочем месте в полуавтоматическом режиме. А с учетом того, что в РТК обслуживание технологической операции также осуществляется без участия человека, при помощи ПР, то данный вариант обработки детали является наиболее привлекательным.

Главной конструкторской базой является скрытая ось центров. Она является одновременно основной и вспомогательной конструкторскими базами. Относительно нее конструктором задаются диаметральные размеры шеек под установку присоединяемых к детали изделий, а также диаметры шеек под установку данной детали в изделие.

В качестве технологической данная база проявляет себя при помощи центровых отверстий (присутствие которых обусловлено и в конструкторском чертеже), а также при установке в трехкулачковом самоцентрирующем патроне с поджимом задним центром. Изготовление данных отверстий производится на первой операции. Черновыми базами для получения данных отверстий являются черновые поверхности шеек вала и его торец. роботизированный металлорежущий программный

Дополнительными конструкторскими базами являются торцовые поверхности, относительно которых координируется положение изделий устанавливаемых на данную деталь, а также самой детали в изделии.

Практическая реализация единства конструкторских и технологических баз достигается за счет использования трехкулачковых самоцентрирующих патронов, а также центров с упором в торец.

В качестве базовых поверхностей на рассматриваемой операций целесообразно применять центровые отверстия, т.к. они присутствуют в конструкторском чертеже и большинство размеров связано с данными базами, т.е. они являются конструкторскими. И применение данных баз в качестве технологических вполне обосновано.

Базирование заготовки, находящейся в накопителе заготовок и готовых деталей осуществляется по классической схеме - в призмах [4]. При этом, в качестве скрытой двойной направляющей технологической базы (лишающей заготовку четырех степеней свободы) выступает пара коротких призм; в качестве опорной технологической базы (лишающей заготовку одной степени свободы) - торцевой упор.

Последней степени свободы заготовка лишатся при воздействии силового прижима. Данная схема базирования является очень удобной, т.к. обработанная деталь может легко устанавливаться в накопителе на место заготовки.

Таким образом, с учетом рекомендаций, изложенных в [4] по базированию заготовки и детали, и в [2] по конструкции накопителя выбор предложенной схемы базирования можно считать обоснованным.

Для обработанной детали базовые поверхности расположены аналогичным образом и имеют идентичную конфигурацию (в рамках тех элементов, которые взаимодействуют с базовыми и установочными элементами накопителя, промышленного робота и станка).

Поэтому аспекты базирования детали не рассматриваются. На рисунке 1 представлена схема базирования заготовки в накопителе.

Рис. 1 Схема базирования заготовки в накопителе.

Базирование заготовки, находящейся в захватном устройстве промышленного манипулятора, также осуществляется по классической схеме и идентично двухстепенному центрированию заготовки в призматических тисках, также рассмотренному в [4].

При этом, в качестве скрытой двойной направляющей технологической базы (лишающей заготовку четырех степеней свободы) выступают де пары коротких губок, объединенных в механизм схвата манипулятора.

Последних двух степеней свободы (осевого перемещения и вращения вокруг своей оси) заготовка лишатся при воздействии силового прижима.

Таким образом, с учетом рекомендаций, изложенных в [4] по базированию заготовки и детали, и в [5] по конструкции захватного элемента промышленного робота выбор предложенной схемы базирования можно считать обоснованным.

Базирование заготовки при обработке ее в станке, также осуществляется по схеме, весьма распространенной для токарных станков с ЧПУ - базирование в центрах с упором в торец, данная схема базирования также рассмотрена в [4].

При этом, в качестве скрытой двойной направляющей технологической базы (лишающей заготовку четырех степеней свободы) выступает пара центров - передний «плавающий» центр и задний - вращающийся.

При поджиме заготовки задним центром она упирается левым торцем в шипы поводка, тем самым она базируется в осевом направлении (опорная технологическая база), а также ей передается крутящий момент от шпинделя станка.

Таким образом, заготовка и лишается последней степени свободы (вращения вокруг своей оси).

Данная схема базирования является вполне приемлемой, т.к. при обработке заготовки используются базы, во-первых жестко связанные с конструкторскими, во-вторых, используемые на большинстве последующих операций в качестве технологических, тем самым, выдерживается принцип единства баз [4].

Таким образом, при рассмотрении представленных выше схем базирования заготовки (детали) на основных этапах ее обработки в РТК наблюдается четкая взаимосвязь между всеми базовыми поверхностями, по которым деталь базируется в процессе загрузки, ориентации, выгрузки, установки и закрепления).

Обоснование выбора технологического оборудования, промышленного робота и накопителя заготовок для РТК

Выбор автоматизированного металлорежущего оборудования определяется конструктивно-технологическими особенностями обрабатываемых изделий в соответствии с их принятой классификацией.

Детали, изготавливаемые на металлорежущих станках, можно разделить на следующие основные классы: тела вращения - длинные (типа валов) и короткие (типа дисков); призматические -плоские (плиты, планки, рычаги и т.д.) и корпусные коробчатой формы (корпуса, станины, рамы, крышки и т.п.); несимметричные - типа трубопроводной и соединительной арматуры.

Как было подчеркнуто выше, основным оборудованием, входящим с состав РТК, применяющимся для изготовления деталей типа тел вращения (в частности валов) являются станки-полуавтоматы с ЧПУ: патронные, центровые и патронно-центровые.

Наибольшего технико-экономического эффекта от внедрения роботизированных технологических комплексов в машиностроении можно достичь, используя унификацию их конструктивных компонентов и агрегатно-модульный принцип построения.

Унификация и агрегатирование при проектировании РТК обеспечивают: увеличение гибкости отдельных компонентов и комплексов в целом за счет возможности наиболее полного и эффективного выполнения технологических и производственных задач; сокращения срока проектирования оборудования; использования типовых конструкторских решений; снижение производственных затрат на выпуск и освоение комплексов за счет серийного выпуска основных унифицированных компонентов на специализированных заводах; увеличение надежности работы оборудования комплексов в связи с применением апробированных конструкций унифицированных компонентов.

Принцип агрегатно-модульного построения должен распространятся не только на основное технологическое оборудование, входящее в состав РТК, но также и на вспомогательное (ПР, накопители и др.), а также технологическую оснастку и средства измерения[2].

Основной особенностью унифицированных конструктивных компонентов станков является возможность управления их работой устройством ЧПУ, что обеспечивает быструю их автоматическую переналадку на обработку различных изделий.

В соответствии с вышесказанным, а также согласно рекомендациям[2] для предварительной токарной обработки детали «Вал шлицевый» в условиях мелко- и среднесерийного типа производства может быть использован токарный полуавтомат с ЧПУ модели РТ705Ф3, оснащенный устройством числового программного управления (УЧПУ) «Электроника НЦ-31».

Назначение станка: токарная обработка деталей типа тел вращения в замкнутом полуавтоматическом режиме. Область применения: мелкосерийное и серийное производство. Класс точности: по ГОСТ 8_82, II -- при проверке на соответствие ГОСТ 18097_72. Основные характеристики станка приведены в таблице 1.

Таблица 1

Основные технические параметры станка мод. РТ705Ф3.

Наименование параметров, размерность	Величина параметров
Наибольший диаметр устанавливаемого изделия над станиной, мм	500
Наибольшая длина устанавливаемого изделия в центрах, мм	900
Наибольший диаметр обрабатываемого изделия над станиной, мм, не более	320
Наибольший диаметр обрабатываемого изделия над суппортом, мм, не более	200
Наибольшая длина обрабатываемого изделия при 6_позиционной инструментальной головки, мм	900
Число позиций инструментальной головки	6 или 8 по заказу)
Наибольшая высота резца, устанавливаемого в резцедержателе, мм	25
Пределы частот вращения шпинделя, об/мин: По диапазонам: I II III (Внутри диапазона регулирование частот вращения - бесступенчатое)	202500 20350 65900 1602500
Пределы регулирования чатот вращения (бесступенчатое регулиро	20-2500
Наибольший ход суппортов, мм, не менее: по оси Х по оси Z	210 905
Минимальная скорость быстрых перемещений, мм/мин: продольных поперечных	150006% 75006%
Наибольший крутящий момент на шпинделе, Н·м, не менее	800
Наибольшее усилие продольной подачи, Н	10000
Наибольшее усилие поперечной подачи, Н	3600
Рекомендуемый предельный диаметр сверления, мм: -- по чугуну -- по стали	28 25
Мощность электродвигателя главного движения, кВт	15

Основные характеристики УЧПУ «Электроника НЦ_31»

Дискретность задания перемещения: по оси Х -- 0,005 мм;

по оси Z -- 0,01 мм.

Количество управляемых координат: 2.

Объем памяти ПЗУ и ОЗУ: 6 Кбайт.

Исполнение: однопроцессорное УЧПУ, моноблок.

Количество управляющих программ в архивной памяти: 4.

Максимальное количество кадров в УП: 250.

Особенности: возможность подключения внешних устройств, возможность работы под управлением ЭВМ верхнего ранга.

Технические характеристики станка с ЧПУ полностью удовлетворяют требованиям, предъявляемым при обработке детали «Вал шлицевый».

Кроме того, данный полуавтомат позволяет производить обработку деталей типа вал (в указанных пределах по габаритам и массе) с использованием универсальной или специализированной оснастки с кратчайшим временем переналадок. Следовательно, выбор данного технологического оборудования для построения РТК можно считать обоснованным и приемлемым.

Согласно рекомендациям, изложенным в [2] обслуживание данного станка удобно осуществлять при помощи промышленного робота, имеющего портальный вариант исполнения, при этом конструкцией станка РТ705Ф3 предусмотрено крепление траверсы с помощью двух стоек (правой и левой) на корпусе шпиндельной бабки станка. Таким образом, согласно рекомендациям и требованиям, изложенным в [2, 5] для обслуживания токарного полуавтомата с ЧПУ в составе РТК применяем портальный робот модели СН 3308. Основные характеристики манипулятора приведены в таблице 2.

Таблица 2

Наименование параметров, размерность	Величина параметров
Размер загружаемого изделия: диаметр, мм; длина, мм.	20…100 180…600
Масса загружаемого изделия, кг, не более	40
Перемещение каретки, мм, не более	2290
Вертикальное перемещение схватов, мм	300
Скорость перемещения каретки, м/с, не более	0,2
Электродвигатель привода перемещения каретки: мощность, кВт; частота вращения, мин-1.	0,75 1390
Гидропривод манипулятора: мощность, кВт; подача, л/мин; рабочее давление, МПа	П2-32А 12 6,18

ПР оснащен цикловой системой управления. Конструктивно объединенной с гидростанцией в едином блоке.

Технические характеристики промышленного робота полностью удовлетворяют требованиям, предъявляемым при автоматическом манипулировании заготовки и детали «Вал шлицевый».

Кроме того, данный робот позволяет производить манипулирование заготовками и деталями деталей типа вал (в указанных пределах по габаритам и массе) с использованием быстропереналаживаемых схватов, рассчитанных на определенный диапазон диаметров, длин и масс заготовок (деталей) с кратчайшим временем переналадок, за счет применения быстросменных элементов.

Следовательно, выбор данного технологического оборудования для построения РТК можно считать обоснованным и приемлемым.

В качестве накопителя заготовок и готовых деталей, согласно рекомендациям, изложенным в [2] применяется магазин модели СН 2009, предназначенный для накопления деталей типа валов.

Магазин обслуживается ПР мод. СН 3308 и может быть встроен в практически в любые РТК, предназначенные для обработки деталей типа вал. Магазин построен по принципу тактового стола-накопителя. Базирование заготовок и деталей в накопителе осуществляется в призматических базовых поверхностях.

Перемещение стола накопителя происходит в шаговом режиме с приводом от гидроцилиндра. Регулирование высоты накопителя производится при помощи винтовых домкратов. Технические характеристики накопителя-магазина полностью удовлетворяют требованиям, предъявляемым при хранении заготовки и детали «Вал шлицевый».

Кроме того, данный накопитель позволяет производить накопление заготовок и деталей типа вал (в указанных пределах по габаритам и массе). Следовательно, выбор данного магазина для встраивания в РТК можно считать обоснованным и приемлемым.

Управление (гидравлическое и электрическое) промышленным роботом, накопителем заготовок, а также гидроприводом пиноли задней бабки полуавтомата осуществляется от единого агрегата - станции управления, в которой в едином конструктиве размещены гидростанция и блок циклового управления всеми узлами РТК.

Все представленные выше узлы могут быть объедены в единый робото-технологический комплекс, они также соответствуют требованиям, изложенным в [2].

Узлы не требуют дополнительной доработки для их согласования, и как следствие, могут быть легко смонтированы в единый комплекс. Связь узлов по каналам гидролиний и электрооборудования может быть также легко осуществлена.

Вывод:

1) все представленные выше узлы могут быть скомпонованы в единый РТК;

2) как все узлы по отдельности, так и комплекс в целом позволяют производить токарную обработку детали «Вал шлицевый» в условиях мелко- и среднесерийного типа производства;

3) РТК, скомпонованный на базе данных узлов может осуществлять обработку широкой номенклатуры деталей типа валов, при заданных диапазонах габаритных размеров и массы с минимальным временем переналадки.

Описание конструкции захватного механизма ПР, схемы базирования при манипулировании

На рисунке 2 показана унифицированная конструкция однопозиционного схвата, предназначенного для перемещения изделий типа гладких и ступенчатых валов, имеющих широкий диапазон изменения диаметров. Рассматриваемая конструкция, 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.

Рис 2. Конструкция захватного механизма ПР.

Две пары рычагов 1 и 2, выполненных заодно с зажимными губками, свободно установлены на своих осях 3.

На рычагах нарезаны зубчатые секторы, входящие попарно в зацепление с рейками 4, которые связаны между собой рычагами 5, образующими шарнирный параллелограмм.

Шарнирный параллелограмм обеспечивает независимую работу каждой пары зажимных рычагов, что необходимо для захватывания и центрирования ступенчатых валов диаметром от 40 до 95 мм и длиной до 650 мм. Место соединения тяги 6 с приводом зажима и разжима схвата, а также байонетное соединение хвостовика 7 схвата с головкой шпинделя 8 кисти руки унифицированы.

Предусмотрены два исполнения унифицированного захватного устройства: сменное и быстросменное. В сменном захватном устройстве (рис. 1) хвостовик 7 крепится к шпинделю 8 кисти руки при помощи байонетного замка 9, накидного рычага 10 с резьбой и гайки 11.

При базировании заготовки в схвате манипулятора, в качестве скрытой двойной направляющей технологической базы (лишающей заготовку четырех степеней свободы) выступают де пары коротких губок, объединенных в механизм схвата манипулятора (при этом точное центрирование обеспечивается: во-первых, за счет специальной конструкции привода губок - шарнирного параллелограмма, обеспечивающего независимость работы каждой пары зажимных губок, при этом компенсируются погрешности формы и размеров исходных заготовок; во-вторых, за счет профилирования поверхностей самих губок обеспечивается высокая стабильность центрирования заготовок широкого диапазона диаметров с точностью центрирования 0,05…0,07 мм).

Последних двух степеней свободы (осевого перемещения и вращения вокруг своей оси) заготовка лишатся при воздействии силового прижима.

Схема базирования заготовки на станке позволяет не жестко регламентировать координирование заготовки в совеем направлении, точность базирования может находится в пределах нескольких мм [2], однако, при необходимости для точного определения координат торцов заготовки в осевом направлении может быть применен датчик контакта.

Данная схема базирования является вполне приемлемой, т.к. заготовка и обрабатываемая деталь могут легко манипулироваться автоматически. Таким образом, с учетом рекомендаций, изложенных в [4] по базированию заготовки и детали, и в [5] по конструкции захватного элемента промышленного робота выбор предложенной схемы базирования можно считать обоснованным. На рисунке 3 представлена схема базирования заготовки в схвате робота.

Рис. 3 Схема базирования заготовки в схвате промышленного робота.

При базировании заготовки в станке, в качестве скрытой двойной направляющей технологической базы (лишающей заготовку четырех степеней свободы) выступает пара центров - передний «плавающий» центр и задний - вращающийся.

При поджиме заготовки задним центром она упирается левым торцем в шипы поводка, тем самым она базируется в осевом направлении (опорная технологическая база), а также ей передается крутящий момент от шпинделя станка.

Таким образом, заготовка и лишается последней степени свободы (вращения вокруг своей оси).

Данная схема базирования является вполне приемлемой, т.к. при обработке заготовки используются базы, во-первых жестко связанные с конструкторскими, во-вторых, используемые на большинстве последующих операций в качестве технологических, тем самым, выдерживается принцип единства баз [4].

В итоге, с учетом рекомендаций, изложенных в [4] по базированию заготовки и детали, и в [6] по конструкции приспособлений для токарных полуавтоматов с ЧПУ выбор предложенной схемы базирования можно считать вполне обоснованным. На рисунке 4 представлена схема базирования заготовки при обработке ее на станке.

Рис. 4 Схема базирования заготовки при обработке ее на станке с ЧПУ.

Таким образом, при рассмотрении представленных выше схем базирования заготовки (детали) на основных этапах ее обработки в РТК наблюдается четкая взаимосвязь между всеми базовыми поверхностями.

Эта взаимосвязь выражена: двухстепенным центрированием заготовки и установкой заготовки в центрах станка, тем самым, обеспечивается четкая ориентация заготовки относительно ее главной конструкторской базы - продольной оси.

Левый торец заготовки (детали) также является базовой поверхностью при обработке ее в РТК.

Описание алгоритма работы РТК

Для выполнения токарной операции обработки детали на станке с ЧПУ захватное устройство (две руки) ПР, должны пройти все точки позиционирования по своему пути (см. лист 1 графической части).

Приведем точки позиционирования и нормирование переходов в следующей таблице.

Работа РТК начинается после выполнения подготовительного и профилактического этапов, на которых осуществляется наладка РТК. А также контроль за его состоянием, при необходимости выполняются штатные работы. После загрузки накопителя заготовок (вручную) происходит запуск РТК на выполнение обработки партии заготовок, находящихся в накопителе.

Основной цикл работы РТК удобно представит при следующих допущениях: станок уже загружен первой деталью для обработки, а промышленный робот ожидает окончания цикла работы станка по программе, при этом в схвате I уже находится следующая заготовка.

Рука II ПР перемещается вниз, после этого схват II производит зажим обработанной детали. Далее происходит отвод пиноли задней бабки станка (вправо).

Затем каретка ПР производит перемещение влево - происходит отвод заготовки от поводкового патрона. В следующий момент времени происходит подъем руки II с обработанной деталью вверх. После этого, рука I с заготовкой опускается вниз, каретка перемещаясь вправо, подводит заготовку к патрону.

Затем пиноль задней бабки, выдвигаясь (влево) производит поджим заготовки. Далее схват I разжимается и рука I начинает свое перемещение вверх. По завершении этого процесса начинается цикл механической обработки детали.

Все дальнейшие этапы цикла работы РТК происходят параллельно с циклом автоматической работы станка по программе (обработкой детали), что является положительным явлением, т. к. происходит перекрытие вспомогательного времени - основным.

Как только рука I ПР окончательно поднялась вверх начинается движение каретки ПР в направлении магазина (влево).

Одновременно с этим происходит начало цикла автоматической работы станка по программе. После прибытия каретки в зону магазина происходит перемещение руки II ПР вниз, схват II разжимается и обработанная деталь фиксируется в позиции накопителя (магазина).

Рука II начинает свой подъем. Одновременно с этим шток гидроцилиндра (привод перемещения тактового стола магазина) совершает циклическое возвратно-поступательное перемещение: назад, выстой. Затем снова вперед.

После перемещения тактового стола магазина на одну позицию происходит перемещение руки I ПР вниз. Схват I производит зажим заготовки. Далее рука I вместе с заготовкой поднимается вверх, после чего каретка ПР начинает свой путь в зону центров станка.

После этого ПР ожидает завершение цикла автоматической работы станка по программе. По его завершении цикл работы РТК (описанный выше) повторяется.

Произведем расчет времени срабатывания механизмов РТК для составления циклограммы. Промежуток времени, который требуется для срабатывание механизмов РТК определяется по следующей формуле:

,

где L_i - расстояние (м), которое требуется преодолеть механизму РТК для завершения элемента цикла (определяется из листа 1 графической части);

V_i - скорость движения (м/с) механизма на данном участке (принимаем скорость неизменной в пределах одного участка[1]), определяется по паспортным данным ПР[2].

Время подъема руки I: .

Время опускания руки I: .

Время подъема руки II: .

Время опускания руки II: .

Время срабатывания (зажим или разжим) схватов (по паспортным данным): 0,45 с.

Время перемещения (подвод или отвод) пиноли задней бабки:

.

Время перемещения каретки (магазин-накопитель):

.

Время перемещения каретки (подвод к патрону или отвод от него):

.

Составление и описание циклограммы работы РТК. Расчет основных параметров работы РТК

Согласно приведенному выше алгоритму работы РТК, с учетом расчетного времени срабатывания механизмов РТК составим циклограмму его работы.

При составлении циклограммы будем придерживаться последовательности описанной в алгоритме.

Последовательность (во времени) наименований механизмов которые перемещаются запишем в столбце «Наименование механизма». Так как РТК работает по цикловому принципу, любой его механизм может иметь несколько конечных состояний. А в данный конкретный момент времени - только одно состояние.

Все механизмы, проектируемого РТК имею только два конечных состояния, причем на переход из одного состояния в другое затрачивается определенное количество времени (см. расчет выше). Второй столбец циклограммы имеет название «Направление перемещения», он характеризует конечные состояния каждого механизма.

Для удобства построения (и чтения) циклограммы все «оси времени» конкретных механизмов представлены в виде таблицы, каждая ячейка которой охватывает 1 секунду реального времени. В последнем столбце «Ход» циклограммы показаны величины ходов конкретных механизмов.

Суммарное время вспомогательных ходов (манипулирование и т.п.) по циклограмме составляет 46с.

В общем случае время цикла работ РТК равно сумме времени работы станка и ПР и определяется по формуле:

Т_ц = t_ц.а + t_np ,

где t_ц.а. - время цикла автоматической работы станка по программе (взято из технологического процесса мех. обработки детали);

t_пр - непрерывное время работы ПР;

Т_ц = 10,84 + 0,77 = 11,61 мин.

После построения циклограммы скорректируем время цикла, т.к. часть ходов робота выполняется параллельно обработке заготовки. Расчет производим по формуле:

Т_ц = Т_{ц общ} - t_{np пар}

Т_ц = 11,61 - 0,54 = 11,07 мин.

Емкость накопителя заготовок (деталей) магазинного типа СН 2209, согласно [2] равна 24 шт.

Период «безлюдной» работы РТК зависит от количества заготовок, размещаемых в накопителе, а также от времени цикла обработки каждой детали. Он определяется по формуле:

Т_б.р. = Т_ц·n

Для нашего случая:

Т_б.р. = 11,07·24=265,68 мин?4,43 ч.

Заключение

В ходе проектирования РТК для выполнения токарной обработки деталей типа вал обосновывается эффективность использования принятого оборудования: токарного полуавтомата с ЧПУ, промышленного робота, а также накопителя заготовок, а также использование передовых методов организации обработки.

Целью проектирования стало использование передовых достижений науки и техники.

Согласно заданию, разработано техническое задание на разработку робото-технологического комплекса токарной механической обработки детали «Вал шлицевый», для условий мелко- и среднесерийного типа производства.

Принятый тип производства и форма его организации обусловили выбор применяемого оборудования, вспомогательных механизмов (ПР, накопителя заготовок), технологической оснастки, степени механизации и автоматизации производственного процесса.

В частности, исходя из конфигурации заготовки (детали) принята оптимальная конструкция быстросменного захватного устройства для промышленного манипулятора, что соответствует требованиям мелко- и среднесерийного типа производства.

Наиболее трудоемкие операции по обработке детали - токарные, поэтому проектирование РТК для данных операций, в составе которого предусматривается применение токарных станков с ЧПУ, обеспечивающих высокую производительность и точность обработки, является наиболее актуальной задачей.

Для закрепления и базирования деталей на станке во время механической обработки предусматривается быстродействующее приспособление поводковой центр и задний центр с гидрофицированным приводом зажима, которые обеспечивают высокую точность базирования, надежность.

При выполнении проекта рассмотрены основные аспекты его работы, на особенностях РТК было сконцентрировано наибольшее внимание.

Вцелом, при проектировании РТК были использованы теоретические знания и практические навыки, которые найдут свое применение в практической деятельности на производстве.

Список использованных источников информации

1. Ратмиров В.А. Управление станками гибких производственных систем. - М.: Машиностроение, 1987.- 207с.

2. Роботизированные технологические комплексы и гибкие производственные системы в машиностроении: Альбом схем и чертежей: Учебное пособие для ВУЗов/Ю.М. Соломенцев, К.П. Жуков, Ю.А. Павлов и др., под ред. Ю.М. Соломенцева.- М.: Машиностроение, 1989.- 192с.

3. Федин Е.И. Автоматизация производственных процессов в машиностроении. Конспект лекций. Тула: ТулГУ, 2006.- 250 с.

4. Основы базирования: Учеб. Пособие /И.А. Коганов, Д.С. Каплан. - Тула : ТГУ, 1993. - 128 с.

5. Промышленные роботы в машиностроении в машиностроении: Альбом схем и чертежей: Учебное пособие для технических ВУЗов/Ю.М. Соломенцев, К.П. Жуков, Ю.А. Павлов и др., под ред. Ю.М. Соломенцева.- М.: Машиностроение, 1986.- 140с.

6. Кузнецов Ю.И., Маслов А.Р., Байков А.Н. Оснастка для станков с ЧПУ: Справочник.- 2-е изд. перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1990.- 454с.

Размещено на Allbest.ru

...