5.3. Разработка организационных принципов работы системы

инструментообеспечения

В общем случае система инструментообеспечения (СИО) включает в себя:

• цеховой склад инструмента (ЦСИ);

• отделение по восстановлению инструмента;

• участок размерной настройки инструмента;

• пункт контроля инструмента;

• отделение ремонта оснастки.

Система оперативного обеспечения инструментами станков с ЧПУ включает в себя магазин станка и устройство автоматической смены инструмента (АСИ).

Существует два типа систем оперативного обеспечения инструментом станков с ЧПУ. В системе первого типа смену инструмента в шпинделе станка выполняет автооператор (за 3 – 12 с). При этом поиск следующего инструмента производится в процессе обработки, что сокращает время, затрачиваемое на смену, однако могут возникнуть вибрации вследствие работы магазина и автооператора, неблагоприятно влияющие на качество обработки.

В системе второго типа смена инструмента осуществляется самим магазином, при этом обработка на станке не выполняется. В таких системах магазины должны иметь небольшую вместимость, чтобы не увеличивать время простоя станка при смене инструмента.

СИО располагается на станке и может служить источником вибраций, что отрицательно влияет на динамические характеристики станка.

Оперативные СИО должны отвечать следующим требованиям:

• вместимость магазина должна быть достаточной для полной обработки заготовки за один установ без смены инструмента;

• незначительное влияние магазина и автооператора на размеры рабочей зоны станка;

• при движении шпиндельная бабка не должна попадать в зону смены инструмента;

• удобная и быстрая смена комплекта инструмента;

• отсутствие перекоса стойки станка при наличии магазина большой вместимости;

• надежное функционирование;

• удобное обслуживание;

• поступление информации о состоянии инструмента.

Выбор типа магазина и его вместимости зависит от компоновки станка, числа инструментов, требуемых для обработки заготовок, и организации потока заготовок (рис. 5.3 [1])

Наиболее распространены магазины вместимостью до 30 инструментов, преимущественно барабанные и дисковые. Цепные магазины чаще всего имеют емкость от 40 до 60 инструментов.

Крупные станки оснащают магазинами с емкостью от 100 до 120 инструментов. В гнездах магазинов станков с ЧПУ хранятся также и измерительные инструменты. Для уменьшения габаритных размеров станков и сокращения времени смены инструментов устанавливают вместо одного магазина большой вместимости два или три магазина с ограниченной вместимостью. С целью устранения вибраций технологической системы, обусловленных работой СИО, применяют магазины напольного типа, которые имеют следующие преимущества:

• увеличенную вместимость;

• свободный доступ к инструменту;

• удобство визуального контроля, обслуживания и ремонта;

• возможность использования напольных транспортных средств для обмена инструмента между центральным магазином инструментов (ЦМИ) и магазинами станков.

Системы инструментального обеспечения ГПС организуются обычно по принципу двухуровневой иерархии. На первом уровне каждый станок оснащен индивидуальным магазином. На втором уровне находится автоматизированный склад (накопитель) – центральный магазин инструментов (ЦМИ), который связан с индивидуальными магазинами станков автоматическим транспортным средством (автооператором, портальным роботом, робокаром).

ЦМИ должен быть максимально приближен к технологическому оборудованию ГПС, а его вместимость должна обеспечивать длительное функционирование ГПС в автоматическом режиме. При переходе на изготовления других изделий автоматически по программе выполняется смена магазина инструментов на всех станках ГПС. Смена инструментов может выполняться поштучно, кассетами и полностью всего комплекта.

Общий принцип организации СИО ГПС представлен на рис. 5.4 [1].

СИО состоит из эстакады 1, на которой смонтирован двухлинейный центральный магазин 5, состоящий из расположенных рядами отдельных подвижных блоков (кассет), и имеющий 140 гнезд (шаг между гнездами 125,6 мм).

В гнездо 4 первого ряда ЦМИ вмонтировано устройство для считывания кода инструментальной наладки и передачи информации в ЭВМ.

Все транспортные операции по передаче инструментальных наладок осуществляются двумя автооператорами (№ 1 и № 2), которые перемещаются по направляющим и зубчатым рейкам блоков 2. Первый автооператор выполняет:

• поиск, транспортирование и смену инструментальных наладок;

• доставку сломанного и изношенного инструмента от станков к подвижным кассетам 7 для вывода из ГПС;

• смену наладок в перегрузочных гнездах 9 станков.

Второй автооператор осуществляет передачу инструментальных наладок из первого ряда ЦМИ во второй ряд и обратно.

В токарной группе станков с ЧПУ заменяются инструментальные блоки. На позицию приема этот инструмент поступает в строго фиксированном положении. Из тары промышленный робот выкладывает его на промежуточный стол, затем снимает со станка и помещает в тару подлежащий замене блок, а потом устанавливает доставленный к станку блок.

В цехе, где расположены несколько ГПС, организуется цеховой склад инструментов (ЦСИ).

Возможны три принципиальные схемы организации подачи инструмента с цехового склада на станки (рис. 5.5 [1]):

• непосредственно к станкам через участок настройки инструментов (УНИ) цехового склада;

• на участки настройки инструментов отдельных ГПС и далее к станкам с загрузкой в стационарные магазины инструментов (МИ) станков или подачей сменными магазинами;

• на участки настройки отдельных ГПС и затем через центральный магазин инструментов в стационарные магазины станков (МС).

Для эффективной работы СИО отдельных ГПС и цеха в целом создают библиотеку инструментальных данных и применяют кодированный инструмент, используя различные способы кодирования.

Информационное содержание библиотеки инструментальных данных по режущему и вспомогательному инструменту и порядку их сборки заносится в ЭВМ, которая может автоматически выдавать бланки операционных карт и карт комплектации операции инструментами.

Примеры кодирования инструментальных оправок с помощью различных элементов : набора колец, кодовых гребенок, проточек, лысок и т.д. приведено на рис. 5.6 [1].

Набор колец 2, размещаемых перед хвостовиком 1, увеличивает длину оправки.

Первые пять колец определяют группу инструмента, вторые пять – номер в группе. Посредством такой системы можно закодировать 961 инструмент.

Использование барабана 3 с кольцами 2 (рис. 5.6, б) не увеличивает длину оправки (для кодирования используют хвостовик 1). Каждое кольцо 2 (рис. 5.6, г) соответствует двоичной системе считывания и в рассматриваемом примере номер оправки 8+2+1 = 11.

Кодирование можно выполнить с помощью кодовых гребенок 4, устанавливаемых в пазы хвостовика 1 (рис. 5.6, б). С помощью гребенок набирают номер инструментальной наладки в двоичном коде.

При поиске нужного инструмента на работающем станке датчики магазина дают команду на останов его поворота в момент, когда в положение смены поступает гнездо того номера, который задан программой обработки для данного перехода.

Замена режущих инструментов по мере их эксплуатации производится следующими способами:

• по отказам, когда каждый режущий инструмент заменяется по мере его выхода из строя;

• «жесткая профилактика, когда группа режущего инструмента с примерно одинаковым периодом его стойкости заменяется одновременно по достижении этого периода, независимо от времени установки каждого инструмента;

• параллельная замена, когда все инструменты заменяются одновременно по мере отказа одного из них;

• параллельная профилактическая замена, при которой все инструменты заменяют одновременно принудительным порядком в период его стойкость (Т_о), но при случайном отказе одного из них заменяют все остальные;

• индивидуальная замена, когда заменяется инструмент, отказавший до достижения периода стойкости, без замены остальных инструментов.