Вопросы для самоподготовки:

1. В чем заключается метод групповой обработки деталей?

2. В чем заключаются особенности разработки групповых технологических процессов?

3. Чем отличается групповой технологический процесс от индивидуального?

4. Что такое автоматизация производства?

5. В чем видятся преимущества автоматизированных производств?

Лекция №8 Гибкие производственные системы – основа современного производства

Теоретические вопросы

8.1. Область применения и классификация гибких производственных систем

8.2. Станочные модули

8.3. Гибкие автоматизированные участки

8.1. Область применения и классификация гибких производственных систем

Важной особенностью современного производства, направленного на удовлетворение возросших запросов потребителей, является рост числа мелких серий обрабатываемых деталей и увеличение их разнообразия, что вызывает необходимость в частой переналадке технологического оборудования. Поэтому в настоящее время наряду с традиционными требованиями (высокой производительности, точности и надежности) к оборудованию предъявляют новое требование - гибкость, т.е. переналаживаемость в минимально возможное время. Этому требованию удовлетворяет оборудование с ЧПУ, объединенное в гибкие производственные системы (ГПС), предназначенные для комплексной обработки различных деталей.

ГПС, включающая в себя технологическое оборудование и систему обеспечения его функционирования в автоматическом режиме, способна автоматически переналаживаться при переходе на обработку новой детали, входящей в номенклатуру деталей, изготовляемых на данной ГПС.

Достоинства ГПС: существенно снижается производственный цикл изготовления продукции; индивидуальные заказы выполняют в условиях серийного производства; значительно сокращается численность обслуживающего персонала, вплоть до создания "безлюдных" производств. В ГПС, как правило, встраивают только автоматизированное технологическое оборудование, которое приспосабливается к изменяющимся условиям производства при минимальном участии обслуживающего персонала. Вместе с тем при производственной необходимости допускается включение в состав ГПС отдельных видов оборудования с ручным управлением. В общем случае в ГПС автоматически реализуются следующие функции:

1. управление циклом работы оборудования с помощью УЧПУ, ПК и др.;

2. загрузка, разгрузка и межоперационное транспортирование закрепленных за ГПС деталей;

3. контроль точности и режимов обработки;

4. контроль технического состояния станков, инструментов, транспортной системы;

5. подналадка и замена инструментов;

6. периодическая переналадка станка при переходе на обработку новой детали;

7. диспетчирование и управление производством в целом.

Оборудование, применяемое в ГПС, определяется величиной партии и номенклатурой обрабатываемых деталей.

8.2. Станочные модули

ГПМ состоит из единицы технологического оборудования, оснащенного устройством ЧПУ (УЧПУ) и средствами автоматизации технологического процесса. ГПМ функционирует автономно, осуществляя многократные циклы, и может встраиваться в ГПС.

В общем случае в состав станочного модуля (т.е. ГПМ, где в качестве технологического оборудования служит металлорежущий станок) входят:

1. Станок с ЧПУ;

2. Транспортно-накопительная система;

3. Механизм автоматической смены заготовок;

4. Магазин инструментов и устройство их автоматической смены;

5. Устройства автоматического контроля размеров обработанных деталей;

6. Устройство контроля размеров режущего инструмента;

7. Система опознавания заготовок;

8. Система контроля за состоянием процесса резания;

9. Механизм автоматической смены элементов зажимных приспособлений.

На рис. 46 показан станочный модуль, выполненный на базе двухшпиндельного токарного станка 4 с ЧПУ. Станок имеет механизированные приводы зажимных патронов, ограждения и соответствующие датчики для получения необходимых сигналов о состоянии оборудования, наличии заготовок и т.д.

В состав модуля входит промышленный робот (ПР) 1, оснащенный четырьмя манипуляторами и предназначенный для загрузки - разгрузки станка. ПР способен одновременно взять с транспортно-накопительной системы 6 две заготовки и снять с двух шпинделей станка 4 две обработанные детали. Кроме того, ПР устанавливает заготовку на призму поворотного стола 5, где она кантуется и одновременно контролируется, что позволяет сократить вспомогательное время.

Рис. 46. - Токарный гибкий станочный модуль

Наличие магазина 3 инструментов и устройства 2 их автоматической смены (в случае износа или поломки резца) обеспечивает работу модуля в течение значительного интервала времени (например, в течение двух смен) без участия обслуживающего персонала.

На рис. 44 показан сверлильно-фрезерно-расточный модуль, предназначенный для обработки крупногабаритных корпусных деталей.

Модуль имеет поворотный стол 4, стол 5 и подвижную стойку 6. В то время как закрепленная на одном столе деталь обрабатывается, на второй стол загружают очередную заготовку. На стеллаже 1 расположены четыре 30-позиционных инструментальных магазина, а на трехъярусном стеллаже 3 - многошпиндельные коробки. Стойка 6, перемещаясь по направляющим станины 2, подходит к стеллажам 1 и 3 для автоматической замены магазинов и головок. Управление модулем осуществляется от УЧПУ типа CNC.

ГПМ со сменными шпиндельными коробками (рис. 47), предназначенный для обработки корпусных деталей в средне- и крупносерийном производстве, компонуется на базе унифицированных узлов.

Рис. 47. - Сверлильно-фрезерно-расточный гибкий модуль для обработки корпусных деталей

В комплект унифицированных узлов входят:

1. Силовой стол, который имеет угольник, оснащенный приводами (подачи и вращения), и механизм фиксации и зажима шпиндельных коробок;

2. Транспортная система, предназначенная для перемещения шпиндельных коробок по замкнутой прямоугольной траектории и установки их на угольник силового стола, включающая: секции (с приводными роликами); поворотные столы (с приводными роликами), устанавливаемые в местах изменения направления движения шпиндельных коробок;

3. Кантователи, служащие для поворота шпиндельных коробок 6 вокруг горизонтальной оси перед их установкой в рабочую позицию и после снятия с нее, перегружатель, перемещающий шпиндельные коробки из кантователя в рабочую позицию и обратно;

4. Устройство складирования шпиндельных коробок, которое состоит из секций (с приводными роликами) и транспортной тележки, доставляющей шпиндельные коробки со склада на транспортную систему (и обратно);

5. Поворотный делительный стол (имеет три позиции: обработки, загрузки и выгрузки детали), на который устанавливается обрабатываемая деталь.

6. Устройство для уборки стружки.

К специальным узлам, входящим в ГПМ, относятся: приспособления для зажима и фиксации обрабатываемых деталей; устройство для контроля целостности режущих инструментов и комплект шпиндельных коробок.

Управление работой ГПМ осуществляется с помощью персонального компьютера (ПК), имеется центральный пульт, а также пульты, предназначенные для управления в наладочном режиме отдельными механизмами и устройствами.