5.5. Особенности компоновки автоматических цехов и участков, оснащенных станками с программным управлением и многоинструментальными станками с чпу.

Участки и цехи, оснащенные станками с ЧПУ, появились сравнительно недавно. Первый автоматический участок обрабатывал относительно простые детали типа тел вращения. В настоящее время на заводах и заводах серийного производства существуют участки и цехи, оснащенные станками с программным управлением и многоинструменальными станками с ЧПУ. Имеется несколько способов размещения станков на участках. При расположении станков в последовательности, отвечающей технологическому процессу обработки, необходимо синхронизировать штучное время обработки, чтобы обеспечить равномерную работу всех станков. Обработка деталей ведется в присоблениях-спутниках. Чтобы не зависеть от синхронности операций, при обработке некоторых деталей используют несколько однотипных станков. В этом случае программу выполнения операций составляют таким образом, чтобы на освободившийся станок поступала необработанная деталь. И тем не менее, чтобы станки не простаивали, требуется хотя бы приближенная синхронизация. При работе станков с ЧПУ в мелкосерийном и серийном производствах в цехах организуют автоматические участки, состоящие из нескольких подразделений (рис.5.4.):

1) обработка базовых поверхностей деталей для одноразовой и однозначной установки на спутник;

2) установка деталей на спутник и автоматизированная кладовая;

3) автоматическая обработка деталей на станках с ЧПУ;

4) доделочные операции и подготовка инструмента.

Рис.5.4. Схема автоматизированного участка из станков с ЧПУ.

Обработка деталей производится следующим образом. На участке 1 обрабатываются базовые поверхности деталей, после чего детали передаются в кладовую, где с помощью крана-штабелера устанавливаются и закрепляются на спутнике 7. Установленная на спутнике деталь поступает на каретку-оператор входной ветви 11. По заданной программе каретка перемещает деталь со спутником к приемной станции необходимого многоинструментального станка 1 – 6, где поперечный транспорт передает их на станок. По завершении операции транспортер 8 перемещает деталь со спутником на каретку 9 выходной ветви. Пройдя через моечный пункт 10, привозит деталь со спутником в отправную погрузочно-разгрузочную точку. Далее деталь снимается или направляется по программе на другие станки или после контроля на доделочные операции участка IV, а потом возвращается вновь по выходной ветви. Поперечные транспортеры от входной ветви делаются длиннее, чем к выходной, чтобы иметь на них запас деталей для бесперебойной работы многоинструментальных станков. Использование универсальных спутников позволяет обрабатывать на автоматизированном участке детали несколько типов, а установка однотипных станков параллельно, а не последовательно (при обслуживании станков двумя каретками – по одной на каждой ветви) дает возможность обрабатывать детали с различным штучным временем.

5.6. Проектирование цехов и участков электрохимической обработки.

Электрохимическая обработка (ЭХО) получила широкое применение благодаря целому ряду преимуществ. ЭХО допускает снятие большого припуска без деформации и позволяет выдерживать точность по размеру до 0,1 мм при шероховатости до 0,63 мкм и менее. Процесс ЭХО основан на анодном растворении металла. Деталь при обработке устанавливается с зазором относительно электрода - инструмента, через который прокачивается электролит (обычно раствор NaCl). Деталь является анодом, а инструмент – катодом. Наличие растворов поваренной соли и выделение водорода в процессе обработки требует при проектировании и эксплуатации соблюдения специальных мер предосторожности. Необходимо производить постоянную вентиляцию рабочих мест с отводом водорода, а приготовление электролитов должно быть изолированно от основного цеха.

В связи с этим организационная структура и состав цеха ЭХО отличаются от обычных механических цехов. Отдельные участки ЭХО могут включаться в состав механического цеха.

В отличие от других цехов, в цехе ЭХО проектируются: отделение станков ЭХО, участок промывок деталей с помощью ультразвука, отделение централизованного снабжения электролитом, участок холодильной установки. Кроме того в цехе ЭХО должны предусматриваться: помещение для приготовления электролита, мастерская профилактического ремонта насосов и фильтров, помещение для сбора и отправки шлама, кладовые химикатов, помещение для нейтрализации сточных вод. Исходные данные для проектирования цеха ЭХО аналогичны данным для проектирования механического цеха, но, кроме того, в ведомости указывают объем снимаемого металла с каждой детали.

Количество металла V, снимаемого с одной заготовки (в мм³/мин), можно определить по формуле:

, (5.1)

где - коэффициент, характеризующий выход металла по току ( зависит от многих факторов и определяется экспериментально, если необходимы более точные расчеты);

С_v - объемный электрохимический эквивалент, мм³/А ч (табл.21);

I – сила тока, протекающего через раствор, А.

Таблица 21

Значения объемного электрохимического эквивалента

Сплавы и металлы	Марка	Электрохимический эквивалент, мм3/А ч
Жаропрочные сплавы	ЭИ437Б ЭИ598 ЖС6КП	1,032 1,102 1,038
Титановые сплавы	ВТ-3 ВТ-9 ОТ4-1	0,6034 0,6130 0,5994
Алюминиевые сплавы	Д16-Т АМц АК4	0,353 0,333 0,349
Железо Никель Титан Вольфрам	- - - -	1,042 1,095 0,596 1,144

Количество потребного оборудования определяют по формуле:

, (5.2)

где П – программа выпуска деталей;

Р – максимальная производительность станка, мм³/мин.

Дополнительное оборудование принимают без расчета, а вспомогательное устанавливают в РЕМПРИ в том случае, если в цехе ЭХО оборудование для электрохимической обработки составляет более 30% от основного.

При проектировании цеха или участка ЭХО предусматривают насосы для прокачки электролита. Их выбирают исходя из производительности, а также из расчета гидравлических и прочих потерь в трактах перекачки. Минимальный расход электролита в общем случае можно определить по формуле:

л/мин, (5.3)

где q – минимальный съем металла в граммах;

V_н – объем электролита (в литрах), необходимый для удаления одного грамма сплава в минуту.

Зная Q, определяют объем баков для электролита, причем емкость их зависит от метода очистки и других требований. При очистке электролита центрифугированием объем бака определяют по формуле:

, (5.4)

где I – сила тока, протекающего через зазор, А;

m₁ – коэффициент, показывающий отношение машинного времени работы центрифуги ко времени полного цикла;

m₂  = (0,8 – 0,9)m₁.

При очистке электролита коагулированием объем бака в 4 - 5 раз больше, чем при очистке центрифугированием.

Весовое количество соли (щелочи и т.п.) для приготовления необходимого раствора электролита определяют таким образом:

, (5.5)

где - плотность электролита г/см³;

р – процентная концентрация электролита.

В процессе ЭХО используется сжатый воздух для перемешивания электролита при приготовлении, а также при транспортировке электролита, чтобы шлам не выпадал в осадок в емкостях. Расход воздуха определяют по формуле:

, (5.6)

где q – удельный расход воздуха (зависит от диаметра сопла), м³/мин;

К_м – коэффициент использования воздухоприемников (для расчетов принимают К_м = 0,15 – 0,30).

Площади и штат цеха ЭХО рассчитываются согласно общим принципам расчета, изложенным в работе [3, гл. III ]. В связи с вышеизложенными возможностями цеха ЭХО его компоновка и размещение оборудования в нем имеют определенные отличия. Выделение водорода при ЭХО требует размещения емкостей с электролитом в отдельном (желательно углубленном в землю) помещении, где можно было бы организовать также его приготовление и хранение (там же должен храниться и шлам).

Пример компоновки цеха ЭХО показан на рис.5.5. Стены помещения цеха ЭХО облицовываются керамической плиткой до уровня 2 м, полы выполняются влагостойкими, износостойкими и стойкими к кислотам, щелочам и солям. Стены и полы должны хорошо мыться и быть безискровыми. Предусматривается обязательный уклон полов для отвода сточных вод. По пожаробезопасности цехи ЭХО относятся к категории А.

1 и 3 – станки ЭХО; 2 и 4 – источники питания; 5 – место для контролирующих приборов; 6 – установка для растворения соли; 7 – бак с концентрированным раствором электролита; 8 – бак с электролитом; 9 – бак-отстойник; 10 – центрифуга; 11 – насос; 12- теплообменник.

Рис.5.5. Схема компоновки помещений и планировки

оборудования цеха электрохимической обработки.