7. Расчет сил зажима приспособления

Проведем расчет усилий зажима для тисков при получении размера

5_-0,12 мм фрезерованием. При фрезеровании деталь базируется основанием и боковой плоскостью с упором в торце. Губки тисков, зажимая заготовку, воздействуют на ее поверхность нормально, что и создает силу зажима, которая препятствует перемещению обрабатываемой заготовки под воздействием горизонтальной составляющей силы резания Р_h (рис. 5).

Обычно силы Q₁ и Q₂ зажима губок равны, и, следовательно, силы трения Т₁ и Т₂ тоже равны. Как известно сила трения равна произведению силы зажима на коэффициент трения fQ [6]. Тогда можно записать

Т₁=Т₂=Т= fQ.

Надежный зажим заготовки обеспечивается при условии, если

2f  Q ≥ k  Р_h,

или

,

где f = 0,3 – коэффициент трения [6];

k = 1,4 – коэффициент запаса [6].

Найдем горизонтальную составляющую силу резания Р_h из соотношений :

= 0,3…0,4,

где Р_z – главная составляющая силы резания, Р_z = 186,5 Н

Принимаем = 0,4;

Р_h = 0,4  P_z;

Р_h = 0,4  186,5 = 74,6 (Н).

Определим силы зажима:

(Н).

8. Гибкий производственный модуль.

Основой, нижним уровнем в иерархии гибкой производственной системы (ГПС), её технологическими ячейками являются гибкие производственные модули (ГПМ). Под ГПМ понимается комплекс технологических, технических, программных и организационных средств, предназначенный для обработки деталей в автоматизированном режиме с минимальным участием человека. Кроме функции обработки деталей ГПМ выполняет в автоматическом режиме загрузку заготовок в зону резания из какого-либо накопителя, выгрузку обработанных деталей из зоны резания в накопитель, частичный или полный контроль точности обработки и другие функции. Применительно к механообработке основой ГПМ является станок с ЧПУ, оснащённый дополнительными технологическими и техническими средствами.

Традиционная структура гибких производственных модулей включает оборудование с ЧПУ и робот, управляемые от ЭВМ, накопитель деталей и группу устройств, обеспечивающих автоматичесое выполнение вспомогательных технологических операций. В группу технологических устройств входят: механизм автоматического открывания и закрывания защитного экрана, устройство удаления стружки с базовых поверхностей токарного патрона или зажимного приспособления, устройство контроля износа режущего инструмента, и кантователь, обеспечивающий обработку деталей с двух сторон и т.д. При этом “безлюдная” технология и необходимость гибкости предъявляют определённые требования ко всем элементам, входящим в состав обрабатывающей ячейки. Эти требования могут быть условно разделены на основные, достаточные для осуществления “безлюдного” функционирования ячейки, и дополнительные, определяющие длительность ”безлюдной” работы и степень гибкости, т.е. возможность перестройки по программе на различные типоразмеры обрабатываемых деталей

Основными требованиями к загрузочным роботам ГПМ являются: применение микропроцессорной техники, обеспечивающей программирование робота методом обучения и директивного ввода программ с клавиатуры, программоносителей или из библиотеки программ по каналам теледоступа, оперативную редакцию программ, режим адаптации; применение конструкций, исключающих жёсткую связь зажимного устройства станка и схвата робота во время зажима – разжима обрабатываемых деталей; оптимальная структура робота, не снижающая технологических возможностей станка с ЧПУ; возможность обслуживания роботом технологической тары, принятой во внутрицеховой транспортной системе.

Дополнительными требованиями к загрузочным роботам, значительно расширяющими возможности ГПМ, являются: автоматическая перестройка управляющей программы при смене типов обрабатываемых деталей, оптимальная точность и высокое быстродействие при минимальных затратах.

Функционирование ГПМ невозможно без таких дополнительных устройств, как механизм перемещения защитного экрана станка, гарантирующий безопасность работы, и устройства удаления стружки с базовых поверхностей патрона. Отсутствие последнего значительно увеличивает вероятность брака обрабатываемых деталей, поскольку имеется возможность налипания стружки на базовые поверхности зажимных механизмов, что ведёт к неправильному базированию закрепляемых деталей, а следовательно, и к браку. При создании гибких производственных систем, ориентированных на мелкосерийное многономенклатурное производство, ГПМ должны иметь более широкий набор дополнительных устройств, увеличивающих их гибкость, поскольку номенклатуре партий и малом количестве деталей в партии возрастает число переналадок. Для сокращения времени переналадок в ГПМ необходимо включать комплекс средств, обеспечивающих кантование деталей для автоматической обработки их с двух сторон за одну операцию, замер износа инструмента, контроль размеров деталей.

Серьёзные требования предъявляются к инструменту, который должен обеспечивать дробление стружки, поскольку наличие сливной стружки может существенно снизить надёжность работы ГПМ.

Нужно отметить, что на сегодняшний день отечественным машиностроением не освоен серийный выпуск средств и инструмента, необходимых для комплектования ГПМ на базе токарных станков с ЧПУ. При создании ГПМ на базе станков фрезерно–сверлильно–расточной группы проблемы разработки аналогичны рассмотренным ранее, но отдельные вопросы заострены ещё в большей степени. Причём основной проблемой, без решения которой практически невозможно создание станков ГПМ на широкой гамме отечественных станков, следует считать проблему базирования и зажима деталей в зажимных приспособлениях. [6, c.66].

Наиболее полно из отечественных станков требованиям ГПМ отвечает обрабатывающий центр модели ИР-320 ПМФ4, поскольку у него палета расположена вертикально и мощный поток охлаждающей жидкости гарантирует полное удаление стружки с детали и с приспособления. Сменные палеты позволяют производить операции установки и закрепления приспособления и заготовки вне станка, после чего палета транспортными и загрузочными устройствами доставляется и устанавливается на стол станка.

Пример ГПМ для фрезерно-сверлильно-расточных операций созданный на базе обрабатывающего центра ИР-320 ПМФ и робота РМ-104. ГПМ включает в станок1, загрузочный робот2, кронштейн стыковки3, накопитель деталей4, зажимное устройство, содержащее автономный привод6, и четыре исполнительных зажимных приспособления5, закрепленных по одному на каждой сменной палете поворотно-загрузочного стола станка, автоматизированную систему управления (АСУ РТК)7.

Однако нужно отметить что применение палет имеет и недостатки: наличие транспортирующих и загрузочных устройств достаточно большой грузоподъёмности для транспортировки палет от участка настройки к станку; увеличение количества занятых площадей, предназначенных для хранения палет или размещения громоздких накопителей палет у станков; увеличение стоимости обрабатывающей ячейки вследствие изготовления большого количества высокоточных палет, необходимых для осуществления «безлюдного» производства.

Несмотря на отмеченные недостатки, многооперационные станки со сменными палетами или накопителями палет нашли широкое применение в гибких производственных системах фирм Японии, США, ФРГ. Кроме того, отечественный и зарубежный опыт показал, что многоцелевые станки со сменными палетами целесообразно использовать либо для обработки крупногабаритных корпусных деталей, когда деталь зажимается на палете достаточно большим количеством зажимных элементов, которые в условиях мелкосерийного многономенклатурного производства трудно автоматизировать, либо при одновременной установке и обработке нескольких малогабаритных деталей. Однако очень часто на палете удаётся установить лишь одну малогабаритную деталь. В этом случае создавать транспортно- напольную палетную систему явно нецелесообразно.

Анализ способов установки и закрепления деталей позволяет предположить, что для реализации роботизированных технологических модулей на базе многоцелевых и фрезерно-сверлильных серийных станков с ЧПУ необходимо использовать роботы, имеющие одну или две руки и техническое зрение. На настоящем этапе развития робототехники широкое применение таких конструкций нецелесообразно с экономической точки зрения.

Теоретическая и конструкторно–технологическая проработка показала, что задача установки и закрепления деталей, которая должна решатся сложным многофункциональным роботом, состоит из нескольких подзадач, решение которых может быть возложено на дополнительные технологическими средства оснащения роботизированных технологических модулей. Это позволит снизить требования, предъявляемые к роботу.