книги из ГПНТБ / Терган, В. С. Плоское шлифование учеб. пособие

Г Л А В А VI. МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ РАБОТ НА ПЛОСКОШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКАХ

Выполняя решения партии и правительства, станкоинструмен­ тальная промышленность создает-’ автоматические линии для раз­ личных отраслей машиностроения, а также выпускает полуавто­ матические и автоматические станки. Одновременно широко осу­ ществляется автоматизация универсальных металлорежущих стан­ ков и компоновка их в автоматические линии.

§ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Под механизацией технологических процессов понимают час­ тичную или полную замену ручного труда машинным в тон части технологического процесса, где происходит непосредственная об­ работка деталей на станке, по сохраняется участие человека в уп­ равлении машиной и контроле за ее работой.

Под автоматизацией технологических процессов понимают за­ мену человеческого труда при управлении и обслуживании станков и других производственных процессов в целом.

Различают частичную и полную или комплексную автоматиза­ цию.

Частичная автоматизация предусматривает лишь автоматиза­ цию отдельных операций и внедрение в производство различных приспособлений и инструментов, облегчающих труд рабочего и ус­ коряющих производственный процесс.

Полным или комплексно автоматизированным называют такой производственный процесс, в котором автоматизированы все основ­ ные и вспомогательные операции.

Совершенствование производства на основе широкой механиза­ ции и автоматизации должно сопровождаться технологической и организационной перестройкой его в соответствии с условиями наи­ более рационального выполнения работ и использования механизи­ рованных и автоматизированных средств. Основными из этих усло­ вий являются:

построение технологических процессов па основе концентрации обработки и поточных методов производства;

применение таких способов обработки, которые в первую оче­ редь поддаются механизации и автоматизации с обеспечением наи­

плуатацией оборудования и организационно-техническим обслужи­

ванием.

Автоматизация и механизация производственных процессов име­ ют своей целью уменьшить долю ручного труда, затрачиваемого иа установку заготовок и снятие обработанных деталей, контроль де­ тален и управление станком.

кращающие производственный процесс при возникновении ненор­ мальных режимов (например, отключают электродвигатели и элек­ трические сети при коротких замыканиях), либо обеспечивающие другие меры для предупреждения аварий (например, открывают предохранительный клапан для снижения давления или, наоборот, вводят в действие обратный клапан для сохранения давления в пневмоприводах).

Широко применяют автоматические приспособления, отключаю­ щие поврежденный участок или сигнализирующие о ненормальном режиме работы.

К автоматической защите следует отнести также автоблокиров­ ку, устройства которой предотвращают возможность неправильных включений и отключений оборудования и тем самым предупрежда­ ют повреждения и аварии.

§ 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

действия или приема. Датчик срабатывает при воздействии на не­ го соответствующего задатчика. Задатчиком может быть механи­ ческий нажим движущейся части станка, вращающейся шайбы с ку­ лачками, изменение давления рабочей среды и др.

Взависимости от характера импульса датчики делятся на путе­ вые, размерные, силовые и скоростные.

Впутевых датчиках импульс возникает в результате воздей­

ловых датчиках — когда усилия, действующие в соответствующих механизмах станка, приспособления или загрузочного устройства, достигают определенной заранее заданной величины; в скорост­ ных— когда скорость движения в результате ее изменения дости­ гает заданного значения.

По характеру создаваемых импульсов датчики разделяют на механические, электрические, фотоэлектрические, пневматические и гидравлические. Один датчик может давать командные импуль­ сы нескольким звеньям параллельно или последовательно.

2. П р е о б р а з о в а т е л ь и м п у л ь с о в , создаваемых датчи­ ком. Характер преобразования зависит от природы импульсов и на­ значения автоматического устройства. Преобразователь импульсов может быть использован для усиления, ослабления или замедления импульсов и для преобразования импульсов, например электриче­ ского в гидравлический или пневматический и т. д.

3. И с п о л н и т е л ь н о е з в е н о представляет собой механизм, непосредственно, без участия рабочего, выполняющий тот или иной

прием, например, выключение подачи, изменение подачи с черно­ вой обработки на чистовую и т. п. Исполнительные устройства раз­ деляют на механические, электрические, электромеханические, гид­

а контакты 1—2, 9—10 замыкаются. При прекращении воздействия на шток 6 контактные устройства возвращаются в исходное поло­ жение пружиной 5. Эти переключатели применяют при скоростях перемещения рабочих органов машин свыше 0,4 мімин.

При меньших скоростях применяют моментные переключатели ВК211 (рис. 152). При нажиме движущей части машины на ро­ лик 1 рычаг 2 поворачивается против часовой стрелки, увлекая за собой через шарнир 3 поводок 4. При этом ролик 12 отводит защел­ ку 6 и поворачивает планку 11 вокруг ее оси, вызывая замыкание контактов 9—10 и размыкание контактов 7—8. Переключатель воз­ вращается в исходное положение пружиной 5.

Если подвижная часть машины совершает вращательное дви­ жение, применяют поворотный переключатель (рис. 153). Он рабо­ тает следующим образом. На вращающемся валу укреплен диск 1Г в Т-образных пазах которого могут перемещаться кулачки 2 и 3.

246

При вращении диска 1 кулачок 3 нажимает на ролик 8 и по­ ворачивает защелку 13 вокруг оси 12. Действием пружины 10 ры­ чаг 6 поворачивается вокруг оси 7 и, отводя мостик 5, размыкает контакты 4. При дальнейшем вращении диска второй кулачок на­ жимает на ролик 9, укрепленный на рычаге 6, и поворачивает его против часовой стрелки. Контакты 4 вновь замыкаются. Пружина 11 поднимает защелку 13 и фиксирует положение рычага. Точность срабатывания измерительных устройств с электрическими датчика­ ми 2—3 сек.

перекрывают в нужный момент доступ жидкости к исполнительно­ му звену. Датчик, изображенный на рис. 154, используют для изме­ нения направления движения, осуществляемого исполнительным двигателем, или для изменения направления потока жидкости вме­ сто одного к другому исполнительному двигателю. В положении, показанном на рис. 154, пружина 8 с помощью рычагов 9 и 10 отжи­ мает плунжер в правое крайнее положение. Жидкость из нагнета­ тельного трубопровода 7 подается насосом в канал 3, и подвижная часть машины движется вправо. Под действием закрепленного на* ней упора рычаг 10 поворачивается вокруг оси 1, отжимая при этом рычаг 9 вниз. Когда рычаг 10 примет вертикальное положение, пру­ жина 8 с помощью рычага 9 продолжит его поворот и плунжер 6 ока­ жется в крайнем левом положении. Теперь жидкость из трубопро­ вода 7 направляется в канал 4, и подвижная часть станка идет влево.

Для обеспечения плавности перемещения рабочего органа ма­ шины полости а и б связаны каналом 2, в который включен дрос­ сель 5. Регулированием дросселя можно изменять длительность переключения золотника и обеспечить необходимую плавность пе­ ремены направления рабочего органа машины.

П н е в м а т и ч е с к и е д а т ч и к и по конструкции напомина­ ют гидравлические датчики. Пневматические датчики не реагиру­

г

ют на вибрации, но чувствительны к попаданию пыли. Их недостат­ ком является необходимость большой величины перемещения плун­ жера для срабатывания. Датчик, изображенный на рис. 155, свобо­ ден от этого недостатка и срабатывает при перемещении на 1—1,5 мм. При данном положении штока 6, воздух из магистрали проходит через каналы 1 ,3 ,4 и попадает в цилиндр. Шарик 10 по­ средством пружины отжимается вниз и закрывает канал 9, а следо­ вательно, и выход в атмосферу. При перемещении штока 6 влево плунжер 5 опускается, а плунжер 7 поднимается. В результате это­ го шарик 2 под действием пружины опускается вниз и закрывает проход воздуху из магистрали в канал 3. Плунжер 7 поднимает ша­ рик 10, и цилиндр двигателя через каналы 4, 11, 9 я 8 сообщается с атмосферой.

Р а з м е р н ы е д а т ч и к и имеют одну, две или три точки соприкосновения с измеря­ емой поверхностью и ведут непрерывное ее из­ мерение, давая сигнал промежуточному меха­ низму, как только обрабатываемая поверх­ ность приобретает заданный размер.

боты верхнее положение, при котором контакт 5, установленный на муфте 2, замыкает контакт 6.

По мере шлифования размеры обрабатываемой поверхности уменьшаются и шток вместе с контактом 5 опускается вниз. В мо­ мент окончания черновой обработки контакты 5 я 6 размыкаются и осуществляется переход с чернового режима на чистовой. Когда обрабатываемая поверхность приобретает окончательный размер, замыкаются контакты 3 я 4.

В ф о т о э л е к т р и ч е с к и х д а т ч и к а х используются свой­ ства фотоэлементов. Фотоэлемент, основанный на внешнем фотоэф­ фекте, часто состоит из стеклянной колбы (рис. 157) с двумя цоко­ лями 1 я 3. Колбы могут иметь вакуум или быть наполнены инерт­ ным газом. На внутренней поверхности колбы нанесен чувствитель­ ный слой 4, обычно цезиевый или сурьмяно-цезиевый.

248

Свет, попадая на светочувствительный слой, вызывает движе­ ние электронов к аноду 2. Возникающий в результате этого анод­ ный ток после усиления направляется к исполнительному органу машины.

Силовые датчики создают командный импульс в момент, когда усилия, действующие в соответствующих механизмах машины, или давление рабочей среды в системе управления достигают опреде­ ленного значения. На рис. 158 показан силовой гидравлический дат­ чик. Входное отверстие в крышке 9 закрыто пробкой. Выходное от­ верстие 10 корпуса 3 связано с отверстием 8 плунжером золотника. Жидкость подводится к датчику через отверстие 4. Под давлением пружины 1, расположенной в колпачке на крышке 2, плунжер зани­ мает положение, показанное на рисунке, когда проход жидкости из отверстия 4 в отверстие 10 закрыт. Входное отверстие 4 датчика каналами 5, 6 и 7 связано с полостью под плунжером. Когда дав­ ление жидкости достигает заданного значения, плунжер приподни­ мается и соединяет входное отверстие 4 с выходным 10.

2 J

На рис. 159 показан электромеханический силовой датчик, со­ стоящий из двух зубчатых муфт 7 и 2 со скошенными зубьями, свя­ зывающих валы 1 и 4. Когда усилия в приводе достигнут заданного значения, муфта 2 отталкивается вправо, преодолевая давление пружины 3. При этом она поворачивает рычажок 5, заставляя его воздействовать на микропереключатель 6.

Реле. Реле служит для замыкания и размыкания электрических цепей. На рис. 160, а приведена схема электромагнитного реле. Об­ мотка катушки 2 включена последовательно с соответствующим устройством. Якорь 1 отведен от сердечника 3 пружиной 4 и замы­ кает контакт 5, включенный последовательно с катушкой контакто­ ра. При силе тока, значение которого превышает установленное, якорь притягивается к сердечнику, размыкает контакт 5 и электри­ ческая цепь разрывается.

2 4 д

На рис. 160, б показано реле, используемое в гидросистемах с давлением в пределах 5—65 кгс/см2. При повышении давления в трубке 1 изгибается мембрана 2. Пружина 3 при этом сжимается, а рычаг 6, поворачиваясь вокруг оси, нажимает на шток микропе­ реключателя 5. Установка реле производится путем регулирования степени сжатия пружины 3 гайкой 4.

Исполнительные устройства. На рис. 161, а изображено испол­ нительное электромагнитное устройство. При протекании тока че­ рез катушку I возникает магнитный поток, который замыкается через магнитопровод 2, собранный из листовой стали, и якорь 3. Якорь втягивается в катушку, и магнитное поле полностью замы­ кается через сердечник и якорь. Ход якоря х отсчитывают от тор­ ца 4.

Рис. 160. Реле:

а — электромагнитное, б — давления

На рис. 161, б показано исполнительное электромагнитное уст­ ройство для включения и выключения подачи. На ходовом валу / находятся кулачковые муфты 2 и 3. При втягивании якоря 4 элек­ тромагнита 5 рычаг 6 отключает муфту 3, а при прекращении по­ дачи тока якорь 4 выдвигается под действием пружины (на схеме не показано), в результате чего происходит включение муфт.

з I

Рис. 161. Исполнительные устройства:

а — электромагнит, б — применение электромагнита для управления муфтой, в — электромагнитная муфта

В системах автоматического управления широко применяют в качестве исполнительного устройства электромагнитные муфты. На рис. 161, в показана однодисковая магнитная муфта. Корпус 2 электромагнита жестко закреплен на ведущем валу 1, а якорь о расположен на скользящей шпонке на ведомом валу 7. Между корпусом и якорем помещена фрикционная прокладка 3. В кор­ пусе находится катушка 4. Если через эту катушку пропустить ток, то в корпусе возникает магнитный поток, пронизывающий фрикционную прокладку и замыкающийся якорем. Якорь притя­ гивается к корпусу, и движение ведущего вала 1 через корпус и якорь будет передано ведомому валу 7. По прекращении подачи тока в катушку пружина 6 отталкивает якорь от корпуса и движе­ ние ведомого вала прекращается.

Понятие об электронике. Электроника— это наука, занимаю­ щаяся изучением электронных, ионных и полупроводниковых при­ боров, которые применяют главным образом для автоматизации управления, регулирования и контроля технологических и произ­ водственных процессов. Электронные приборы основаны на исполь­ зовании свойств электрического тока, протекающего в пустоте, т. е. в вакууме, а ионные приборы используют свойства электрического тока в разреженных газах.

Электронные приборы представляют собой вакуумный или с сильно разреженным воздухом баллон, в котором размещаются электроды. Чтобы создать движение электронов или электронную эмиссию (процесс испускания электронов), необходимо воздейство­ вать на один из электродов, а именно на катод.

251

Получение электрического тока, или электронной эмиссии, осу­ ществляется несколькими методами.

Термоэлектронная эмиссия — нагрев катода производится током специального источника.

Фотоэлектронная эмиссия — поток электронов с катода вызы­ вается падающим на него светом.

Автоэлектронная эмиссия■— электроны вырываются с поверхно­ сти тела (ртути) под действием электрического поля высокой на­ пряженности.

Электронные приборы могут быть с накаливаемым катодом, с холодным катодом, с жидким (ртутным) катодом и с фотокато­ дом. Электронные баллоны представляют собой стеклянные или ме­ таллические лампы, которые различаются по количеству электро­ дов: диоды (два), триоды (три) и т. д.

Двухэлектродная лампа—-диод является простейшим электрон­ ным прибором; она имеет катод и анод, помещенные в глубоком ва­ кууме. Двухэлектродная лампа проводит ток только в одном на­ правлении, и основное назначение диода состоит в выпрямлении переменного тока.

Трехэлектродная лампа — триод является прибором, у которо­ го между катодом и анодом помещена сетка, т. е. третий электрод. Трехэлектродные лампы могут применяться в качестве усилите­ лей.

Газотрон представляет собой двухэлектродную лампу, в балло­ не которой находятся пары ртути или инертного газа; он служит только для выпрямления тока. Если газотрон снабдить сеткой, то он превратится в тиратрон и сможет пропускать довольно значи­ тельные токи, вследствие чего он широко используется в автомати­ ке. Тиратрон, так же как и другие газотроны, требует при включе­ нии предварительного прогрева катода.

Полупроводниковые приборы обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с электронными и ионными лампами: отсутствуют цепи накала, исключительно малые размеры и высо­ кая надежность в эксплуатации.

Полупроводниковый триод (транзистор) является усилителем подобно электронной лампе-триоду. Полупроводники также ис­ пользуют и как выпрямители переменного тока.

За последние два десятилетия электронные аппараты и тран­ зисторы стали широко применяться при плоском шлифовании и за­ рекомендовали себя как надежное средство управления.

К числу важнейших достоинств электронных устройств отно­ сятся:

1.Отсутствие движущихся изнашивающихся частей. Единст­ венными сменными деталями являются сами электронные лампы.

2.Безынерционность.

3.Быстрота срабатывания и т. д.

Указанные свойства электронных устройств являются чрезвычай­ но важными для плоско- и профилешлифозальных станков. Они ис­ пользуются в регулируемых электроприводах с двигателями посто­

252