книги из ГПНТБ / Севбо П.И. Комплексная механизация и автоматизация сварочного производства

сов не выполняют сборочных операций и, следовательно, по сравне­ нию с ними охватывают меньший комплекс операций производ­ ственного процесса. Поэтому они имеют более низкие значения уровня комплексной механизации У2, несмотря на сравнительно высокие значения уровня локальной механизации Угл. Приведем примеры сварочных станков и машин V класса.

Рис. 83. Станок для сварки корпусов конденсаторов.

Примером простейших автоматических машин могут служить многоместные станки для дуговой сварки корпусов радиотехниче­ ских конденсаторов (круглых и прямолинейных) из тонколистовой стали. В них автоматизированы все операции, за исключением за­ кладки изделий в гнезда кругового конвейера (восьмиместного по­ воротного стола). Сварка выполняется угольным электродом в среде С 02.

287

288

фотоблокировка выключает схему автоматики. Производительность

для автоматической дуговой сварки и наплавки изделий, имеющих сложный контур свариваемых швов, наплавляемых кромок или по­ верхностей, например для наплавки фасонных штампов, вагонных автосцепок и т. д.

Рис. 85. Многокоординатный станок-автомат для сварки и наплавки изделий сложной конфигурации.

Рабочим органом станка является сварочная головка 2, которой могут сообщаться при помощи соответствующих электроприводов следующие движения: поступательное вертикальное — при помо­ щи суппорта, перемещающегося по несущей колонне станка; пово­ ротные движения вокруг точки сварки (наплавки) для наклона электрода в обеих взаимно перпендикулярных вертикальных пло­ скостях на угол до ± 15° к вертикали; эти наклоны необходимы при сварке в угол или в тавр.

Свариваемое или наплавляемое изделие закрепляется на двух­ координатном столе /, который служит для перемещения изделия в горизонтальной плоскости по двум взаимно перпендикулярным

290

направлениям. Таким образом, станок имеет пять управляемых механизмов движения и, следовательно, с точки зрения кинематики является пятикоординатным. Все эти движения могут произво­ диться одновременно или разновременно с разными скоростями, обеспечивая таким образом любую траекторию относительно дви­ жения сварочной головки и изделия, и с любой заранее заданной результирующей скоростью (скоростью сварки — наплавки). Все перечисленные движения производятся автоматически и опреде­ ляются программой, записываемой на перфорированной ленте. Программа, содержащая данные о геометрических параметрах траектории.сварки (наплавки), записывается на ленте с помощью автоматизированного перфоратора. Скорость наплавки и сварки может регулироваться путем изменения скорости протягивания ленты через фотоэлектрическое считывающее устройство, схема которого представлена на рис. 82, б.

Характерной особенностью применяемой в данном станке си­ стемы числового программного управления является то, что отра­ ботка программы производится не единичными — элементарными — импульсами движения, а крупными их пакетами, что позволяет значительно упростить подготовку программы, так как можно обо­ йтись без счетно-решающих устройств и вычислительных машин. Программа набирается из типовых «пакетных» отрезков (подпро­ грамм), постоянно хранящихся в памяти перфоратора. Техника подготовки таких программ описана в § 10.

Рассматриваемый станок имеет систему программного управле­ ния с разомкнутой цепью, т. е. без обратных связей. Точность этой системы практически определяется только точностью обработки отдельных шагов и передачи от вала шагового двигателя до соот­ ветствующего механизма перемещения, а также точностью первич­ ной позиционной установки изделия на столе.

На программоносителе (перфоленте шириной 35 мм) имеется 10 дорожек, из которых шесть используются для записи программы перемещений и четыре — для записи технологических команд в двоичном коде. Скорость протяжки ленты может плавно изменяться в пределах, обеспечивающих наплавку или сварку со скоростями 0,25—0,75 м/мин. При цене импульса программы 0,5 мм (шаг пере­ мещения стола), частота считывания программы составляет

8—25 импульсов/сек.

Преимущества систем числового программного управления: точность отработки программы, возможность быстрой переналадки станка путем смены программоносителя и др. Однако не менее оче­ видны и их недостатки: отсутствие обратных связей, контролирую­ щих индивидуальные неточности свариваемого изделия, необходи­ мость точной позиционной ориентации изделия относительно

начала координат, т. е. точной установки изделия на станок; сравни­ тельная сложность конструкции станка и аппаратуры -управления; сравнительно большая трудоемкость работ по подготовке и изго­ товлению программ.

Перечисленные недостатки существенно сдерживают широкое распространение систем числового программного управления в сва­ рочном производстве. С ними успешно конкурируют копировальные и другие системы автоматического управления, получившие гораздо

Роторные сварочные станки-автоматы. Одним из перспективных направлений автоматизации сварочного производства является применение роторных автоматов и автоматических линий, которым, по-видимому, предстоит большое будущее в массовом производстве однотипных деталей небольшого габарита. Производительность ро­ торных автоматов значительно выше производительности одноэлект­ родных, а во многих случаях и многоэлектродных машин обычного типа.

Принцип действия роторных установок и машин существенно отличается от принципа действия станков-автоматов с круговыми многопозиционными конвейерами, несмотря на кажущуюся анало­ гию и общность некоторых конструктивных элементов, например вращающихся многоместных столов-планшайб. Отличие заключает­ ся, во-первых, в том, что в роторных машинах рабочие инструменты, производящие обработку изделия (например, сварочные головки), непрерывно движутся (вращаются) во время работы синхронно с планшайбой и количество рабочих инструментов (или их ком­ плектов) равно количеству рабочих гнезд в планшайбе ротора. Во-вторых, все гнезда ротора-конвейера оснащены одинаковыми ра­ бочими инструментами и не специализированы для различных по­ следовательных операций, как это имеет место в обычных конвейер­ ных установках, в том числе круговых.

Таким образом, на всех позициях ротора, кроме позиций за­ грузки и выгрузки, одновременно осуществляется одна и та же опе­ рация, но с разными изделиями одинакового типоразмера. При этом ротор равномерно и непрерывно вращается вокруг своей оси и за один оборот выпускается столько изделий, сколько в нем гнезд, следовательно, в этом отношении он работает как круговой кон­ вейер. Однако, если в обычном конвейерном агрегате, в том числе и круговом, ритм работы равен времени t обработки детали, напри­ мер сварки на одной позиции, то в роторном агрегате ритм равен

t

где а — число гнезд, в которых одновременно производится

обработка. Следовательно, при равном количестве гнезд штучная

292

производительность роторного агрегата по сравнению с таким же конвейерным в а раз больше.

При заданном скоростном режиме обработки и времени сварки t производительность роторного сварочного автомата полностью опре­

позиций загрузки и выгруз­ ки), то при заданных зна­ чениях производительности станка Q шт/ч и длитель­ ности сварочного процесса t мин необходимое число гнезд в роторе і и число его оборотов в минуту можно определить из следующих выражений:

*< 3 8 >

л- - ) - - (ЗЭ)

Производительность ротор­ ного автомата

восемь гнезд с цанговыми или иными патронами 2 для установки, центрирования и закрепления в них свариваемых изделий 3. Каждое гнездо снабжено механизмом для вращения изделия во время сварки кругового шва. Привод для всех этих механизмов может быть общим, централизованным, что позволяет существенно упростить конструк­ цию станка и обеспечить жесткую синхронизацию их работы. В от­ дельных случаях не исключена возможность и целесообразность применения индивидуальных электроприводов сварочного враще­ ния для каждого гнездового вращателя.

Во время сварки ротор и изделия непрерывно и равномерно вра­ щаются вокруг своих осей. Каждое свариваемое изделие вращается относительно двух осей: собственной оси (для сварочного вращения)

293

и оси ротора (для транспортного перемещения по окружности ротора). Следовательно, в роторных автоматах для сварки круго­ вых швов все свариваемые изделия совершают планетарное движе­ ние. Для сварочного вращения изделий вполне возможно приме­ нение вращателей не с вертикальной осью вращения (параллельной оси ротора), а с горизонтальной. В этом случае оснастка рабочих мест ротора будет несколько иной и аналогия с планетарным дви­ жением будет неполной. Подобный роторный автомат применен для сборочно-сварочного процесса при изготовлении составных трак­ торных катков и описан в § 19 (см. рис. 102).

На вращающейся части ротора (рис. 86) против каждого гнезда закреплена сварочная головка 4. Токоподвод ко всем сварочным головкам и подвижным электроприводам осуществляется при по­ мощи кольцевых токосъемников 5, расположенных на главном валу ротора.

Против первой — загрузочной — позиции ротора I в станине — статоре — станка 6 имеется автоматическое загрузочное устройство с питателем 8. На предыдущей позиции VIII, расположенной ря­ дом, имеется разгрузочное устройство 7 для съема готовых изделий с ротора и выдачи их на поток. Каждая сварочная головка начина­ ет свою работу с позиции II и заканчивает на позиции VII. Следо­ вательно, число одновременно действующих сварочных головок равно шести. Однако все восемь головок и восемь гнезд с вращате­ лями по своей конструкции совершенно идентичны.

Операции возбуждения дуги и выключения ее в конце сварки, загрузки и выгрузки изделий, вращения и другие полностью авто­ матизированы, поэтому такие роторные автоматы легко встраи­ ваются в автоматические линии.

По такой схеме построен роторный станок-автомат У-138 для плазменно-дуговой наплавки жаропрочным сплавом рабочей кром­ ки клапанов автомобильных двигателей. Его производительность

Q = 1150 клшшнов/ч.

Основным преимуществом роторных автоматов является их вы­ сокая производительность. В качестве недостатков следует отме­ тить сложность конструкции и сравнительно высокую его стои­ мость, а также пониженную степень надежности по сравнению с обычными станками-автоматами, обусловленную большим количе­ ством взаимодействующих элементов и движущихся частей (коль­ цевых токо- и газосъемников, вращающихся головок и проч.). Эти недостатки существенно сдерживают развитие и широкое внед­ рение роторных автоматов в сварочное производство.

Роторные сварочные автоматы целесообразно применять для сва­ рочных процессов с высоким коэффициентом машинного времени, т, е. для таких, у которых машинное время сварки t сравнительно

294

велико по сравнению с общим временем рабочего цикла, например для электродуговой сварки или наплавки протяженных швов с от­ носительно малой скоростью. Иначе дело обстоит со стыковой или точечной контактной сваркой, со сваркой трением, холодной свар­ кой, импульсно-магнитной, конденсаторной, у которых сварка но­ сит краткосрочный, импульсный характер, и, следовательно, имеет малое машинное время рабочего цикла. Для этих способов сварки применение роторных сварочных автоматов нецелесообразно, так как производительность автомата в этих случаях определяется не столько сварочными операциями, сколько вспомогательными, которые трудно выполнить на том же роторе.

Это вытекает также из выражения (39), по которому видно, что необходимое число оборотов ротора п растет обратно пропорцио­ нально длительности сварочного процесса і. Например, если вре­ мя сварки равно 0,01 мин, то потребное число оборотов ротора бу-

дет = 100 об/мин. При такой скорости ротора очень трудно

на одной позиции выполнять на ходу операции загрузки и закреп­ ления свариваемой детали, не говоря уже о вспомогательных опе­ рациях. Кроме того, в этих случаях при определении необходимого количества гнезд в роторе можно прийти к несколько странному результату: при заданной сравнительно высокой производительнос­ ти автомата достаточно иметь в роторе только три гнезда, на одном из которых производится сварка, а на двух других в этот момент — загрузка и выгрузка изделий, например, при t = 0,01 мин и Q = = 6000 иіт/ч по формуле (38) получим:

Следовательно, при малых значениях t роторный автомат по сути превращается в обычный трехпозиционный станок-автомат с трех­ местной планшайбой, на которой, как на круговом конвейере, вы­ полняются на ходу последовательно три операции: на первой по­ зиции — загрузка и закрепление свариваемой детали; на второй — сварка; на третьей — съем готового изделия и выдача его на поток. Однако при этом остаются три сварочные головки вместо одной или двух, как это могло бы быть при хорошо организованном круговом конвейере той же производительности, что отрицательно характе­ ризует роторный автомат.

Таким образом, чем меньше количество гнезд в роторе, тем боль­ ше он приближается по своим эксплуатационным характеристикам к обычным конвейерным машинам и соответственно теряет специ­ фические преимущества роторной системы.

Станок У-289 (рис. 87) предназначен для износостойкой наплав­ ки под флюсом уплотнительных поверхностей золотников, клиньев

295

и других трущихся деталей трубопроводной арматуры, выпускае­ мой в массовом количестве. В состав станка входят: шаговый тран­ спортер 1, передающий наплавляемые детали с одной позиции на другую; установочное приспособление с формирующим устройством, закрепленное на вертикальном шпинделе сварочного вращателя 3\ две сварочные головки 4 с флюсоаппаратом, смонтированным на подъемной траверсе; электронагреватель 2 и пульт управления 5.

Рис. 87. Станок-автомат для электродуговой наплавки трубопроводной арматуры.

Наплавляемая деталь при помощи транспортера перемещается сначала на позицию предварительного нагрева 2, затем на рабо­ чую позицию, где после зажатия детали формирующими устрой­ ствами и опускания траверсы со сварочными головками осуществля­ ется вращение детали и наплавка уплотнительной поверхности коль­ цевыми валиками. При очередном ходе транспортера наплавляемая деталь удаляется с рабочей позиции и на ее место подается следую­ щая.

Наплавка производится под флюсом сплошной или порошковой проволокой диаметром 3—5 мм обычным или обратноступенчатым методом.

296