Станки с чпу. Конструктивные особенности и технологические возможности.
Автомат (от греческого automates – самодействующий) является самостоятельно действующим устройством или совокупностью устройств, выполняющих по заданной программе без непосредственного участия человека процессы, которые осуществляют передачу, использование и преобразование энергии, материалов или информации.
По технологическому назначению все станки можно разделить на: токарные, фрезерные, сверлильные, расточные.
По степени универсальности: универсальные, специализированные, специальные.
По конструкции: с горизонтальной осью шпинделя, с вертикальной осью шпинделя, многошпиндельные, агрегатные.
По типу заготовок и способу подачи заготовок: прутковые, условно-непрерывные заготовки (лента и т. д.), штучные заготовки (магазинные, бункерные).
Применение в станках систем числового программного управления (ЧПУ) приводит к замене традиционных нерегулируемых источников движения на управляемые по программе двигатели (асинхронные частотно-токовым управлением, постоянного тока и т.д.), позволяющие регулировать скорость, направление, а иногда и путь создаваемого ими движения. В связи с этим происходит упрощение механической части кинематической структуры станка (а следовательно, и его конструкции) но при этом улучшаются его характеристики.
Особенности станков с ЧПУ:
Концентрация операций (совмещение различных видов обработки например точение — фрезерование, фрезерование — сверление — растачивание )
Развитая система вспомогательных механизмов станков с ЧПУ включают в себя устройства смены инструмента, уборки стружки, систему смазывания, зажимные приспособления, загрузочные устройства и т.д.
Повышение точности обработки за счет более высокой жесткости, виброустойчивости, снижение тепловых деформаций, применение в станках датчиков обратной связи.
Базовые детали (станины, колонны, основания) выполняют более жесткими
Приводами главного движения для станков с ЧПУ обычно являются двигатели переменного тока — для больших мощностей и постоянного тока — для малых мощностей.
Преобразователи частоты для управления асинхронными двигателями имеют диапазон регулирования до 250.
Шпиндели станков с ЧПУ выполняют точными, жесткими. Конструкция шпинделя значительно усложняется из-за встроенных в него устройств автоматического разжима и зажима инструмента, датчиков при адаптивном управлении и автоматической диагностике.
Автоматизация транспортировки изделий в технологическом процессе.
Транспортная система функционально связана с основным и вспомогательным оборудованием ГПС и служит для перемещения заготовок, изделий и технологической оснастки. В состав транспортной системы включаются:
конвейеры (цепного или рольгангового типа),
тележки (самоходные или ручные),
робокары,
мостовые краны.
Конструктивно-технологические характеристики изготовляемых деталей, прежде всего, определяют характер прямой или косвенной связи между технологическим оборудованием.
При прямой связи заготовки с помощью транспортных средств подаются со склада к оборудованию, и после обработки на одном станке передаются на другой станок, для последующей обработки, минуя склад. Связь такого рода используется преимущественно при заготовках большой массы со значительным временем обработки.
Косвенная связь осуществляется между оборудованием через склад при высокой частоте транспортирования, и затраты на транспортирование возрастают. Однако такая организация межоперационных перемещений при серийном производстве имеет следующие преимущества: весь производственный процесс контролируется и управляется с центрального пульта управления и к станку адресуется минимальное число заготовок; новая партия заготовок направляется к станку только тогда, когда заканчивается обработка предыдущей партии, что уменьшает вместимость накопителей и обеспечивает лучшие возможности контроля и управления производственным процессом.
Компоновки разделяются на линейную (разомкнутую) и круговую (замкнутую).
При линейном принципе компоновки в качестве транспортных средств используют машины циклического действия (краны-штабелеры, транспортные манипуляторы, роботрайлеры).
При линейном принципе компоновки складской системы в ГПС в качестве основного транспортного средства используется штабелер, взаимосвязь которого с непосредственным ГПМ можно представить в вариантах, показанных на рис. 2.3.
Замкнутые системы выполняют на базе транспортных средств непрерывного действия (напольные и подвесные конвейеры и т.д.).
На рис. 2.4 приводится взаимосвязь складской системы с технологическим оборудованием (ГПМ), где функцию внешнего транспортирования грузов осуществляет напольная транспортная тележка по светоотражающей полосе. Автоматическая транспортная тележка может осуществлять перевозку крупных заготовок и полных комплектов инструментальных головок. Такая тележка управляется по светоотражающей полосе, которая располагается на поверхности пола.
Автоматические тележки оснащают индивидуальным приводом, они информационно связаны с ЭВМ верхнего уровня ГПС и могут быть адресованы к различным операционным средствам и накопителям ГПС. Различают рельсовые и безрельсовые тележки. Первые отличаются более простой системой управления для отслеживания маршрута. Для изменения маршрута используют стрелочные переводы. Изменять планировку ГПС, обслуживаемую рельсовой тележкой, сложнее, чем ГПС, обслуживаемую безрельсовой тележкой. Для отработки маршрута движения безрельсовых тележек применяют различные способы.
В качестве систем маршрутоотслеживания транспортных роботов используются:
- механические (с направляющим роликом или дополнительным колесом);
- индуктивные;
- оптоэлектронные (флуоресцентная полоса; датчики, работающие в ультрафиолетовом спектре; светоотражающая металлизированная или металлическая полоса; белая полоса с черной окантовкой; датчики контраста двух цветов).
Более гибкой транспортной связью обладают подвесные роботы. Эта схема имеет преимущество перед другими транспортными средствами доставки инструмента и заготовок, так как занимает минимальное количество площади.
В ГПС используются накопительные системы со стеллажом. В состав ее входят пристаночные накопители, стеллажи и устройства для передачи паллет с приспособлением и заготовкой с ячеек стеллажа на пристаночный накопитель и обратно.
Пристаночные накопители располагают как можно ближе к зоне обслуживания станка. Они служат для сокращения времени на установку и съем детали за счет устранения времени на передачу заготовки со стеллажа на станок и обратно. Эти накопители могут быть двух типов: в виде поворотного стола и челночного типа
Корпусные детали (заготовки) обычно изготавливают в ГПС с применением спутников. При хранении деталей в участковых складах или в магазинах станков они из спутников не извлекаются.
Выбор типа и параметров производственной тары является одним из первых этапов проектирования складской системы, так как посредством тары увязывается между собой номенклатура перерабатываемых грузов, определяются интенсивность грузопотоков, условия транспортирования и изготовления изделий, а также основные параметры самой складской системы.
К производственной таре относятся: поддоны, кассеты, спутники, паллеты и специальная тара. Увязка тары с внешними и внутренними грузопотоками должна выполняться посредством лучшего заполнения транспортных средств, т. е. путем увеличения объема транспортной партии и обеспечения бесперевалочного процесса транспортирования и складирования грузов.