Удаление стружки и подача СОЖ
Стружку из рабочей зоны станков удаляют смывом (подачей эмульсии) , сжатым воздухом или путем перемещения подвижными элементами конвейеров. При обработке деталей из чугуна (без охлаждения) стружку и графитовую пыль отсасывают с помощью гидроциклонов. При обработке отверстий 'стружку из них выдувают (сжатым воздухом) или вытряхивают на специальных поворотных устройствах.
При обработке деталей из стали применяют резцы со стружколомателями, которые дробят сливную стружку и тем самым улучшают условия для ее отвода. Базирующие элементы деталей и ПС очищают от мелкой стружки путем ее смывания СОЖ или выдувания сжатым воздухом. Во многих ГПС предусмотрены моечные машины, в которых детали и ПС полностью очищаются от стружки.
В ГПС, как правило, для удаления стружки применяют конвейеры, проходящие вне ТНС (стружка на них от каждого станка подается с помощью специально встроенного в станок устройства) и конвейеры, встроенные непосредственно в ТНС или в проходящий под ТНС специальный канал (в этом случае стружка на конвейеры поступает через проем в станине станка).
Для удаления стружки от отдельных станков и ГПС используют скребковые и винтовые конвейеры.
Скребковый цепной конвейер (рис. 14) имеет желоб 9 (смонтированный в бетонном канале 10), к боковым стенкам которого приварены верхние 11 и нижние 12 направляющие уголки. На уголках смонтированы (на осях 7) ролики 8 пластинчатой цепи 2.
Рис. 14. Скребковый конвейер для отвода стружки
Цепь натянута на звездочки 1 и 5. Звездочка 5 приводится во вращение (через редуктор) от электродвигателя. На цепи жестко укреплены скребки б. При движении цепи нижние скребки перемещают поступающую от станков 4 стружку по желобу 9, который сверху закрыт крышками 3.
На рис. 15 показана система удаления стружки, состоящая из винтовых конвейеров, расположенных продольно, поперечно и наклонно. Стружка 5 с помощью встроенных конвейеров 1 удаляется со станков 8 на двухвинтовые конвейеры 2 и 7 и далее (посредством двухвинтового конвейера 4) передается в сборник 9. Из него стружка (с помощью конвейера 6 с приводом 3 периодически выгружается в автомашину.
Рис.15. Система из винтовых конвейеров для удаления стружки
Подачу СОЖ к станкам осуществляют как от индивидуальных, так и от централизованных циркуляционных установок. Каждая установка состоит из бака (с устройством для очистки СОЖ), насоса и трубопроводов. Индивидуальные баки охлаждения размещают в станине станка или рядом с ним.
Преимущества централизованных циркуляционных систем (по сравнению с индивидуальными):
§ улучшается очистка и стабилизируется температура СОЖ, в результате чего повышается качество обработки;
§ улучшаются условия обслуживания и гигиена производства; сокращается производственная площадь;
§ создаются предпосылки для механизации приготовления СОЖ, удаления из нее примесей (стружки, шлама и др.).
На рис. 16 показана централизованная система отвода СОЖ и стружки, используемая в ГПС, состоящих из токарных станков.
Рис. 16. Централизованная система отвода СОЖ и стружки
Поток СОЖ смывает стружку, образующуюся при обработке детали на станке 1, и направляет ее (вместе с жидкостью) в канал 2. В канале размещен скребковый конвейер 4, перемещающий стружку на конвейер 5. Наклонный участок конвейера 4 обеспечивает отделение стружки от СОЖ. Под конвейером 4 установлен металлический лист с отверстиями, через которые жидкость стекает в канал, соединенный с баком-отстойником 3, откуда очищенная СОЖ перекачивается в систему для повторного использования.
Система централизованной подачи СОЖ (рис. 17) состоит из бака-отстойника 5, откуда жидкость подается (насосом 1) по напорному трубопроводу 2 к станкам 3. Отработанная жидкость самотеком сливается в колодцы-отстойники 4 и по сливному трубопроводу 7 попадает в бак-отстойник. Утечку и испарения СОЖ в системе компенсируют перед началом рабочей смены из дополнительного бака б, в котором приготовляется СОЖ.
Рис. 17. Система централизованной подачи СОЖ
Система управления
Система управления обеспечивает нормальное функционирование ГПС.
Важнейшей частью этой системы является вычислительный комплекс УВК, обеспечивающий автоматизацию управления.
Системы управления ГПС делятся на:
1. неавтоматизированные,
2. автоматизированные;
3. автоматические.
В настоящее время наибольшее применение находят двухуровневые автоматизированные системы управления (АСУ) ГПС на базе ЭВМ,
Верхний уровень АСУ, построенный на основе вычислительных комплексов, обеспечивает выполнение следующих функций: подготовка, контроль, редактирование и хранение УП, формирование сопроводительных технологических документов, карт наладок и т.д.; оперативно-календарное планирование; учет хода производства (состояние оборудования, сведения об инструменте, заготовках и т.д.); оперативное управление станками с ЧПУ.
Нижний уровень системы АСУ обеспечивает: непосредственное управление станками с ЧПУ; управление ТНС; связь отделений ГПС с ЭВМ и диспетчером.
Для обеспечения выполнения основных функций в рамках АСУ ГПС выделяют соответствующие подсистемы, решающие определенные задачи:
1. Подсистема оперативного управления координирует работу оборудования и обслуживающего персонала; осуществляет групповое управление основным технологическим оборудованием (станками, ГПМ) и управление ТНС.
2. Подсистема планирования реализует месячное, оперативное (2-5 суток) и сменно-суточное планирование; формирует и корректирует соответствующие плановые документы.
3. Подсистема технологической подготовки производства осуществляет проектирование технологических процессов: разработку и корректировку УП и сопроводительной технологической документации; нормирование.
4. Подсистема учета обобщает сведения о ходе производства, работе оборудования, наличии на производстве необходимых средств.
5. Подсистема контроля и диагностирования контролирует работу оборудования и средств обеспечения: выполняет диагностирование технического состояния ГПС.
АСУ ГПС содержит средства обеспечения:
§ технического,
§ программного,
§ информационного,
§ организационного.
Совокупность компонентов технического обеспечения образует комплекс технических средств (КТС), состоящих из устройств вычислительной техники, устройств организационной техники и средств передачи данных.
Компонентами программного обеспечения являются документы с текстами программ; программы на машинных носителях; эксплуатационные документы.
Совокупность компонентов информационного обеспечения образует информационную базу (базу данных), включающую в себя: документы, содержащие описание проектных процедур, решений, комплектующих изделий, материалов и др.; файлы и блоки данных на магнитных носителях.
Компонентами организационного обеспечения являются методические и руководящие материалы; положения, инструкции, приказы; штатные расписания и квалификационные требования и т.п.
Структурная схема КТС АСУ ГПС представлена на рис. .18.
| Рис.18. Структурная схема КТС АСУ ГПС. |
Организация эксплуатации
Автоматизированная система технологической подготовки производства основана на применении ЭВМ. При этом программно-математическое обеспечение разрабатывается так, чтобы максимально сократить трудоемкость технологической подготовки производства и обеспечить высокую надежность управляющей и технологической информации.
В качестве примера на рис. 19 приведена схема автоматизированной системы технологической подготовки производства, принятая на ГАУ типа АСК.
В качестве исходных данных (ИД) необходимы чертежи обрабатываемых деталей, годовые программы выпуска, величины партий запуска. Обработка деталей на участках организована на базе общезаводского типового технологического маршрута (1), определяемого возможностями оборудования ГАУ. Однако для каждой конкретной детали разрабатывается маршрутная технология и выдаются задания (2) на оптимальную заготовку, компоновку приспособлений из унифицированных элементов и специальный инструмент (если последний необходим).
Рис. 19. Схема технологической подготовки производства на ГАУ типа АСК
Чертеж заготовки поступает в технологическую группу литейного цеха (3), задание на компоновку приспособлений в группу сборки приспособлений (4), а задания на специальный инструмент в группу инструмента ОГТ (5). Все указанные службы через соответствующие цеха: модельный (6), инструментальный (7), механический (8) и литейный (9) обеспечивают изготовление необходимых компонентов к определенному интервалу времени. Контроль за ходом подготовки производства осуществляет АСУП завода. Одновременно с запуском материальных элементов осуществляется разработка технологического процесса и подготовка УП. Выбор техпроцесса основан на широком использовании заложенных в память ЭВМ сведений (10): библиотеки технологических циклов, данных об инструментальных наладках и о станках.
На базе приведенных исходных данных проводится подготовка УП (12) и необходимой технологической документации на ЭВМ (13). Полученная УП (11) подлежит предварительной проверке (14) до ее передачи на станок. Окончательная проверка УП осуществляется при покадровой обработке первой детали в партии с проведением при необходимости редактирования УП с помощью ЭВМ (15). Редактирование программы может осуществляться на станках ГАУ или на специально выделенном оборудовании. После отладки программы проводится обработка первой партии деталей (16) и на основании этого окончательно корректируется технологическая документация.
После окончания этапа подготовки производства спецификация на инструмент (в том числе на специальный) поступает в инструментальное отделение (17); спецификация на элементы оснастки в отделение УСП (18), а заготовки - на склад ГАУ (19). В память ЭВМ, входящей в УВК ГАУ, вводится необходимая технологическая документация и УП (20). Вся необходимая информация (выходная технологическая документация и материалы, получаемые от ЭВМ) сосредотачивается на участке 27.
По мере обработки повторяющихся партий деталей на участке хранится технологическая документация от ЭВМ; распечатки с технологическими комментариями, карты инструментов, распечатки исходных данных, карты комплектации инструментов; карты контроля перфоленты УП (22).
Эксплуатация ГАУ должна обеспечить эффективность изготовление деталей в условиях серийного производства (т.е. при серийности до 500 шт. и среднем размере партии 10…50 деталей). Число наименований обрабатываемых деталей практически не ограничено, а доля повторяющихся деталей составляет 20…40 % от общего числа обрабатываемых деталей. Высокая стоимость ГАУ требует организации его двух трехсменной эксплуатации в течение суток, а в ряде случаев и непрерывной эксплуатации, в том числе в выходные дни.
При этом рекомендуется следующая система эксплуатации: в первую смену в течение 2…3 ч проводят регламентное техническое обслуживание оборудования участка (смазку, подналадку, смену инструментов и др.) и предварительную проверку УП для обработки новых деталей. В первую смену в соответствии со сменно-суточным планом работы ГАУ осуществляют ввод заготовок на ПС или поддонах в ТНС, а также устанавливают режущий и вспомогательный инструмент и оснастку. В память УВК вводят необходимые программы и другую технологическую информацию.
В начале второй смены также выполняют необходимое регламентное обслуживание в течение (1…2) часов и организовывают непрерывную обработку партий заранее подготовленных деталей. В процессе обработки могут возникать отказы оборудования и поломки инструментов, носящие случайный характер. При внезапных отказах оборудования дежурный оператор вызывает на УВК участка сведения об организации работы и организует обслуживание в соответствии с полученными рекомендациями.
В инструментальных магазинах установлены резервные инструменты и вводятся команды на их автоматическую смену.
Оператор-наладчик передает (с помощью пульта) в УВК сведения о готовности очередной детали к обработке.
Диспетчерский пункт ГПС оборудован дисплеем и устройством печати, с помощью которых диспетчер получает необходимые сведения о работе ГАУ, ТНС, а также плановые задания для ГПС.
Общее руководство ГПС осуществляет сменный инженер. Обслуживает ГПС комплексная бригада, состоящая из операторов-наладчиков, каждый из которых может работать на станках с ЧПУ, в автоматизированном складе, на станциях загрузки — разгрузки деталей и комплектов инструментов.
Контрольные вопросы
1. Что такое ГПС? Дайте определение.
2. Что такое гибкий производственный модуль?
3. Дайте определение ГАУ.
4. Дайте определение ГАЛ.
5. Расскажите о принципах работы ТНС.
6. Какие технические средства применяются для отвода стружки?
7. Расскажите о централизованной системе подвода СОЖ.
8. Расскажите о работе системы управления ГПС.
9. Как организована работа по эксплуатации ГПС?
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе научно-технической революции оборудование будет совершенствоваться. Хотя станки с ЧПУ в соответствии с их технологическим назначением (фрезерно-расточные или токарные) уже сейчас могут обеспечить обработку деталей практически любой конфигурации (в пределах технических возможностей станка), их эффективность в эксплуатации будет повышаться. Рабочий цикл станков будет полностью автоматизирован, включая подачу инструмента, выбор оптимальных режимов резания, контрольные операции и загрузку заготовок.
Существенно должна возрасти надежность работы станка за счет внедрения самодиагностики неполадок и возможного резервирования отдельных элементов. На современных станках практически решена проблема быстросменное-ти инструментов, однако пока велик разброс размерной стойкости. Поэтому будут развиваться системы активного контроля и адаптивного управления обработкой. Ожидается дальнейшая автоматизация подналадки при многоинструментальной обработке.
Тенденции развития оборудования показывают, что будет автоматизирована установка заготовок в приспособление, созданы специальные приспособления, которые изменят усилие зажима в зависимости от фактических припусков и усилий резания; будут созданы зажимные приспособления, которые позволят полностью обработать деталь на многооперационном станке за одну установку.
Высшей формой автоматизации машиностроительного производства является использование гибких производственных систем. В значительной степени перспективы развития ГПС будут связаны с успехами в развитии вычислительной техники, обрабатывающего оборудования и организации производства
Дальнейшее расширение технологических возможностей механообрабатывающих ГПС будет достигаться за счет включения в их состав шлифовальных, зубообрабатывающих и других станков с ЧПУ по мере их создания и освоения промышленностью. Это же относится к оборудованию для выполнения заготовительных операций, мойки, сборки, консервации, упаковки и т.д.
Таким образом открываются возможности создания в ближайшие годы технологически замкнутых механообрабатывающих автоматизированных производств, наиболее полно охватывающих технологический цикл изготовления деталей на основе объединения нескольких ГПУ в единую систему. При этом вновь создаваемые ГПС будут комплектоваться как взаимозаменяемым, так и взаимодополняемым, в том числе специальным оборудованием.
Помимо мелко- и среднесерийного производства ГПС будут использоваться в крупносерийном и массовом производствах в виде ГАЛ. Это потребует разработки нового металлообрабатывающего оборудования - агрегатных станков с ЧПУ со сменными агрегатами, многоцелевых станков с ЧПУ со сменными многошпиндельными головками и узлами, станочных модулей и т.п., обеспечивающего смену узлов, в том числе транспортных палет, в течение нескольких минут, что соответствует длительности цикла обработки корпусных деталей средних размеров в условиях крупносерийного и массового производства.
Работа в режиме безлюдной технологии, по всей видимости, наиболее эффективна в условиях ГАЗ, который в настоящее время считается наивысшей ступенью автоматизации машиностроительного производства и должен обеспечить его наибольшую эффективность.