Автоматизация участка по обработке зубчатого колеса (стр. 3 из 5)

Выбор оборудования

Технологическое оборудование определяет технико-экономические характеристики ГПС, а также показатели обрабатываемых изделий. С учетом поставленного технического задания и технологии получения конечного изделия выбираем следующее технологическое оборудование:

С целью концентрации операций на одном рабочем месте (операция 05) используем токарный станок с ЧПУ модели ИРТ180ПМФ4, позволяющий в условиях автоматизированного производства при патронном закреплении обрабатываемой заготовки выполнять операции точения, фрезерования плоскостей, пазов, производить сверление и растачивание отверстий, а также нарезать резьбу.

Таблица 2 Характеристики токарного станка ИРТ180ПМФ4

№	Параметр	Значение
1	Наибольшие размеры обрабатываемой поверхности: Диаметр, мм Длина, мм	200 165
2	Число управляемых координат (в том числе одновременно), шт:	3(2)
3	Число индексируемых позиций револьверной головки, шт:	12
4	Дискретность перемещений: Линейных (X и Z), мм Угловых (С)	0,001 0,001
5	Частота вращения шпинделя, 1/мин:	20…4000
6	Рабочие скорости: По Х, мм/мин По С, 1/мин	1…5000 0,01…16
7	Установочные перемещения: По Х, м/мин По Z, м/мин По С, 1/мин	10 15 16
8	Наибольшее усилие резания по Х и Z, кН:	4; 6
9	Наибольший крутящий момент на шпинделе, Нм:	630
10	Точность позиционирования, мкм: По Х По Z	16 20
11	Мощность привода главного движения, кВт:	18,3…25
12	Габаритные размеры (длина х ширина х высота), мм:	2751 х 2170 х 1650
13	Масса станка (с дополнительным оборудованием), кг:	3000

Для достижения точности и значений шероховатости применим следующие шлифовальное оборудование: внутришлифовальный станок 3А227В и зубошлифовальный станок 5843

Внутришлифовальный станок 3А227В предназначен для шлифования внутренних цилиндрических поверхностей. Данную модель выбираем, так как она соответствует по размерам, массе обрабатываемой детали.

Зубошлифовальный станок 5843 предназначен для шлифования зубьев. Данную модель выбираем, так как она соответствует параметрам детали и параметрам зубьев, которые мы должны получить.

1.3.2 Выбор вспомогательного оборудования

Для построения ГПС наряду с основным оборудованием применяют и вспомогательное, которое обеспечивает работу основного оборудования в автоматическом режиме в течение заданного срока. К таким вспомогательным средствам относят: робототехническое оборудование (загрузка-разгрузка, смена инструмента, приспособления); средства складирования заготовок, готовых изделий, приспособлений, инструментов; транспортно-накопительные устройства, контрольно-измерительные средства и др.

Для поштучной выдачи заготовки из магазина будем использовать отсекатель. Отсекатель на выходе содержит склиз для перемещения заготовки в зону действия промышленного робота и ее точного позиционирования.

Для транспортировки заготовки от отсекателя к токарному станку ИРТ180ПМФ4 будем использовать встроенный промышленный робот М10П62.01. Данный робот имеет сферическую систему координат, поэтому его можно использовать для сложных движений и точного позиционирования руки робота.После токарной обработки деталь поступает на склиз, который направляет заготовку в магазин стержневого типа. Данный магазин удобен для складирования простыми средствами.

С целью обеспечения точной установки заготовки в патроне основного оборудования и удобства автоматической загрузки-выгрузки заготовок для шлифовальных операций применим промышленный робот "Универсал-5". Данный робот выбираем с учетом грузоподъемности и возможности точного позиционирования схвата руки робота.

Транспортировка деталей на участок термической обработки и обратно к накопителю перед шлифовальным станком производится с помощью автоматических транспортных тележек, которые перевозят детали в магазинах.

1.4 Разработка ГПС – планировка РТУ

Роботизированные комплексы для механообработки заготовок типа тел вращения могут иметь различные компоновочные схемы в зависимости от выполняемых ими технологических задач. Наибольшее применение в машиностроении получили РТК, состоящие из автоматизированных станков (токарных, кругло-шлифовальных, многоцелевых и др.), оснащенных накопительными устройствами для заготовок и деталей, системой программного управления и обслуживаемых с помощью ПР. В первую очередь такие РТК предназначаются для серийного изготовления деталей мелких и средних размеров с небольшим временем обработки. Комплексы могут оснащаться как встроенным в станок, так и внешним ПР напольного или портального типа.

Разработанный участок состоит из трех единиц технологического оборудования: токарного центра, внутришлифовального станка и зубошлифовального станка. Обслуживание станков производится двумя промышленными роботами со сферическими системами координат.

Обработка заготовок начинается по мере поступления заготовок на участок с помощью транспортной тележки. Она подвозит и разгружает магазины с заготовками. Максимальная емкость магазина – 8 заготовок.

Дальше производится поштучная выдача заготовок в зону встроенного промышленного робота токарного станка с помощью отсекателя и склиза.

ПР токарного станка захватывает заготовку со склиза и переносит ее в зону станка. После обработки заготовки на первом установе ПР переворачивает заготовку и снова вставляет ее в патрон.

После токарной обработки ПР по склизу отправляет заготовку в магазин стержневого типа.

Транспортная тележка с помощью встроенного ПР ставит магазин себе на платформу и отвозит его на термообработку.

После термообработки заготовки подвергаются отделочным операциям – шлифованию.

Для этого в начале производится их поштучная выдача с помощью отсекателя того же типа, что и для токарной обработки. После отсекателя заготовка с помощью промышленного робота "Универсал-5" транспортируется в зону внутришлифовального станка. После шлифования внутренней цилиндрической поверхности производится шлифование зубьев на зубошлифовальном станке 5843. Обработка на этом станке осуществляется длительное время, поэтому чтобы внутришлифовальный станок не простаивал ПР осуществляет его дополнительную загрузку с других участков.

После шлифовальных операции готовые детали складируются в магазин стержневого типа с помощью склиза.

II. Выбор датчиков и разработка циклограммы работы ГПС – РТу

Технические средства для контроля объектов на нижнем (исполнительском) уровне АСУ ГАУ определяются их назначением, конструкцией и условиями работы. Для металлорежущих станков ими могут быть датчики перемещений рабочих органов, путевые (контактные и бесконтактные) выключатели, датчики контроля параметров процесса (усилия резания, температуры в шпиндельном узле, положения режущей кромки инструмента, виброускорений в резцовой головке, работы привода и другие), обеспечивающие работу станка в автоматическом режиме. Промышленные роботы обычно оснащаются датчиками позиционирования и касания (для контроля захвата изделия), а транспортно-накопительные устройства – датчиками типа путевых выключателей.

В качестве датчиков "включения/выключения" приводов станков, а также шагового конвейера применен вращающийся трансформатор. Особенностью такого датчика является непрерывное измерение перемещения контролируемого органа и преобразование результатов измерения в непрерывный электрический сигнал, модулированный по фазе.

Для определения "наличия/отсутствия" заготовки в захватном устройстве ПР и в патроне станка, его состояния станка "зажат/разжат" применены тактильные датчики. В общем случае такие датчики состоят из воспринимающего давление со стороны объекта слоя (либо фольга, либо резина с металлическими вкраплениями) и контакторов, вместе они образуют систему реле.

В качестве датчиков положения, определяющих состояние рабочих органов оборудования, применены индуктивные бесконтактные выключатели, путевые микровыключатели, а также фотодатчики.

Описание циклограммы

Циклограмма – это графическое отображение взаимодействия технологического, вспомогательного и транспортного оборудования в пределах ГАУ. Циклограмма также позволяет определить состояние всех элементов ГАУ в определенный момент времени.

Рассмотрим построение циклограммы, описывающей момент времени обработки детали, начиная с поступления ее на участок до отправки ее на термообработку.

Поступление заготовок на участок регистрирует датчик контактный датчик S3. Далее срабатывает отсекатель – датчик S1. После отделения одной заготовки от остальных она поступает на склиз – датчик S19 (путевой микропереключатель). По его сигналу промышленный робот токарного станка делает установочные движения над заготовкой – датчики S4, S7, S10, S13. Датчики S4, S10 и S13 фиксируют угловое перемещение руки робота, а датчик S7 линейное перемещение в зоне склиза.

После точного позиционирования схвата промышленного робота над заготовкой происходит зажим ее – датчик S16 и проверка наличия ее в схвате – S18.