Автоматизация шлифовальной операции изготовления валика (стр. 2 из 3)
Расчет контактных напряжений.
При выборе захватного устройства (ЗУ) робота учитываем требования надежности захватывания и удержания объекта, стабильности базирования, недопустимость повреждения детали. Исходя этих требований и параметров заданной детали, определяем, что необходимо центрирующее или базирующее механическое ЗУ командного типа. Выбираем клещевое управляемое широкодиапазонное центрирующее ЗУ с реечным передаточным механизмом. ЗУ имеет одну пару поворотных губок (в виде призм), т.к. ЗУ с двумя парами губок может повредить отшлифованные поверхности детали, за которые в этом случае будет осуществляться захват.
ЗУ изображено на первом листе графической части курсовой работы. Данный захват имеет одну пару установленных на осях 2, губок 1, зажим и разжим которых осуществляется за счет осевого движения тяги 4 с жестко связанной с ней зубчатой рейкой 3. Место соединения тяги 4 с гнездом, выполненном во втулке 5 привода зажима и разжима схвата, а также байонетное соединение 8 хвостовика 6 с головкой шпинделя 7 кисти руки, накидной рычаг 9 с резьбой и гайка 10 унифицированы.
Выполним расчет для выбранного захватного устройства.
Определим силы, действующие в местах контакта заготовки и губок.
а) б)
Рассчитаем силу зажима.
,где g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения;
P = mg = 0,51 × 9,81 = 5 Н;
a, b - размеры захвата, м;
a1- расстояние от края зажимных губок до центра тяжести заготовки (детали), м;
b1 - ширина зева захвата, м;
W - ускорение, возникающее при движении захвата, м/с2;
k=1,7 - коэффициент запаса;
d - диаметр заготовки, м.
Н.Определим силы, действующие в местах контакта заготовки и зажимных губок.
,где a = 70° - угол призматического углубления губок;
k=1,7 - коэффициент запаса.
кг.Рассчитаем напряжение в месте захвата детали и захватного устройства:
,где Ez, Eg- модуль упругости материала заготовки, Ez = Eg= =2,1×106;
lz - толщина рычага захвата, мм;
dg - диаметр детали, мм.
Па.Сравниваем полученное значение s с [sд] = 510 Па: [sд] > s, следовательно конструкция захвата выбрана правильно и позволяет захватить деталь не повреждая ее поверхности.
Схемы базирования.
На рис. 1 представлена схема базирования валика на шлифовальном станке в центрах, где 1, 2, 3, 4 - скрытая двойная технологическая база, 5 - опорная технологическая база. Т.к. технологическая и измерительные базы совпадают погрешность базирования равна нулю.
Схема базирования валика по наружной цилиндрической поверхности в захвате робота (клещевом) изображена на рис. 2, где 1, 2, 3, 4 - скрытая двойная направляющая технологическая база, 5- опорная технологическая база, 6 - скрытая опорная технологическая база.
Базирование валика на загрузочном устройстве осуществляется по наружной цилиндрической поверхности и показано на рис. 3, где 1, 2, 3 - установочная технологическая база, 4 - опорная технологическая база.
Схема компоновки РТК.
Учитывая количество и взаимосвязь основного и вспомогательного оборудования разрабатываем компоновку однопозиционного РТК, состоящего из шлифовального станка 2, обслуживаемого двуручным ПР 1 с модулем сдвига, бункерного ЗУ, накопителя 4, системы управления ПР 5 (см. первый лист графической части курсовой работы).
Краткие технические характеристики РТК.
Таблица 2.
| Оборудование | Параметр |
| Круглошли-фовальный 3М151Ф2 | Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки: диаметр, мм 200 длина, мм 700 Наибольший диаметр наружного шлифования, мм 20-180 Наибольшая длина шлифования, мм 650 Частота вращения , об/мин, шпинделя заготовки с бесступенчатым регулированием 50-500 Частота вращения шпинделя шлифовального круга, об/мин 1590 Скорость врезной подачи шлифовальной бабки, мм/мин 0,02-1,2 Дискретность программируемого перемещения (цифровой индикации) шлифовальной бабки, мм 0,001 (0,1 стола) Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт 15,2 Масса (с приставным оборудованием), кг 6500 |
| Робот Циклон-5.02 | Грузоподъемность суммарная/ на одну руку, кг 10/5 Число степеней подвижности (без захватного устройства) 6 Число рук/захватных устройств на руку 2/1 Тип привода пневматический Управление цикловое Число программируемых координат 3 Погрешность позиционирования, мм ±0,1 Масса, кг 780 |
| Накопитель (НУ) | Число фиксированных положений, шт. 1 Число сменных палет, шт. 8 Число деталей в палете, шт. 10 |
| Загрузочное устройство (ЗУ) | Число фиксированных положений, шт. 1 Число лотков, шт. 10 Число деталей, шт. 558 Время смены позиции, с 3 |
| Система управления | Скорость обмена информации, байт/с 200 Разрядность каналов связи, бит 8 Объем памяти для управляющей программы, Кбайт 16 Максимальное количество управляемого оборудования, шт 5 |
Последовательность переходов, выполняемых на РТК.
Для выполнения шлифовальной операции обработки валика на станке с ЧПУ захватное устройство (две руки) ПР, должны пройти все обозначенные точки позиционирования (см. второй лист графической части курсовой работы). Сделаем допущение, что положения одной руки, при которых она перемещается, т.к. находится на общем основании со второй рукой, а действует в это время вторая рука, не считаем точками позиционирования первой руки.
Приведем точки позиционирования и нормирование переходов в следующей таблице.
Технологическая карта переходов.
Таблица 3.
| № | Переход | Точка позиц. | Технологическая команда | Время выполнения, с |
| 1 | Исходное положение | 1¢ | Включение РТК - пуск УУ 7 вручную | 0,5 |
| 2 | Поворот кисти руки I на 90° | 2¢ | 1 | |
| 3 | Выдвижение руки I к загруз. ус.-ву 5 | 3¢ | 0,6 | |
| 4 | Захват заготовки | 3¢ | Зажим ЗУ руки I | 1 |
| 5 | Подъем заготовки | 4¢ | 0,3 | |
| 6 | Втягивание руки I | 5¢ | 0,6 | |
| 7 | Поворот руки I к станку 1 | 6¢ | 1 | |
| 8 | Поворот кисти руки I на 90° | 7¢ | 1 | |
| 9 | Выдвижение руки II в рабочую зону станка 1 и захват детали | 2² | Разжим центра 3, зажим ЗУ руки I | 1,6 |
| 10 | Втягивание руки II | 3² | 0,6 | |
| 11 | Сдвиг робота в горизонтальном напр. | 4², 8¢ | 1,5 | |
| 12 | Выдвижение руки I в рабочую зону станка 1 | 9¢ | Поджим центром 3, разжим ЗУ руки II | 1,6 |
| 13 | Втягивание руки I | 10¢ | Закрывание ограж-дения 4, пуск станка 2 | 0,6 |
| 14 | Обработка заготовки | 71 | ||
| 14 | Поворот руки II к накопителю | 5² | 1 | |
| 15 | Выдвижение руки II | 6² | Разжим ЗУ руки II | 1 |
| 16 | Втягивание руки II | 7² | 0,6 | |
| 17 | Возврат в исходное положение | 1¢ | 2 | |
| 18 | Повторение цикла до обработки всех заготовок из бункера 5 | Команда датчика с бункере 5 об отсутствии заготовок |
Всего 79,9
Составление циклограммы.
В общем случае время цикла работ РТК равно сумме времени работы станка и ПР.
Тц = ton + tnp,
где ton- неполное оперативное время;
tïð - непрерывное время работы ПР;
Тц= 1,18 + 0,34 = 1,52 мин.
После построения параллельно-последовательной циклограммы (см. второй лист графической части курсовой работы) скорректируем время цикла, т.к. часть ходов робота выполняется параллельно обработке заготовки:
Тц = Тц общ - tnp пар = 1,52 - 0,19 = 1,33 мин.
Система автоматического контроля РТК.
При выборе системы автоматического контроля учитываем, что она должна обеспечивать требуемую точность измерения, следовательно, одноконтактные САК не подходят, т.к. имеют большую суммарную погрешность. Более точные трехконтактные САК установки и настройки вручную на контролируемый размер. Выбираем двухконтактную систему автоматического контроля.
Измерительная система БВ-4100, комплектуемая двухконтактной настольной индуктивной скобой БВ-3152, изображенной на листе 2 графической части курсовой работы, широко применяется для управления автоматическим циклом шлифования валов с поперечной или продольной подачами на центровых круглошлифовальных станках.
После установки вала на центрах станка перед началом чернового шлифования скоба подводится к шлифуемой детали гидравлическим устройством. В процессе шлифования шток индуктивного преобразователя 13 воспринимает перемещение измерительных кареток 2 скобы. Выходной сигнал преобразователя, пропорциональный изменению размера шлифуемой детали, после усиления электронной схемой преобразуется в аналоговый сигнал для показывающего прибора и в дискретные команды для исполнительных органов станка. При получении заданного размера шлифуемого вала дается команда на ускоренный отвод шлифовального круга и измерительной скобы в исходное положение.