Автоматизация модернизация станков производств

Модернизация станков по металлу

Продолжаем знакомиться с работами, связанными с эксплуатацией станков с ЧПУ с помощью материалов из учебника А.М. Гаврилина, В.И. Сотникова, А.Г. Схиртладзе и Г.А. Харламова «Металлорежущие станки» . В данной статье рассмотрим принципы модернизации станочного оборудования.

Модернизация станочного оборудования

Под модернизацией находящегося в эксплуатации оборудования понимается приведение его состояния в соответствие современным требованиям путем внесения частичных изменений и усовершенствований в конструкцию станков или доработка станков, связанная с совершенствованием технологии производства.

Необходимая в условиях данного предприятия техническая направленность и объемы работ по модернизации определяются в первую очередь конкретными требованиями производства. Вместе с тем в соответствии с перспективой конкретного производства путем модернизации должна решаться задача повышения общего технического уровня действующего парка технологического оборудования.

В зависимости от технической направленности следует различать общетехническую и технологическую (целевую) модернизацию.

В условиях единичного и мелкосерийного производства, характеризующегося широкой номенклатурой выпускаемой продукции, должна преобладать комплексная общетехническая модернизация, обеспечивающая улучшение целого ряда технических и эксплуатационных характеристик действующего оборудования.

В условиях серийного производства с ограниченной номенклатурой изделий, когда требуется улучшение только отдельных технических и эксплуатационных характеристик действующего оборудования, целесообразно проводить частичную общетехническую модернизацию, обеспечивающую повышение технических показателей станков, лимитирующих данное производство.

В результате проведения общетехнической модернизации технические и эксплуатационные показатели действующего оборудования приближаются к показателям современных металлорежущих станков аналогичного назначения.

В условиях крупносерийного и массового производства с узкой номенклатурой выпускаемой продукции и установившейся технологией наибольшее значение имеет технологическая (целевая) модернизация, направленная на решение отдельных технологических задач производства, внедрение прогрессивных технологических процессов и автоматизацию оборудования.

Читайте также:  Как собрать деревообрабатывающий станок своими руками

Проведение модернизации следует совмещать с плановыми ремонтами. Основными направлениями модернизации устаревшего парка станочного оборудования машиностроительных предприятий являются модернизация по доведению станков до уровня современных требований техники безопасности и повышения их технических характеристик, увеличение мощности привода, расширение диапазона скоростей и подач. Эти работы сопровождаются выполнением работ, связанных с повышением жесткости и виброустойчивости станка, что позволяет повысить режимы обработки и сократить машинное время.

Оснащение станков при модернизации механизированными загрузочными устройствами, системами программного управления и другими устройствами, автоматизирующими цикл работы станка, позволяет сократить вспомогательное время и высвободить оператора, создаются условия для многостаночного обслуживания.

Одним из главнейших направлений модернизации является улучшение эксплуатационных свойств станка и продление сроков его работоспособности за счет мероприятий, проводимых в целях повышения долговечности деталей и узлов станка. Эта работа должна выполняться также для восстановления точности и производительности металлорежущих станков. Основное направление работ здесь связано со снижением интенсивности изнашивания деталей станка, особенно направляющих базовых деталей (станин, стоек, траверс и др.), и снижением его влияния на работоспособность станка.

Снижение интенсивности изнашивания направляющих базовых деталей достигается, прежде всего, улучшением методов смазки, обеспечивающих жидкое трение, использованием масел с улучшенными эксплуатационными свойствами (антискачковые, противозадирные и др.) и введением более совершенных защитных устройств и уплотнений, исключающих попадание стружки, абразива, пыли и грязи. Значительно снижают износ закалка направляющих и применение накладных направляющих. В последнем случае имеется возможность изменить конструкцию направляющих в целях стабилизации величины износа по всем граням. Снижение шероховатости рабочих поверхностей за счет их шабрения и тонкого строгания изменяет режим смазывания и повышает несущую способность и жесткость направляющих.

Выбор оптимальных сочетаний материалов и термической обработки трущихся пар при изготовлении и восстановлении изношенных деталей является также одним из основных направлений снижения их износа. Здесь следует иметь ввиду, что вместе с увеличением содержания хрома, никеля, молибдена, вольфрама износостойкость деталей повышается. Этому в значительной степени способствует закалка, цементация, азотирование, покрытие поверхности деталей хромом, никелем (гальванопокрытия).

Использование более износостойких материалов особенно актуально при изготовлении зубчатых колес. Известно, что износостойкость цементированных и закаленных зубчатых колес примерно в 1,5 раза выше, чем изготовленных из стали 40Х с последующей закалкой токами высокой частоты. Улучшает их работу также введение бочкообразной формы закругления торцов зубьев и доработка системы переключения скоростей в целях снижения ударных нагрузок при переключениях.

Планомерное и целенаправленное улучшение технологической эксплуатации и ухода за станками также является значительным резервом повышения их долговечности.

Не менее важное направление модернизации по снижению влияния износа на работоспособность станков связано с компенсацией износа регулировкой (регулирование зазора в направляющих, соединениях винт — гайка, устранение зазора и создание преднатяга в подшипниках и др.) и автоматической компенсацией износа (треугольные направляющие и др.), а также устранением влияния износа деталей на работоспособность других.

Рациональное применение обработки поверхностным пластическим деформированием (ППД) при изготовлении деталей металлорежущих станков создает в поверхностном слое отрицательные напряжения, что приводит к существенному повышению усталостной прочности. Введение этой обработки в процессе изготовления запасных частей к станкам является особенно актуальной для тяжелонагруженных циклической нагрузкой деталей. Широкое использование обработки ППД в сочетании с работами по снижению динамических нагрузок за счет выполнения балансировки, введение в конструкцию приводов станков упругих звеньев, демпферов, использование в отдельных случаях электродвигателей с повышенным скольжением значительно повышает усталостную прочность деталей приводов металлорежущих станков. Однако здесь следует отметить, что последними ГОСТами по охране труда режим торможения приводов отдельных типов станков существенно ужесточен. Это приводит к возрастанию нагрузок в приводе станка при торможении, что не исключает вероятность его поломок.

Модернизацию приводов главного движения металлорежущих станков в целях повышения их мощности и быстроходности для реализации на них возможностей современного режущего инструмента проводят с одновременным повышением жесткости и виброустойчивости несущей системы станка. Объем работ при такой модернизации во многом зависит от конструкции привода, запасов прочности и точности изготовления его деталей и технического задания на модернизацию станка.

В отдельных случаях станки снабжаются револьверной головкой, многошпиндельными насадками и другими устройствами, позволяющими производить многоинструментальную и многопозиционную обработку деталей, что резко снижает машинное и штучное время обработки.

Модернизацию металлорежущих станков в целях сокращения вспомогательного времени проводят за счет оснащения станков различными загрузочными и зажимными устройствами, приборами активного контроля размеров, отсчетными устройствами, автоматизируют рабочий цикл станка и т.д. Наибольший эффект от модернизации можно получить, если проводить ее планомерно на основе комплексной автоматизации и механизации, исключая из производственного процесса ручные монотонные операции.

В конечном итоге целесообразность проведения модернизации определяется ее экономической эффективностью. Это не распространяется на модернизацию металлорежущих станков, связанную с улучшением условий труда и техникой безопасности, которую, разумеется, необходимо проводить.

Источник

Модернизация станков. Автоматизация и механизация станков при модернизации.

Основная цель автоматизации и механизации станков при модернизации — уменьшение вспомогательного времени при одновременном сохранении или повышении точности обработки и облегчении труда станочника.

Ниже приводятся некоторые возможные пути автоматизации управления и сокращения времени холостых ходов для станков различных групп.

Станки токарной группы. У станков этой группы в необходимых случаях устанавливают механизмы ускоренных продольных перемещений суппорта при холостых ходах и применяют устройства для автоматического выключения продольных подач. При использовании станка в течение продолжительного времени для обработки конусов автоматизируют подачу верхних поворотных салазок суппорта путем связи ходового вала с винтом подачи кинематической цепью, состоящей из зубчатых колес, промежуточного кронштейна и телескопического вала с шарнирами Гука по концам. В необходимых случаях для автоматизации подачи пиноли задней бабки устанавливают гидропневматические устройства.

Фрезерные станки. У продольно-фрезерных станков с установкой фрезерных головок вручную механизируют перемещения, связанные с ее установкой; вводят механизм ускоренного перемещения стола; механизируют и автоматизируют подачу деталей к станку, их установку, закрепление и измерение в процессе отработки; применяют многопозиционные приспособления для непрерывного фрезерования; механизируют процесс удаления стружки со стола станка и т.п. Так же как и на токарных станках, применяют гидравлические копировальные устройства.

Сверлильные станки. Ступенчатошкивный привод заменяют редуктором и вводят кнопочное управление электродвигателем («Вперед», «Стоп», «Назад»).

Шлифовальные станки. У станков этого типа создают механизмы ускоренного подвода и отвода шлифовального круга или обрабатываемой детали. При патронной работе на круглошлифовальных станках вспомогательное время сокращают внедрением устройства торможения шпинделя передней бабки.

Строгальные станки. У поперечно-строгальных станков автоматизируют подачу суппорта. У крупных продольно-строгальных станков создают ускоренные перемещения суппортов, иногда механизируют установочные перемещения траверсы.

Приведенные способы малой автоматизации далеко не исчерпывают возможных путей уменьшения вспомогательного времени. В практической работе могут быть выявлены иные, самые различные пути автоматизации или ускорения приемов управления станков разных групп (заточных станков, гибочных станков и т.д.).

Другие статьи по сходной тематике

Основные понятия о токарной обработке и токарных станках.

Стали марок AISI 409, 430, 439 — аналоги отечественных марок 08×13, 12×17 и 08×17Т

Гидравлические гильотинные ножницы, гильотинные ножницы с ЧПУ для раскроя и обработки листовых материалов.

Правила нанесения обозначений шероховатости поверхностей на чертежах

Источник

Автоматизация ЧПУ станков

Автоматизация ЧПУ станков является важной характеристикой оборудования. Она зависит от степени универсальности оборудования, так как это влияет на способы, формы и уровень автоматизации.

Под автоматизацией понимают совокупность мероприятий по разработке технологических процессов и созданию высокопроизводительных автоматически действующих средств производства, освобождающих человека от всех работ, связанных с выполнением технологического процесса и оперативного управления им (автоматизация — это самоуправление). Автоматизация ЧПУ станков может быть частичной и полной (или комплексной). Иногда комплексная автоматизация, включающая полную обработку изделия (от заготовки до готовой продукции), может быть осуществлена на одном автомате, например, изготовление из прутка винта со шлицем на одношпиндельном токарно-револьверном автомате при наличии шлицефрезерного устройства. Чаще всего для комплексной автоматизации требуется создание автоматических линий, цехов и заводов.

Все способы автоматизации обработки металлов резанием можно разделить на два вида: жесткая автоматизация и гибкая автоматизация.

Жесткая автоматизация станков

Жесткая автоматизация станков применяется исключительно в массовом и крупносерийном производстве и базируется на применении специальных и специализированных станков, где переход на другой вид изделия требует большой затраты времени. Однако подавляющая часть продукции выпускается небольшими партиями, что связано с непрерывным прогрессом техники, уменьшением сроков морального износа оборудования, быстрой сменяемостью объектов производства. Так, в США примерно 90 % производства приходится на небольшие партии (менее 25 шт.). Достаточно сказать, что к единичному и мелкосерийному производству относится почти все тяжелое машиностроение (производство крупных и уникальных станков, судо-, турбо-, авиастроение и т. д.).

Автоматы и полуавтоматы различного технологического назначения появились давно. Автоматизация движения в таких станках осуществляется различного рода кулачками, командоаппаратами, коноидами, шарнирами и другими кинематическими элементами, задающими не только величину, но и скорость перемещения рабочего органа. Недостатки таких станков: износ кулачков, что приводит к снижению точности; сложность переналадки и длительность регулировки. Однако из-за высокой надежности и простоты они являются мощным средством автоматизации.

Гибкая автоматизация станков

В настоящее время становится актуальной автоматизация станков для единичного и мелкосерийного производств, сочетающая высокую производительность автоматов и полуавтоматов с широкими технологическими возможностями станков в ЧПУ при их быстрой переналадке. В этом и заключается смысл гибкой автоматизации.

Характерный пример гибкой автоматизации — копировальный станок. Однако автоматизация на основе копировальных станков со следящим приводом осложняется большими затратами времени на изготовление шаблонов и копиров (несколько месяцев). Учитывая тот факт, что в последнее время возросла потребность в изготовлении фасонных изделий сложной и часто изменяемой формы, возникла потребность в более гибких и мобильных системах управления, к которым относятся системы ЧПУ.

В зависимости от вида производства для осуществления автоматизации требуются различные средства (рис. 1). Если в условиях жесткой автоматизации при массовом и крупносерийном производстве обработка несложных деталей осуществляется на станке-автомате, например, детали тел вращения, более сложных корпусных деталей — на однопозиционном или многопозиционном агрегатном станке, а еще более сложных деталей — на автоматической линии, то в условиях гибкой автоматизации при серийном, мелкосерийном и единичном производстве несложных деталей требуется автоматизированный станок с ЧПУ, более сложных — многооперационный станок, а еще более сложных — гибкая станочная система.

Рис. 1. Иерархия уровней и средств автоматизации в различных видах производства

Единицей основного оборудования как средства автоматизации является металлорежущий станок, представляющий систему, состоящую из нескольких функциональных подсистем (рис. 2).

Подсистема манипулирования обеспечивает загрузку и зажим заготовок, разжим, перемещение и разгрузку готовых изделий, смену режущих инструментов, приспособлений и рабочих органов станка. Подсистема управления на основе входной внешней информации (чертеж, маршрутная технология, управляющая программа) и дополнительной внутренней информации от контрольных и измерительных устройств обеспечивает правильное функционирование всех остальных подсистем в соответствии с поставленной задачей. Текущая информация поступает в подсистему управления от соответствующих преобразователей (датчиков) подсистемы контроля. Выходная информация содержит сведения о фактических параметрах обработанной детали.

Рис. 2. Структурная схема станка ЧПУ: J0, J1 – входная и выходная информации; М0, М1 — заготовка и изделие: Э — энергия; 1, 2, 3, 4 — подсистемы соответственно управления, контроля, манипулирования, обработки

Циклы автоматизированных ЧПУ станков

Рабочий цикл ЧПУ станка как машины складывается из длительности рабочих tр и холостых tx ходов:

За время рабочего цикла станок выдает одну или несколько деталей, т. е. каждый механизм за цикл обработки одной детали, как правило, срабатывает один раз.

Так как большинство движений и процессов являются циклическими, то для увязки работы отдельных механизмов удобно пользоваться условными диаграммами — циклограммами.

Циклограммы чаще всего показывают зависимость перемещений рабочих органов от времени или от соответствующих углов поворота распределительного вала, зависят от степени автоматизации ЧПУ станка и бывают:

  • круговые (в полярной системе координат), где циклу движения каждого механизма станка с ЧПУ соответствует окружность произвольного радиуса, на которой изображены фазы движения с поясняющими надписями (рис. 3, α);
  • линейные, где работе каждого механизма соответствует отрезок прямой (или полосы) с изображением фаз движения и поясняющими надписями (рис. 3, б);
  • с условным изображением рабочих органов в прямоугольной системе координат (рис. 3, в), наиболее часто применяемые; такие циклограммы могут строиться для перемещений (s — t), скоростей (v — t или w — 1), ускорений, нагрузок, давления в гидросистеме и т. д.; синхронные Диаграммы дают возможность проверить правильность цикла и по возможности совместить во времени, т. е. «уплотнить» цикл;
  • совмещенные диаграммы движения рабочих органов и органов управления станка с ЧПУ (рис. 3, г), где числами обозначены моменты подачи команд и положения органов управления в течение цикла; каждое одновременное переключение органов управления называют тактом, а последовательность переключения изображают в виде тактограмм;
  • упрощенные линейные (рис. 3, д) или в координатах v — s (рис. 3, е) для возвратно-поступательного движения рабочего органа станка.

Рис. 3. Виды циклограмм ЧПУ станков: положение 0 — выключено; положение 1- включено; ИП — исходное положение; БB — быстро вперед; РП — рабочая подача; РВ – реверс; БH — быстро назад; S — общий ход.

Источник

Оцените статью