Содержание
1.Задание
2.Введение
3.Технологические возможности станка
4.Устройство станка
5.Управление станком
6.Порядок работы на станке
7.Вспомогательное оборудование
8.Требования, предъявляемые к РТК
9.Алгоритм функционирования РТК
10.Расчет времени на выполнение отдельных операций РТК
11.Основныетехнические данные и характеристики станка
12.Вывод
13.Литература
1.Задание
РТКдля многоцелевого станка ОЦФ–1М.
· Подобратьвспомогательное оборудование (промышленный робот) к основному оборудованию.
· СкомпоноватьРТК эскизно (А4, масштаб).
· Сформулироватьтребования к РТК и определить его технические характеристики.
· Составитьалгоритм функционирования РТК в виде блок-схемы.
· Наосновании алгоритма разработать циклограмму работы РТК.
2.Введение
Автоматизацияпроизводства есть процесс в развитии машинного производства, при которомфункции управления и контроля, ранее выполняемые человеком, передаютсяавтоматическим управляющим устройствам.
Внастоящее время основным направлением автоматизации производства являетсясоздание таких высокоинтенсивных технологических процессов, автоматизациякоторых с участием людей будет неэффективной, а иногда невозможной вообще, т.к.в ряде случаев только полная автоматизация гарантирует получение очень высокойпроизводительности и высокого качества продукции, более экономичноеиспользование физического труда, материалов и энергии, сокращение периодавремени от возникновения потребности в изделии до получении готовой продукции,возможность расширения производства без увеличения трудовых ресурсов, позволяетполностью исключить или существенно снизить отрицательное воздействиепроизводственного процесса на человека, поскольку человек заменяется автоматамиразличного служебного назначения, которые могут работать в тяжелых, вредных иопасных для здоровья человека условиях.
Этипричины социального, экономического и технического характера, ставшие основнымисдерживающими факторами в развитии производства и дальнейшем повышениипроизводительности труда, а также современные достижения в создании орудийпроизводства, вычислительной техники и электроники привели к бурному развитиюробототехники – отрасли, создавшей и производящей новую разновидностьавтоматических машин – промышленные роботы.
Промышленныероботы (ПР) оказались тем недостающим звеном, появление которого позволилорешать задачи комплексной автоматизации на более высоком уровне, объединяясредства производства предприятия в единый автоматизированный комплекс.
3.Технологические возможности станка
Станокмногоцелевой сверлильно-фрезерно-расточной с УЧПУ предназначен для обработкикорпусных деталей из черных и цветных металлов. Он имеет устройствоавтоматической смены инструмента и обрабатываемых деталей, вертикально-продольноподвижный шпиндель и поперечно-подвижный поворотный стол с вертикальнымрасположением рабочей поверхности. На столе можно производить сверление, зенкерование,растачивание точных отверстий, связанных координатами, фрезерование по контурус линейной, круговой и винтовой интерполяцией, нарезание резьбы метчиками, круговоефрезерование и обточку деталей с помощью вращающегося стола. Указанный столпозволяет обрабатывать соосные отверстия с двух сторон при его повороте на 180°.
Основныетехнические данные и характеристики станка приведены в таблице №1, а УЧПУ в таблице№2.
4.Устройство станка
Общийвид станка
Общийвид станка представлен на рис.1. На основании 1 закреплена колонна 3, покоторому передвигается шпиндельная бабка 2, которая имеет вертикальное (Z)и продольное (У) перемещение. Поворотный стол имеет вращательное движениевокруг оси X поперечное движение (X).На верхней плоскости колонны 3 закреплено устройство автоматической сменыинструмента. По специальному заказу к станку прилагается устройство 7автоматической смены палетт 6, на котором крепится обрабатываемая деталь.
Кинематическаясхема станка
Кинематическаясхема станка (рис.2). Привод вращения шпинделя осуществляется от регулируемогопривода Ml через зубчатоременнуюпередачу 1,2 и двухступенчатую передачу (блок 3,6), которая осуществляет два диапазонаработы шпинделя при работе с постоянной мощностью. Диаграмма мощности привода Mlприведена на рис.3. При правом положении блока 3,6 колесо 5 зацепляется сколесом 4 и осуществляется ускоренное вращение шпинделя прямо от шкива 2.
Инструментальныймагазин приводится во вращение от регулируемого привода М2 через зубчатыеколеса 13 и 12. С помощью этого привода осуществляется выбор необходимогоинструмента.
Приводвращения стола осуществляется от регулируемого привода МЗ и имеет две цепи.
Кинематическаяцепь для токарных работ включается передвижением блока 16. вниз до зацепления сколесом 17, а блок 31,32 устанавливается в верхнее положение.
Цепькругового вращения стола включается при зацеплении блока 16 с колесом 28 иколеса 31 с колесом 32. Кинематическая цепь стола после колеса 18 раздваиваетсяна две параллельные ветви косозубых передач, которые предназначены для выборкизазоров в кинематической цепи с целью увеличения точности деления стола.Характеристики элементов кинематической цепи представлены в таблице № 3.
Конструктивныеособенности основных узлов станка
Конструктивнаясхема шпинделя и устройства зажима инструмента представлена на рис 4.
Передняяопора шпинделя 1 в виде «триплекса» 3 воспринимает радиальную иосевую нагрузку, а задняя опора в виде плавающего «дуплекса»воспринимает только радиальную нагрузку. Зазор в подшипниках регулируется присборке подбором колец 4,5,10 с помощью гайки 13. Опоры шпинделя размещены всъемном стакане 16, шпиндель приводиться во вращение шестерней 12.
Инструментзакрепляется в переходной оправке 2 и притягивается к фрезерному конусушпинделя с помощью устройства, состоящею из шарикового замка-захвата,механизмов зажима и разжима инструмента.
Шариковыйзамок состоит из трех шариков 6, расположенных в тяге 7. В верхнем положенииэтой тяги шарики благодаря втулке 8 захватывают головку инструментальнойоправки 2. При этом должны соблюдаться следующие геометрические соотношения, (вмм)
/>; D3=D1+2d; D4=D2+2d+1.
ВеличиныD1 и dрассчитываютсяиз условия прочности элементов зажима. При этом наименьший ход штока 7 вниз приразжиме равно Н = d + 2.Зажим инструмента осуществляется с помощью тарельчатых пружин 9, усилие которыхрегулируется при сборке с помощью гайки 11. Такая конструкция зажима являетсязамкнутой внутри системой и ее усилие не передается на опоры шпинделя.
Разжиминструмента осуществляется с помощью штока поршня 14 и гидроцилиндра 15.
Автоматическаясмена инструмента
Автоматическаясмена инструмента (рис.5) производится с помощью наклонного магазина, в котороминструмент 1 крепится с помощью специальных державок 2 к магазину 7, которыйможет вращаться вокруг корпуса 10 с помощью двигателя 8 и шестерни 9. Корпусмагазина 10 с помощью кронштейнов 12 и 14 имеет возможность вращения вокруг оси13 и опирается на опору 11.
Сменаинструмента происходит в следующем порядке без использования манипулятора.
Шпиндельнаябабка 4 имея возможность движения вдоль оси шпинделя 3(Пг) и вертикальногоперемещения салазок 5 относительно колоны 6 (ПВ) приводится в верхнееположение. При этом пустым гнездом державки 2 захватывает инструмент вшпинделе. Далее, шпиндельная бабка 4 движется влево, оставляя инструмент в державке.После этого происходит поворот магазина с подводом под шпиндель следующего попрограмме инструмента. После поворота магазина шпиндельная бабка движетсявправо, захватывая своим шпинделем, новый инструмент и уходит вниз в зонуобработки. Использованный инструмент возвращается в свое гнездо.
5.Управление станком
Пультуправления
Станокимеет три пульта управления:
1. ПультУЧЛУ.
2. Пультстанка
3. Пультустройства смены столов-спутников
Режимработы станка
Режимработы станка выбирается на пульте УЧПУ. Режимы работы станка приведены в таблице4.
Таблица4Режимы Назначение Автомат Отработка управляющих программ (УП) при автоматической работе Ручной ввод информации (РВИ) Предварительный набор управляющих команд, параметров, значений коррекций, компенсаций и переменных Ручная робота Привязка к системе координат, управление с пульта станка, ускоренные перемещения по каждой оси, толчковая подача Редактор Просмотр и редактирование УП Ввод (вывод УП) Ввод, вывод УП на перфоленту, перемотка УП на начало, сравнение, сравнение копий Тест ввод тестов с перфоленты в память УЧПУ, определение коэффициента управления приводами, подач
Пастаночном пульте расположены режимные и под режимные органы управления,значения некоторых из них приведены в таблице 5.
Таблица5режим подрежим № органа упр. на схеме выкл. пульта – 4 накопитель – 6 инструмент 8 зажим 7 разжим 27
Магазин
инструмент 12 фиксация 7 расфиксация 27
Разрешение работы
привода
запрет работы привода СОЖ 14 Автоматич. 5 ручной 26 включить 3 выключить 25 смыв стружки 16 автомат 5 ручной 26 включить 3 выключить 25
6.Порядок работы на станке
Послепроведения работ по наладке и настройке станка, необходимо:
· Определить(предварительно на специальных приборах вне станка или на станке) длинуинструмента от торца шпинделя и расстояние от центра стола до обрабатываемой поверхности.Вычислить значение коррекции длины каждого инструмента, и ввести их в УЧПУ врежиме «РВИ».
· Определитькоординаты привязки детали к координатам станка («нуля» детали к«нулю» станка), проверить их на станке с помощью измерительныхприборов и ввести их значения в УЧПУ в режиме «ручная работа».
· Ввестив память УЧПУ управляющую программу от пульта в режиме «РВИ» или изперфоленты в режиме «ввод».
· Произвестипросмотр и редактирование УД в режиме «редактор».
· Произвестипроверку работы станка по программе на холостом ходу при по кадровой отработкебез обрабатываемой детали в ручном режиме.
· Пробнаяобработка детали.
7.Вспомогательное оборудование
Одноиз основных преимуществ ПР – возможность быстрой переналадки для выполнениязадач, различающихся последовательностью и характером манипуляционных действий.Поэтому применение ПР наиболее эффективно в условиях частой смены объектовпроизводства, а также для автоматизации ручного низко квалифицированного труда.Промышленные роботы дают возможность автоматизировать не только основные, но ивспомогательные операции, чем и объясняется постоянно растущий интерес к ним.
Вспомогательные(подъемно-транспортные) роботы (ВПР) выполняют действия типа взять – перенести– положить. Их применяют при обслуживании основного технологическогооборудования для автоматизации вспомогательных операций установки-снятиязаготовок, деталей, инструмента и оснастки, очистки баз деталей и оборудования,питания конвейеров, а также на транспортно-складских и других операциях.
Однойиз основных причин разработок и внедрения роботов является, конечно, экономиясредств. По сравнению с традиционными средствами автоматизации ПР обеспечиваютбольшую гибкость технических и организационных решений, снижение сроковкомплектации и пуска в производство автоматизированных систем.
Основныепредпосылки расширения применения ПР следующие: повышение качества продукции иобъемов ее выпуска благодаря снижению времени выполнения операций и обеспечениюпостоянного режима «без усталости», росту коэффициента сменности работыоборудования, интенсификации существующих и стимулированию создания новыхвысокоскоростных процессов и оборудования;
· изменениеусловий труда работающих путем освобождения от неквалифицированного,монотонного, тяжелого и вредного труда, улучшения условий безопасности,снижения потерь рабочего времени от производственного травматизма ипрофессионально-технических заболеваний;
· экономияи высвобождение рабочей силы для решения народнохозяйственных задач.
Учитываяосновные технические характеристики предложенного для модернизации станка ОЦФ-1Мвыбираем в качестве вспомогательного оборудования промышленный робот РБ-232(рис.7).
8.Требования, предъявляемые к РТК
Основноеоборудование должно обеспечивать:
· Автоматическийцикл обработки детали;
· Автоматизированнуюфиксацию и зажим детали в рабочей зоне станка;
· Удалениестружки из зоны обработки;
· Возможностьочистки оборудования о стружки и грязи;
· Обеспечениеформы расположения рабочей зоны позволяющих обслуживать их с помощьюпромышленного робота;
· Автоматизированноеограждение рабочей зоны.
Изтехнических характеристик ОЦФ-1М, вспомогательное оборудование должнообеспечивать:
· Габаритныеразмеры вспомогательных устройств должны позволить их стыковку с основнымоборудованием;
· Устройствадолжны иметь датчики контроля положения рабочих органов и др. параметров;
· Рабочиеорганы должны обеспечивать надежный захват, детали (заготовки) её рациональноеперемещение и точность позиционирования в пространстве.
· Учитыватьвозможность сопряжения с цеховыми транспортными устройствами, задействованнымив технологическом цикле обработки детали (заготовки).
9.Алгоритм функционирования РТК
/>
10.Расчет времени на выполнение отдельных операций РТК
Исходяиз табличных данных (таблица 6) определим:
· Рукавперед (назад)
/>; при r= 500; />
· Рукавверх (вниз)
/>; при r= 500; />
· Поворотруки
станок робототехнический алгоритм время
/>; при φ= 180; />
приφ = 90; />
Условноевремя обработки детали основным оборудованием
· Фрезерованиеtф = 5(с)
· Сверлениеtсв = 2(с)
Общеевремя цикла:
Т=0,622+0,249+0,6+0,249+0,622+3+0,622+0,249+0,6+0,6+0,249+0,622+10+5++14+2+10+0,622+0,249+0,6+0,6+0,249+1,5+0,249+0,6+0,249+0,622+1,5= =56,324 (с);
Следовательноза 4-х часовую смену:
Количествоциклов = 4*3600/56,324 = 255,663
Т.еколичество завершенных циклов = 255
Аза 8-и часовую смену:
Количествоциклов = 8*3600/56,324 = 511,327
Т.еколичество завершенных циклов = 511
11.Основные технические данные и характеристики станка
Таблица1Наименование параметров Данные I. Наибольшие габариты обрабатываемой детали, мм 300x300x300 2. Наибольшая масса обрабатываемой детали, кг 150 3. Конус для крепления инструмента в шпинделе по ГОСТ 15945-82 40 4. Величина перемещений подвижных узлов X,Y,Z, мм 400x360x400
5. Дискретность перемещений по X,Y,Z, мм
поворота стола, град.
0,001
0,001 6. Наибольшие параметры обработки, диаметры растачивания, сверления, торцевой фрезы, мм 125x20x125 7. Диапазон частот вращения шпинделя об/мин 20 ÷ 5000 стола в ток. режиме, об/мин 10 ÷ 250 стола во фрез, режиме, град/мин 18 ÷ 3600 8. Наибольший крутящий момент на шпинделе, н.м. 200 9. Наибольший крутящий момент на столе, н.м. 340 10. Пределы рабочих подач, мм/мин 1 ÷ 3200 11. Количество инструментов 36 12. Время смены инструментов от стружки до стружки, с, не более 14 13. Точность позиционирования, мкм 20 14. Точность поворота, угл. с 25
Таблица2. Техническая характеристика УЧПУ AC262I-IIНаименование параметров Данные 1. Система кодирования ISO – 7 2. Способ ввода программ с ленты или ручной 3. Количество программируемых координат 4 4. Линейная интерполяция одновременно по 4 координат 5. Круговая интерполяция по двум любым координатам 6. Винтовая интерполяция по трем координатам 7. Смещение «0» отсчета по всем координатам Программируемое 8. Наличие коррекции программы по длине и радиусу инструмента, по величине подачи, по частоте вращения шпинделя 9. Датчики импульсные, фотоэлектрические Линейный вращения стола Круговой 10. Объем памяти программы обработки 24 Кбайт Электроавтоматики 32 Кбайт
Таблица3. Арактеристика элементов кинематической схемы.Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 t8 t9 43 30 78 32 32 42 68 10 10 t10 t11 Z12 Z13 t14 t15 Z16 Z17 Z18 10 10 270 15 10 10 30 30 34 Z19 Z20 Z21 Z22 Z23 Z24 Z25 Z26 Z27 34 34 28(л) 28(пр) 28(пр) 28(л) 24 24 89
/>
/>
/>
/>
Таблица6Страна изготовитель Модель робота Грузоподъемность, кг Число степеней подвижности Число программируемых координат Привод основных движений Система управления Способ программирования Объем памяти системы (число команд) Погрешность позиционирования, ± мм Наибольший вылет руки, R. мм НРБ РБ-232 110 7 7 Г п-к Обучение 430– 5000 1,2 1930
Линейные перемещения, мм
Скорость, м/с
Угловые перемещения, °
Угловая скорость, °/с Габаритные размеры, мм Масса, кг r X У Z φ α β H L B
914 – 1525
0,76
1220 – 6095
0,45 —
914–1525
0,76
300
60
300
45
180
45 3404 1116 1116 810
/>
Рис.7
/>
12.Выводы
ИспользованиеРТК значительно уменьшает время изготовления детали, увеличиваетпроизводительность, за счет сокращения основного и вспомогательного времени наобработку.
ПрименениеРТК обеспечивает высокое качество продукции, более экономичное использованиефизического труда, материалов и энергии, сокращение периода времени отвозникновения потребности в изделии до получении готовой продукции, возможностьрасширения производства без увеличения трудовых ресурсов, позволяет полностьюисключить или существенно снизить отрицательное воздействие производственногопроцесса на человека, поскольку человек заменяется автоматами различногослужебного назначения, которые могут работать в тяжелых, вредных и опасных дляздоровья человека условиях.
13.Литература
1. Обработкаметаллов резанием. Справочник технолога. Под общей ред. А.А. Панова. М.:Машиностроение, 1988. — 736 с.
2. КозыревЮ.Г. Промышленные роботы. Справочник. М.: Машиностроение, 1988. — 392 с.
3. Промышленныероботы в машиностроении. Альбом схем и чертежей. Под ред. Ю.М. Соломенцева. М.:Машиностроение, 1987. — 140 с.
4. Справочниктехнолога-машиностроителя. В 2-х т. Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К.Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985. – 656 с.