16.3. Гибкие автоматизированные участки

Гибкий автоматизированный участок (ГАУ) состоит из нескольких ГПМ, объединенных общей автоматизированной системой управления. При этом технологический маршрут обработки деталей предусматривает изменение последовательности использования оборудования.

На рис. 16.4 представлена структурная схема ГАУ для обработки деталей типа тел вращения.

Управляющий вычислительный комплекс (УВК) и производственный комплекс связаны между собой через ЭВМ (например, при прямом управлении станками в режиме ЭВМ-УЧПУ) или посредством соответствующей документации (например, при планировании и учете).

Производственный комплекс ГАУ включает в себя ГПМ, связанные между собой транспортно-накопительной системой, режущий и вспомогательный инструмент, приспособления и оснастку.

4

Рис. 16.4. Структурная схема ГАУ

ГАУ бывают двух типов – АСК (для обработки корпусных деталей) и АСВ (для обработки деталей типа вращения).

Планировка ГАУ типа АСК приведена на рис. 16.5. Для обработки (с четырех сторон за одну установку) корпусных деталей применяют сверлильно-фрезерно-расточные станки 1 с ЧПУ, оснащенные устройствами автоматической смены инструмента и устройствами автоматической смены ПС с закрепленными на них деталями. Станки связаны между собой транспортной системой 6.

Базовые поверхности заготовок обрабатывают на специальных станках 2 с ЧПУ, а доделочные операции выполняют на станках 3 и 4.

Помимо указанных станков в состав ГАУ в ряде случаев входят координатно-разметочная машина 5 (для контроля и разметки литья) и контрольно-измерительная машина 7 (для окончательного контроля обработанных деталей).

На участке предусмотрены отделения 9 (для хранения ПС, элементов универсально-сборной переналаживаемой оснастки и сборки приспособлений) и 8 (для хранения, сборки и настройки инструментов).

Отделение 9 оснащено механизированными стеллажами для хранения элементов оснастки и монтажными столами для их сборки.

Отделение 8 оборудовано стеллажами для хранения режущего и вспомогательного инструмента и рабочими верстаками; для размерной настройки инструмента используют оптические приборы.

7

8

9

5

4

3

2

1

6

Рис. 16.5. Планировка ГАУ типа АСК

Применение ГАУ тип АСК обеспечивает повышение производительности обработки в среднем в 3 раза при стабильном качестве.

16.4. Гибкие автоматические линии

ГАЛ – совокупность не менее двух единиц оборудования или ГПМ, объединенных посредством автоматизированной системы управления (АСУ), автоматизированной транспортно-складской системой (АТСС) для полуфабрикатов, заготовок, инструментов, оснастки, отходов, переналаживаемая на обработку заготовок заданной номенклатуры в пределах технической возможности оборудования. Технологическое оборудование расположено в принятой последовательности технологических операций.

На рис. 16.6 показана ГАЛ комплексной обработки деталей типа валов и валов-роторов электродвигателей. ГАЛ включает в себя следующее технологическое оборудование, расположенное в соответствии с процессом обработки: два токарных станка 4 для одновременной обработки вала с двух сторон; два шпоночно-фрезерных станка 6 для одновременного фрезерования канавок под призматические шпонки на концах двух валов; круглошлифовальный станок 7 для шлифования шейки вала под место посадки крыльчатки вентилятора; сборочная установка 8 для горячей запрессовки крыльчатки вентилятора на вал (для этого крыльчатки нагреваются в печи 9 и устанавливаются на холодные валы); участок 10, где вал с крыльчаткой вылеживается на транспортере до охлаждения; два круглошлифовальных станка 7 для шлифования обоих концов вала; два одношпиндельных токарных станка 11 для обработки наружного диаметра ротора; автоматизированная моечная установка 12 с цепным транспортером 13 и сушилкой 14; три балансировочных станка 15 с ручным управлением.

Рис. 16.6. ГАЛ для обработки валов

16.5. Автоматизированные транспортно-складские системы ГПС (АТСС)

Нормальное функционирование ГПС во многом определяется наличием необходимого количества заготовок, режущего и вспомогательного инструмента и технологической оснастки, транспортирование и складирование которых осуществляется АТСС. К техническим средствам АТСС относятся: краны-штабелеры, стеллажи для хранения грузов, производственная тара, устройства, обеспечивающие перегрузку деталей, контейнеры, транспортные работы (электроробокары), средства доставки СОТС и удаления стружки, промышленные роботы.

Транспортная система функционально связана с основным и вспомогательным оборудованием ГПС и обеспечивает перемещения заготовок, изделий, оснастки. Изделия могут перемещаться на спутниках (паллетах, кассетах и др.) или без них (по лоткам, склизам и т. п.) В состав АТСС включаются различные конвейеры, рольганги, лотки, электроробокары и т. п. Типовая схема компоновок АТСС приведена на рис. 16.7. При линейном расположении оборудования АТСС работает следующим образом: (см. рис. 16.7, а): заготовки, готовые детали и технологическая оснастка укладывается в тару вне АТСС. Затем тара проходит контрольное устройство и поступает на загрузочный цепной конвейер к крану-штабелеру, который устанавливает ее в свободную ячейку стеллажа.

Система управления отыскивает нужную ячейку стеллажа с тарой, кран-штабелер забирает эту тару у станка и устанавливает на приемное устройство рабочего места у станка.

Далее кран-штабелер забирает тару с обработанными деталями с приемного устройства рабочего места и устанавливает ее либо в свободную ячейку стеллажа, либо отправляет по другому адресу.

На технологическое оборудование детали и тара подаются роботами, манипуляторами или вручную, если оборудование для подачи деталей из тары не входит в состав АТСС.

Работа АТСС многорядного типа (рис. 16.7, б) отличается тем, что грузовые единицы распределяются по приемным устройствам электроробокарами.

В АТСС кольцевого типа (рис. 16.7, в) межоперационное накопление и транспортирование грузовых единиц осуществляются на кольцевом конвейере, по периферии которого расположены приемные устройства станков.

В АТСС многорядного типа рис. (16.7, г) грузовые единицы распределяются в приемные устройства рабочих мест станков с помощью подвесного транспорта (подвесной грузонесущий или толкающий конвейеры, монорельсовая дорога). Такие системы АТСС характеризуются высокой интенсивностью грузопотоков и небольшим числом номенклатуры заготовок.

В АТСС кольцевого типа (рис. 16, 7, д) межоперационное накопление грузовых единиц может осуществляться и в кольцевых подвесных конвейерных линиях, которые, как правило, перемещают штучные грузы.

Широкое распространение в АТСС получили самоходные транспортные тележки (электроробокары), которые имеют различные маршруты и транспортируют различные детали и заготовки.

Рис. 16.7. Типовая схема компоновок автоматизированных транспортно-складских систем ГПС

Складские системы предназначены для хранения у станков или на участке необходимого количества заготовок, инструмента, оснастки, сменных узлов и других компонентов материального потока. Хранение может быть централизованным, когда имеется общий склад для всей ГПС, децентрализованным, когда материалы хранятся у станков, и комбинированным, сочетающим особенности того и другого складирования.

В качестве средств автоматизации загрузочно-разгрузочных операций получили применение промышленные роботы (ПР). В механообрабатывающих ГПС используются портальные и напольные промышленные роботы (рис. 16.8 и 16.9).

8

1

2

3

4

5

7

6

Рис. 16.8. Портальный промышленный робот

Одним из главных условий применения ПР является расположение производственного оборудования таким образом, чтобы переносимые предметы в процессе выполнения технологических операций были удобно расположены для обслуживания.

Промышленные роботы могут обеспечивать замену приспособлений, режущего и мерительного инструмента и других средств технологической оснастки.

С целью получения продукции гарантированного качества в ГПС используются системы контроля. Различают три вида автоматического контроля обрабатываемых деталей: до начала, во время и после обработки.

3

4

2

1

Рис. 16.9. Напольный промышленный робот

Контроль первого вида направлен, прежде всего, на создание условий для бесперебойной работы оборудования, так как детали с повышенным припуском могут вызывать поломку инструментов.

Контроль второго вида (наиболее важный) проводится в процессе работы и предназначен для предотвращения брака. По данным измерения непосредственно в процессе обработки выдаются команды на корректировку управляющей программы.

Контроль третьего вида предусмотрен главным образом для гарантии качества изготовления продукции. Контрольно-измерительные операции могут выполняться как непосредственно на станках, так и вне станка. На станках с ЧПУ, работающих в автономном режиме, первоначальные размерные настройки и текущая подналадка, наблюдение за износом режущих инструментов, своевременная смена инструментов и введение размерной настройки после такой замены выполняются оператором. На станках, работающих в составе ГПС, все эти функции проводятся автоматически комплексом аппаратных и программных средств, являющихся элементами системы автоматического контроля (САК) ГПС. Измерительные устройства выполняют прямой контроль деталей, если они определяют их размеры, и косвенный контроль, если они определяют поломку инструментов и их износ.

Контрольно-измерительные операции вне станка проводятся на специальных координатно-измерительных машинах (КИМ). Они отличаются более высокой производительностью и точностью измерений по сравнению с контролем, реализуемым непосредственно на металлорежущем станке. Результаты измерений могут быть переданы в этом случае на обрабатывающее оборудование с целью его автоматической поднастройки, а также использованы при приемке готовой продукции.

Исполнительным органом КИМ являются щуповые измерительные головки высокой чувствительности, которые могу быть механическими, оптическими и электронными.