ГНУЧКІ ВИРОБНИЧІ ЛІНІЇ (ГПЛ) механообробного виробництва корпусних деталей
Розглянемо структуру та функціонування багатономенклатурних ГПЛ механообробки деталей типу "корпус" (на прикладі ГПЛ типу АПЛ-3-2) як найбільш складних з усіх видів ГПЛ механообробки.
Конструкторсько-технологічна характеристика корпусних деталей, що обробляються в ГПЛ моделі Алп-3-2
Корпусні деталі виготовляються в основному литтям із алюмінієвих (рідше, сталевих, магнієвих) сплавів. Корпусні деталі, що виготовляються з поковок, обробляються по зовнішніх поверхнях. У литих корпусних деталях обробляються зовнішні поверхні, якими вони стикуються з іншими деталями і вузлами. Стикувальні поверхні в більшості корпусних деталей мають хороший доступ для обробки різальним інструментом і розташовуються під кутом 90 °. У деяких деталях стикувальні поверхні обмежені уступами криволінійної (циліндричної) або прямокутної форми, які також підлягають обробці
У корпусних деталях є велика кількість з'єднувальних каналів-отворів, отворів складної форми з канавками прямокутного або фасонного профілю та кріпильних отворів з різьбою.
Більшість корпусних деталей мають ступінчасті наскрізні й глухі отвори, а так само в деяких корпусних деталях є отвори, якими вони стикуються при складанні з іншими деталями, що викликає високі вимоги до відхилення взаємного розташування поверхонь. Що забезпечується остаточною обробкою поверхонь спеціальним профільованим інструментом або на спеціалізованих верстатах з ЧПК з допомогою плансуппортного пристрою, керованого по програмі.
До різьбовим отворам пред'являються підвищені вимоги по відхиленню від співвісності і перпендикулярності середнього діаметра різьби до осі основного отвору.
Типовий технологічний процес виготовлення корпусних деталей (на рівні маршрутної технології) включає до свого складу такі типові технологічні операції:
лиття під тиском (у форми);
зачистка виливка від облоя і літників;
фрезерна обробка;
свердлильна обробка;
різьбонарізна обробка;
чистова обробка поверхонь і отворів (зняття задирок);
контроль геометричних розмірів і шорсткості поверхонь.
Склад і структура ГПЛ моделі Алп-3.2
Комплекс Алп-3-2 скомпоновано на базі однотипних багатоопераційних верстатів з ЧПК, які відрізняються широкими технологічними можливостями, що забезпечують продуктивну обробку корпусних деталей при різноманітності їх форм, розмірів, технологічних параметрів. Верстати дозволяють виконати стиковку з транспортно-накопичувальними системами оброблюваних деталей і інструментів.
Рис. 1 - Структурна схема ГПЛ Алп-3.2: 1 - центральний накопичувач інструментальних насадок; 2 - багатоопераційні верстати з ЧПУ; 3 - інструментальні роботи-автооператора; 4 - агрегати підйому і спуску інструментальних касет; 5 - ділянка настройки інструменту поза верстата; 6 - конвеєр прибирання стружки; 7 - штабі-лерАТС-2, 8 - позиція завантаження-розвантаження АТС-2, 9 - позиція багатоопераційного контролю; 10 - штабелер автоматизованого складу; 11-відділення комплектації заготовок; 12 - відділення остаточного доопрацювання деталей; 13 - відділення миття деталей; 14 - відділення остаточного контролю деталей; 15 - приміщення обслуговуючого персоналу
До складу комплексу Алп-3-2 входять: чотири пятікоордінатних верстата СМ630Ф44, три шестікоордінатние верстата СМ400Ф45 з магазинами на 60 інструментів кожен, один пятікоордінатний верстат СТ400Ф45 з ЧПУ і автоматичною зміною інструментів з магазином на 60 інструментів для глибокого свердління отворів рушничними свердлами; АТСС оброблюваних деталей (супутників) типу АТС-2; автоматизована транспортно-накопичувальна система інструментального забезпечення верстатів комплексу типу СІО-1; відділення комплектації заготовок з автоматизованим стелажем; відділення налагодження інструментів і пристосувань поза верстатів комплексу; відділення остаточного контролю оброблених деталей; автоматизований елеваторний склад інструментів; система автоматизованого видалення стружки; відділення ручної остаточної обробки деталей; відділення автоматизованої промивання оброблених деталей; відділення механіків з обслуговування і налагодження обладнання комплексу; відділення керуючого обчислювального комплексу (НВК); кімната диспетчера і змінного майстра з центральним пультом управління комплексом.
Автоматизована система управління Алп-3-2 має дворівневу ієрархічну структуру управління, що включає: нульовий рівень локальних пристроїв ЧПУ верстатами, штабелерами, роботами-операторами і пультами операторів; перший рівень керування АТС-2 і СІО-1 і верстатами комплексу від УВК (ЕОМ СМ2М ) через пристрій зв'язку (УСО) з об'єктом (з пристроями ЧПУ нульового рівня).
У якості пристроїв ЧПУ верстатами, штабелерами і роботами-автооператора застосовуються модифікації серійних пристроїв Н55-2Л. Перший рівень структури комплексу технічних засобів (КТЗ) виконаний на базі двухмашинні обчислювального комплексу, що складається з двох ЕОМ СМ2М.
Перший рівень АСУ включає спеціалізований пристрій покадрового розподілу змінного комплекту програм обробки деталей, що зберігаються на магнітних дисках.
Перший рівень АСУ забезпечує:
управління завантаженням оброблюваних деталей АТС-2, СІО-1, підготовкою та завантаженням у СІО-1 комплектів інструментів; розвантаження оброблених деталей і введенням інструменту на переточування і переналагодження, відображенням зайнятості осередків накопичувачів супутників та інструментів, магазинів інструментів верстатів і позицій очікування супутників;
введення корекції на розмір інструментів, облік сумарного часу напрацювання та контролю цілості інструменту, а також плановий пуск і останов комплексу;
управління обробкою деталей по змінному завданням, а також обробкою позапланових деталей.
Система управління аналізує стан керуючої моделі комплексу і, в залежності від ситуації, що склалася, приймає рішення, які через УСО передаються на відповідні пристрої комплексу для реалізації. Система управління складається з головної програми і трьох основних підсистем, які відповідно управляють верстатами, АТС оброблюваних деталей і СІО.
Головний керуюча програма здійснює розподіл машинного часу між підсистемами управління, керує введенням і виведенням інформації, здійснює збірку системи, а також реалізує роботу системи управління в режимах запуску, робочому, налагоджувальному і в режимі планового зупину.
У режимі запуску система управління перевіряє готовність всього обладнання і пристроїв комплексу до спільної роботи з системою управління і виводить у вихідне положення верстати, штабелери і роботи-автооператора. До моменту запуску комплексу приймально-передавальні агрегати також повинні перебувати у вихідному положенні.
У випадку несправності окремих пристроїв і верстатів комплексу або неготовності їх для спільної роботи з системою управління змінний майстер комплексу повідомляє про це оператора ЕОМ. При необхідності система керування дозволяє здійснювати плановий запуск без окремих пристроїв і верстатів, при цьому комплекс може-працювати без АТС-2 або СІО-1, може бути в роботі тільки один верстат (тільки АТС-2 або СІО-1). У разі відмови в роботі АТС-2 або СІО-1 їх функції може виконувати оператор-станочник, керуючи окремими агрегатами в ручному режимі. Верстати комплексу у разі необхідності можуть працювати в автономному режимі від пристроїв ЧПУ з перфострічкою. Система управління в робочому режимі забезпечує автоматичну роботу комплексу. Вона постійно аналізує стан всіх систем, пристроїв і верстатів комплексу, а в разі виникнення будь-яких несправностей або збоїв оператор ЕОМ по місцевої телефонної мережі повідомляє про це оператора або змінному майстру комплексу для прийняття відповідних заходів. Налагоджувальний режим роботи системи управління використовується у разі виникнення несправностей у пристроях і верстатах комплексу. У налагоджувальному режимі система управління зупиняє роботу всіх підсистем управління, після чого оператору ЕОМ дозволяється вводити в систему управління налагоджувальні команди, за допомогою яких проводиться відновлення работоспобності системи управління.
Передбачено як повний, так і частковий переклад системи управління в налагоджувальний режим. Є можливість перекладу в налагоджувальний режим окремо АТС-2, СІО-1 або верстатів, У цьому випадку налагоджувальні команди можна вводити тільки для тієї підсистеми, яка знаходиться в налагоджувальному режимі.
Режим планового зупину здійснює останов комплексу по закінченні зміни. Зупинка верстатів може проводитися за заданим кадру програми обробки або після закінчення обробки деталеустановкі. При плановому останове комплексу АТС-2 і СІО-1 припиняють роботу після зупинки верстатів. Система управління автоматично записує стан моделі системи на даний момент на магнітні диски і припиняє роботу. При зупинці комплексу система управління роздруковує протокол роботи комплексу за зміну. У протоколі вказується час роботи системи управління, верстатів, систем АТС-2 і СІО-1, а також результати виконання змінного завдання (плану). Введення завдання на роботу системи управління комплексом проводиться оператором ЕОМ з пристрою друку "Консул-260", розташованого на робочому місці оператора в залі ЕОМ. Для контролю за станом системи управління та роботою окремих підсистем на робочому місці оператора ЕОМ встановлений дисплей СІД-1000. На екрані дисплея відображається режим роботи всієї системи управління та окремих підсистем, інформація про роботу верстатів, АТС-2, СІО-1 і виконання змінного завдання. На екран дисплея виводяться номери деталей і деталеустановок, введених в комплекс для обробки, змінне завдання (у шт.) Та фактичне його виконання. Введення в ЕОМ інформації про корекціях на інструмент, придатності деталей, оброблених на верстатах комплексу, і роздрук інформації, необхідної для роботи комплексу, проводиться оператором-контролером з телетайпа, встановленого на позиції контролю. Координуючи роботу верстатів, АТС-2 і СІО-1 система управління забезпечує повне завантаження верстатів і безперервну роботу комплексу протягом усього робочого часу.
Система управління дозволяє без додаткових витрат часу проводити автоматичну переналадку верстатів на обробку різних деталей, початкова інформація про які знаходиться в системі управління. Обробка деталей на верстатах комплексу може проводитися за один або кілька встановив.
Число встановивши визначається технологічним процесом обробки деталей. Кожен установ в системі управління має свій номер, і, в разі необхідності, заготівлі даного установа можуть оброблятися послідовно на двох верстатах.
Підставою для роботи системи управління і всього комплексу служить змінне завдання, яке вводиться оператором ЕОМ в систему на початку зміни. Змінне завдання складається з номера установа (заготівлі) і числа встановивши, яке необхідно виконати за зміну. Послідовність пуску в обробку встановив (заготовок) забезпечує система управління з рівномірним завантаженням верстатів комплексу. У процесі роботи системи управління можливе корегування змінного завдання, а також привласнення якого-небудь з встановив ознаки "аварійна деталь". Деталі з ознакою "аварійна" система управління забезпечує обробку поза чергою. Обробка та транспортування деталей у комплексі виробляється на супутниках. Кожен супутник має номер, що відповідає номеру, присвоєного конкретного установу (деталі). Система управління транспортно-накопичувальної системи інструментів забезпечує зберігання і доставку в магазин верстатів необхідних інструментальних налагоджень. Кожній інструментальної наладки привласнений свій власний номер.
Інформація, що вводиться в систему управління комплексом. У систему управління комплексом вводиться два види інформації: умовно-постійна і поточна. Умовно-постійна інформація вводиться при непрацюючій системі. Вона закріплює номенклатуру оброблюваних деталей на Верстатах комплексу і технологію їх обробки. Умовно-постійна інформація включає програми обробки деталей (Встановити). Програми обробки деталей (встановив) записуються і постійно знаходяться на магнітному диску. Запис програм обробки на магнітний диск проводиться спеціальною програмою з вихідною перфострічки, яка придатна для безпосередньої роботи від пристрою ЧПУ Н55-2Л верстата. Програма обробки деталі, що зберігається на магнітному диску, може при необхідності редагуватися, повністю стиратися і замінюватися новою.
Поточна інформація вводиться в систему управління під час роботи комплексу і призначена для коректування процесу обробки деталей і зміни умов роботи системи. Інформація про час обробки деталей (встановив) на верстатах комплексу містить час 'обробки на кожному верстаті, можливість передачі обробки з одного верстата на інший, час обробки на іншому верстаті. Інформація про корекціях інструменту вводиться і зберігається в системі управління. Можливе введення трьох видів корекцій інструменту: радіусу фрези, довжини інструменту і величини переміщення плансуппорта. Інформація про зміщення нуля супутника вводиться в систему управління, якщо при обробці заготовки (установа) виявилася необхідність змістити нульову точку супутника відносно нуля верстата. Введення корекцій при працюючій системі управління проводиться оператором-контролером з телетайпу.
Система управління забезпечує планово-попереджувальний висновок деталей на контроль, контроль за виробленням ліміту стійкості інструменту і за роботою нового інструменту. У системі управління передбачена можливість відновлення системи після збійних ситуацій, що виникають в ЕОМ і при розузгодження моделі управління зі станом верстатів, АТС-2 і СІО-1 комплексу.
Автоматизована транспортно-складська система АТС-2. У АТС-2 входять стелаж-накопичувач супутників, два штабелера, вісім приймально-передавальних агрегатів супутників біля верстатів, два приймально-передавальних 'агрегату у позицій завантаження-розвантаження деталей, два приймально-передавальних агрегату у позицій міжопераційного контролю деталей.
Стелаж має 176 осередків з ложементами для установки супутників (як з закріпленими на них деталями, так і без деталей), розташованих у два ряди по висоті. У ніші, розташованої у верхній частині накопичувача, змонтовані механізми підвіски електричних кабелів, поєднаних з електродвигунами штабелерів.
Транспортування оброблюваних заготовок в АТС-2 і обробка Деталей на верстатах комплексу виробляється на супутниках.
Штабелер складається з наступних основних вузлів: самохідного візка; стійки, змонтованої на візку; каретки з телескопічним столом, що переміщається по напрямних стійки. Телескопічний стіл має платформу для прийому супутника, яка висувається в обидві сторони на ± 760 мм. Штабелер переміщається уздовж стелажа-накопичувача і верстатів (по осі X} з напольним напрямних від електродвигуна постійного струму ПБСТ-43 (N = 3,8 кВт; п = 2200 об. / хв) через редуктор і зубчасте колесо, що знаходиться в зачепленні із зубчатою рейкою, встановленої на підлогової направляє. У штабелери передбачено ручне переміщення уздовж стелажа.
Переміщення каретки по напрямних стійки (по осі У) здійснюється також від електродвигуна ПБСТ-43 через редуктор, встановлений на верхньому торці стійки, і гвинтові передачу.
Висування платформи телескопічного столу (по осі Z) здійснюється від електродвигуна АОЛ-21-4 (N = 0,27 кВт; п = 1500 об. / хв) через черв'ячний редуктор, систему зубчастих коліс і рейок. Штабелер АТС-2 в автоматичному режимі працює від системи програмного керування з виконанням стандартних циклів.
Приймально-передавальні агрегати супутників АТС-2. Як засоби передачі супутників на верстати, робочі позиції "завантаження-розвантаження", позиції контролю і назад застосовуються три типи приймально-передавальних агрегатів, конструкції яких дещо відрізняються один від одного. Приймально-передавальні агрегати, розташовані біля верстатів моделей СМ40ОФ45 і СТ400Ф45, встановлюють супутник із заготівлею в пристосування верстата у вертикальному положенні. У цих агрегатах поворот платформи телескопічного столу з супутником з горизонтального положення у вертикальне й назад здійснюється кантователем.
Приймально-передавальні агрегати, розташовані біля верстатів моделі СМ63ОФ44, встановлюють супутник із заготівлею в пристосування верстата в горизонтальному положенні, тому в агрегаті цього типу кантувач телескопічного столу відсутній.
Приймально-передавальні агрегати, розташовані біля позицій "Завантаження-розвантаження" і "Контроль деталей", мають по три прийомних позицій супутників (крайні позиції А, Е і середню Б). Середня позиція Б є робочою позицією оператора, тому для зручності установки і закріплення заготовки на супутнику, знімання обробленої деталі з супутника і проведення операцій на позиції контролю, вона виконана поворотною.
Робочі місця операторів позицій "Завантаження-розвантаження" та міжопераційного контролю деталей. Робочі місця оператора позицій "Завантаження-розвантаження" та міжопераційного контролю деталей оснащені стійкою, на якій змонтовані пристрої відображення, дисплей і телефонний апарат для прямого зв'язку зі змінним майстром комплексу і оператором ЕОМ. На позиції контролю встановлений стелаж для зберігання вимірювального інструмента. Всі робочі позиції операторів оснащені пультами управління приймально-передаюшімі агрегатами і пультами зв'язку з ЕОМ.
Автоматизована транспортно-накопичувальна система інструментального забезпечення СІО-1 включає: естакаду, центральний накопичувач інструментальних налагоджень, три інструментальні робота-автооператора, два агрегати, які забезпечують підйом і опускання інструментальних касет.
ГАУ групової обробки круглих корпусних деталей
На рис. 2. наведена компонувальна схема ГАУ для обробки круглих корпусних деталей, що складається з двох ліній: автоматичної гнучкої лінії з п'ятьма ОЦ зі змінними столами-супутниками і двома АОК на базі верстатів з ЧПК; автоматизованої з універсальними верстатами, верстатами з ЧПУ і робочими місцями слюсарів-складальників, мийним відділенням, відділенням технічного контролю, групою технічного обслуговування. Управління ділянкою здійснюється керуючим комплексом (КК). Доставку та встановлення деталей на ОЦ виробляють на супутниках верстата в багатомісних пристосуваннях, а на АОК - у багатомісних тарах-касетах.
ГАЦ групової обробки корпусних деталей
На рис. 3. показаний приклад планування ГАЦ, що складається з чотирьох ділянок, об'єднаних АСУ, АТСС, АСУТП та АСУОТ. Дві ділянки є автоматичними (ГАУ). На автоматизованому ділянці роблять обробку баз, слюсарну і остаточну механічну обробку деталей.
У відділенні технічного забезпечення організовані підготовка для всіх ділянок пристроїв та інструменту, технічний контроль продукції на контрольно-вимірювальних машинах та працівниками ВТК (13), відділення для миття та випробувань деталей на герметичність (12). Транспортні операції між стелажами складу АТСС здійснюються передавальними пристроями, розташованими над проїздами між ділянками.
Рис. 3 - Структурна схема ГАЦ групового виробництва плоских корпусних деталей: 1 - приймально-видає пристрій ЛТСС; 2 - автоматичний приймально-видає стіл, 3 - обробна осередок ІР-500, 4 - кран-штабелер, 5 - автоматична візок; б - міжстелажних передавальне пристрій; 7 - слюсарний верстак, 8 - приймально-видає пристрій; 9 - пульт диспетчера АТСС; 10 - робоче місце начальника зміни; 11 - відділення підготовки інструменту; 12 - мийне відділення; 13 - відділення технічного контролю; 14 - відділення технічного забезпечення; IS - автоматизований ділянку; 16 - ГАУ, 17 - стелаж АТСС.
Основні технічні характеристики АТС-2
Число стелажів накопичувачів супутників 1
Число осередків у стелажі для установки супутників, шт 176
Розташування осередків у стелажі, шт.: По горизонталі 88
по вертикалі 2
Габаритні розміри стелажа, мм>. . . 47600x740x2600
Маса стелажа, кг 8000
Число штабелерів 2
Число координат:
загальне 3
керованих по програмі (х, у) 2
Швидкість переміщення, м / мії:
штабелера уздовж стелажа по осі х 60
каретки по осі у 5
платформи телескопічного столу по осі ... 8,6
Хід штабелера по осі х, мм 43700
Хід каретки по осі у, мм 650
Хід платформи телескопічного столу по осі від середнього нульового положення, мм ± 760
Точність позиціонування по осі х, мм ± 1
Максимальна транспортується маса, кг 150
Габаритні розміри штабелера, мм 1700X670X2450
Маса штабелера, кг 1400
Число приймально-передавальних агрегатів супутників. . .
у верстатів 8
Число приймально-передавальних агрегатів супутників ...
позицій "Завантаження-розвантаження" і "Контроль" ... 4
Список літератури
М. П. Меткина, М. С. Лапін, С. А. Клейменов, В. М. Крітській. Гнучкі виробничі системи. - М.: Видавництво стандартів, 1989. - 309с.
Харченко А.О. Верстати з ЧПУ та обладнання гнучких виробничих систем: Навчальний посібник для студентів вузів. - К.: ВД "Професіонал", 2004. - 304 с.
Проектування металорізальних верстатів та верстатних систем: Довідник-підручник у 3-х т. Т. 3: Проектування верстатних систем / Під загальною ред. А.С. Пронікова - М.: Із МГТУ ім. Н. Е. Баумана; МГТУ "Станкин", 2000. - 584 с.
Гнучкі виробничі комплекси / под.ред. П. Н. Белянина. - М.: Машинобудування, 1984. - 384с.
Гнучке автоматичне виробництво / под.ред. С. А. Майорова. - М.: Машинобудування, 1985. - 456с.
Іванов О.О. ДПС у приладобудуванні. - М.: Машинобудування, 1988. - 282с.
Морозов В.П., Димарський Я.С. Елементи теорії управління ГАП. - Л.: Машинобудування, 1984. - 364с.