Скачать Гибкие производственные модули

Гибкие производственные модули

Понятие о гибких производственных модулях Необходимый рост объемов производства при непрерывном повышении качества выпускаемой продукции и сокращении парка станков и общего количества операторов вызвал бурное развитие многоцелевых станков (МС) и гибких производственных модулей на их базе. Гибкий производственный модуль (ГПМ) является составной частью гибкой производственной системы (ГПС). По сравнению с другими металлорежущими станками металлообрабатывающий ГПМ работает в “безлюдном” или “малолюдном” режиме. В соответствии с ГОСТ 26228- 95 ГПМ – это единица технологического оборудования, со специальной оснасткой, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все функции, связанные с изготовлением деталей, имеющая возможность встраиваться в ГПС. Кроме функций обработки деталей ГПМ выполняет в автоматическом режиме:

  • накопление заготовок,
  • загрузку заготовок в  зону резания,
  • выгрузку обработанных деталей,
  • частичный или полный контроль точности обработки,
  • другие вспомогательные операции.

Понятие “безлюдного” или “малолюдного” режима не означает, что человек не участвует в эксплуатации оборудования, однако подчеркивается возможность достаточно длительного функционирования оборудования в автоматическом режиме. Для ГПМ принято, что все наладочные работы, техническое обслуживание и подготовка производства выполняются в одну смену с участием человека, обработка во II и III смены происходит в автоматическом режиме с минимальным участием человека. Конструкция эксплуатируемого в таком режиме оборудования имеет свои специфические особенности. Для работы оборудования без участия человека необходимы:

  1. автоматические накопители (магазины) заготовок и режущих инструментов с устройствами их автоматической смены,
  2. система диагностики технического состояния узлов, механизмов и инструментов,
  3. управление качеством обработки.

Наличие большого количества разнообразных механизмов и различные режимы их функционирования требуют использования ЧПУ и сложного программно-математического обеспечения. В целом станок получается дорогостоящим, наладка его может выполняться квалифицированным рабочим. Простои такого станка должны быть сокращены до минимума. Рациональная система его эксплуатации зависит от подбора номенклатуры обрабатываемых деталей, своевременного и качественного технического обслуживания. Основной отличительной особенностью многоцелевых станков является возможность комплексной обработки деталей при обеспечении высокопроизводительного и точного выполнения процесса резания при различных видах работ (сверление, фрезерование, растачивание, точение, шлифование и т.д.). Многоцелевые станки характеризуются высоким уровнем автоматизации цикла обработки вследствие применения устройств ЧПУ и автоматической смены инструментов и заготовок; высокой точностью, обусловленной повышенной жесткостью несущей системы и основных механизмов, оснащенных измерительными системами и устройствами термостабилизации, а также рациональной конструкцией узлов и механизмов; высокой производительностью за счет повышенной мощности; быстродействием при выполнении вспомогательных циклов и холостых ходов. Гибкие производственные модули, построенные на базе многоцелевых станков, работают без постоянного присутствия оператора в условиях сравнительно частых переналадок на обработку различных деталей, а так же могут быть встроены в гибкие производственные системы. Области рационального использования и классификация гибких производственных модулей В условиях постоянного увеличения номенклатуры обрабатываемых деталей и сокращения цикла замены выпускаемых изделий новыми возникла проблема обработки небольших и средних партий деталей с высокой производительностью (ранее характерной только для крупносерийного и массового производства) при обеспечении достаточной гибкости оборудования при переналадке. Наиболее приспособленными для таких условий являются многоцелевые станки, отличающиеся высоким уровнем концентрации различных видов обработки. Задачи гибкого автоматизированного производства решаются с помощью многоцелевых станков, однако из-за их высокой стоимости, особенно в условиях сравнительно быстрого морального старения, требуется, чтобы эти станки работали в несколько смен при минимальном обслуживающем персонале и рациональной организации производственного процесса. В средне- и крупносерийном машиностроительном производстве могут использоваться гибкие производственные системы, состоящие из многоцелевых станков (иногда в сочетании с автоматическими, агрегатными и другими специализированными станками), объединенных едиными потоками материалов и информации и отличающихся не только высокой производительностью и точностью обрабатываемых деталей, но и гибкостью в переналадке, высоким уровнем организации производства и возможностью работы в режиме “безлюдной” технологии. Многоцелевые станки являются составными элементами (ячейками) ГПС, которые непосредственно осуществляют заданные технологические процессы. Важнейшим фактором, определяющим возможность эксплуатации многоцелевых станков в составе ГПС, является значительное повышение надежности их работы, при одновременном обеспечении качества изделий и достаточной длительности времени работы оборудования без обслуживающего персонала. Для этого необходимо контролировать работу механизмов станка, устройств управления, процесса обработки, принимать необходимые меры для поддержания работоспособности, причем все эти действия должны осуществляться с помощью автоматических средств. Оснащенный дополнительными устройствами для возможности включения в состав ГПС многоцелевой станок принято называть гибким производственным модулем, что подчеркивает его роль как повторяющейся части более общей системы. ГПМ могут эксплуатироваться также автономно в условиях мелкосерийного производства с максимальным использованием их технологических возможностей и гибкости в переналадке. При автономном использовании ГПМ их часто называют гибкими производственными ячейками. В состав ГПМ, как правило, включаются многоцелевые станки наиболее высокого технического уровня. Высокая производительность таких станков обусловлена увеличением мощности главного привода, расширением диапазонов частот вращения шпинделя и рабочих подач, сокращением вспомогательного времени, повышением быстродействия работы всех узлов и механизмов станка, а также использованием многорезцовых наладок и многошпиндельных головок. Высокая точность обработки и стабильность характеристик станков достигается улучшением характеристик трения и жесткости направляющих, повышением жесткости и точности исполнительных механизмов приводов подач, повышением точности измерительных систем и введением коррекции ошибок позиционирования с помощью электронных устройств, применением термосимметричных несущих систем станков, средств термостабилизации, интенсивного охлаждения и отвода стружки и т.д. Экономичность использования станков повышается в результате высокой производительности, гибкости и сокращения обслуживания, а также более рациональной компоновки станков и различных агрегатов электро- и гидрооборудования. С экономической эффективностью использования станков тесно связаны социальные факторы. Необходимо поднять интеллектуальный уровень труда, так как малоквалифицированный, монотонный труд не привлекает рабочих с возросшим уровнем образования; первостепенным становится не только создание условий безопасности работы на станках, но и удовлетворение таких эргономических критериев, как оптимальное распределение функций между оператором и станком в системе «человек – машина», соответствие зоны обслуживания и органов управления психофизиологическим возможностям человека, нейтрализация таких вредных для здоровья человека производственных факторов, как шум, вибрация, пыль; создание комфортных условий работы, положительно влияющих на отношение человека к процессу и результатам труда. Основные классификационные группы ГПМ установлены в ГОСТ 26962- 86. Металлорежущие ГПМ по назначению подразделяются для обработки:

  1. корпусных деталей,
  2. плоскостных (плоских) деталей,
  3. деталей типа тел вращения,
  4. универсальные, т.е. для обработки деталей различных технологических классов, например корпусных и тел вращения.

По признаку автоматизации ГПМ делятся на три уровня. К первому уровню относят многоцелевые станки с автоматической сменой инструментов и заготовок, которые осуществляют автоматический цикл обработки деталей, но требуют постоянного наблюдения за технологическим процессом. ГПМ второго уровня автоматизации оснащены устройствами контроля процесса обработки и потому не требуют постоянного присутствия оператора. ГПМ третьего уровня характеризуются наличием устройств автоматической смены комплектов инструментов и приспособлений и возможностью адаптации к изменяющимся условиям технологического процесса, что необходимо при работе в режиме безлюдной технологии. Каждую из перечисленных групп по признаку технологических классов обрабатываемых деталей можно более детально классифицировать по целому ряду других признаков:

  • интеграции видов обработки,
  • концентрации обработки,
  • степени универсальности,
  • точности,
  • компоновке.

Таблица 4.1- Классификация ГПМ для обработки корпусных и плоских деталей

Технологический или конструктивный признак Классификационные группы ГПМ
Интеграция видов обработки
  1. Сверлильно-фрезерно-расточные
  2. Фрезерно-расточные
  3. Сверлильно-фрезерные
  4. Сверлильно-фрезерно-расточные с возможностью других видов обработки (точение, шлифование и т.д.)
Концентрация обработки
  1. С единичными инструментами
  2. С многошпиндельными головками
  3. Комбинированные с единичными инструментами и многошпиндельными головками
Степень универсальности
  1. Для обработки с одной стороны
  2. Для обработки с четырех сторон
  3. Для обработки с пяти сторон и под различными углами
Точность (по ОСТ2Н72-6-85)
  1. Основного исполнения – класс П
  2. Прецизионные – класс А
Компоновка (основные типы) по ГОСТ 27491- 87
  1. Горизонтальные с крестовым поворотным столом
  2. Вертикальные с крестовым столом
  3. Горизонтальные с подвижными поворотным столом и стойкой
  4. Вертикальные с поперечно-подвижным столом
  5. Горизонтальные с поперечно-подвижным поворотным столом
  6. Горизонтальные с поворотным столом на крестовом суппорте
  7. Горизонтальные с поперечно-подвижным поворотным столом с вертикальным расположением поверхности крепления заготовки
  8. Горизонтальные с крестовой стойкой
  9. Вертикальные с крестовой стойкой
  10. Вертикальные двухстоечные с подвижным столом
  11. Вертикальные двухстоечные с подвижным порталом

В табл. 4.1 приведены основные классификационные группы, соответствующие указанным признакам ГПМ для обработки корпусных и плоских деталей. Классификация ГПМ по интеграции видов обработки является в значительной степени условной и не всегда отражается в их названии. Следует отметить, что порядок перечисления предусмотренных на станке видов обработки – “сверлильно-фрезерно-расточные” – хотя и стал в какой-то степени установившимся, не определяет их значимости или приоритета. К фрезерно-расточным относят тяжелые и крупные станки, оснащенные мощными шпиндельными бабками, на которых обрабатываются детали в индивидуальном и мелкосерийном производстве, чаще всего по разметке, а в серийном производстве подобные детали обрабатываются  на координатно-сверлильных станках с ЧПУ. Примером фрезерно-расточных ГПМ могут служить двухстоечные вертикальные модули с подвижным столом. Существует также сравнительно небольшая группа сверлильно-фрезерных ГПМ, предназначенных, как правило, для обработки плоских деталей с большим объемом сверлильных работ. В качестве основы для таких модулей используются обычно вертикальные станки с крестовым столом. Дополнительные для корпусных деталей виды обработки, например точение, обычно используются в ГПМ с вертикальной рабочей поверхностью стола, который не только поворачивается для позиционирования заготовки в пространстве, но и вращается в регулируемом режиме с необходимой для токарной обработки скоростью. Концентрация обработки зависит от типа производства, для которого предназначен станок. В мелко- и среднесерийном производстве, как правило, используют ГПМ, работающие единичными инструментами, в результате чего достигаются большая гибкость и минимальные затраты при освоении новых изделий. В условиях среднесерийного производства, особенно при стабильном повторении партий обрабатываемых деталей, могут применяться ГПМ с комбинированной инструментальной системой, в которой наряду с единичными инструментами используются многошпиндельные головки, или ГПМ только со сменяемыми многошпиндельными головками. Степень универсальности станков, в смысле возможности их использования для обработки деталей различной формы и с различным расположением обрабатываемых поверхностей, зависит от компоновки станка и количества управляемых от ЧПУ координат, т.е. направлений перемещения рабочих органов станка. При создании модулей для обработки плоских деталей целесообразно использовать вертикальные трехкоординатные станки. Горизонтальные станки с тремя линейными координатами и поворотом стола вокруг оси, перпендикулярной оси шпинделя, предназначены, прежде всего, для обработки корпусных деталей с различных сторон. Все большее распространение получают станки с пятью и более управляемыми координатами для обработки деталей, поверхности которых расположены под различными углами. Чаще всего для изготовления таких деталей применяют горизонтальные станки с поворотными вокруг двух осей координат столами, а также с поворотным вокруг двух осей шпинделем или автоматически сменяемыми угловыми шпиндельными головками, последние особенно эффективны в ГПМ для обработки крупных корпусных деталей. Степень универсальности, конечно, является понятием условным и определяет, прежде всего, предпочтительную область использования ГПМ. При этом совершенно не исключается, например, возможность обработки корпусных деталей на вертикальных, а плоских деталей (с использованием угольника) на горизонтальных станках. Более того, например, крупные вертикальные двухстоечные станки, имеющие большой объем рабочего пространства, чаще применяют для обработки деталей, которые скорее можно отнести к корпусным, а не плоским. Именно поэтому практически во всех модулях такого типа предусматривается оснащение специальными автоматически сменяемыми угловыми головками, способными обрабатывать детали не только с верхней, но и с боковых сторон. По точности ГПМ подразделяются на:

  1. класс П основного исполнения,
  2. класс А прецизионного исполнения.

Для модулей основного исполнения точность относительного положения рабочих органов и траектории их перемещения, соответствуют требованиям к точности изготовления ответственных поверхностей большей части деталей машиностроения. Прецизионные ГПМ по геометрическим параметрам и точности позиционирования близки к координатно-расточным станкам соответствующего класса точности. Компоновочные схемы ГПМ В типовой ГПМ входит:

  1. многоцелевой станок с ЧПУ и робот, управляемый от ЭВМ,
  2. накопитель заготовок и обработанных деталей,
  3. вспомогательные устройства (механизм автоматического открывания и закрывания защитного экрана станка),
  4. устройство для удаления стружки с базовых поверхностей токарного патрона или зажимного приспособления,
  5. устройство для контроля износа режущего инструмента,
  6. кантователь для обработки деталей с двух или нескольких сторон и др.

В ГПС для многономенклатурного мелкосерийного производства ГПМ имеет широкий набор дополнительных устройств, увеличивающих их гибкость, поскольку в связи с большим разнообразием обрабатываемых деталей и относительно небольшим количеством в партии возрастает число переналадок. К оборудованию, работающему в составе ГПС в режиме безлюдной технологии, предъявляются специальные требования, которые можно условно разделить на основные и дополнительные. Применительно к токарным ГПМ основными требованиями являются:

  1. управление от ЭВМ,
  2. наличие магазина инструментов,
  3. наличие конвейера для уборки стружки,
  4. автоматический зажим и разжим деталей в патроне станка.

К дополнительным требованиям можно отнести:

  1. возможность автоматической переналадки патрона по программе на обработку деталей различных габаритных размеров,
  2. возможность регулирования по программе усилия зажима, определяемого жесткостью обрабатываемых деталей и силами резания,
  3. возможность автоматической корректировки управляющих программ при износе режущего инструмента и т. п.

Такие же требования в основном относятся к сверлильно-фрезерно-расточной группе ГПМ. Однако есть и специфические требования, например:

  1. наличие магазинов приспособлений-спутников с деталями,
  2. магазинов многошпиндельных головок;
  3. должна быть предусмотрена возможность замены комплектов инструментов, необходимых для обработки заданной номенклатуры деталей, или целиком инструментальных магазинов;
  4. замена тары для стружки и ёмкостей для смазывающе-охлаждающей жидкости при переходе на обработку различных материалов,
  5. очистка от стружки опорных поверхностей приспособлений-спутников (сдув, смыв) перед закреплением новой заготовки,
  6. корректировка положения заготовки в спутнике и т.п.

Непременным признаком модуля является возможность встраивания его в ГПС, поэтому он должен иметь стандартные сопрягающие устройства, позволяющие ему состыковаться с автоматизированной транспортно- складской системой, с центральной управляющей ЭВМ, а также отдельными системами ЧПУ станков, роботов, самоходных тележек. На современном этапе модульный принцип конструирования оборудования ГПС имеет следующие преимущества:

  • резко сокращаются сроки и расходы на создание, освоение, внедрение и эксплуатацию оборудования,
  • возрастает технический уровень и, прежде всего его надежность,
  • упрощается обслуживание.

Модульную концепцию не следует понимать как обязательное «собирание» унифицированных элементов, обладающих более высокими качественными показателями. Они могут уступать по функциональным, эстетическим и массогабаритным показателям аналогичным специально сконструированным немодульным конструкциям. Таким образом, ГПМ – это унифицированный блок, изготовленный на современной элементной базе с использованием последних технических достижений науки и техники в данной области. Типы современных ГПМ. ГПМ для фрезерно-сверлильно-расточных операций, разработанный на базе многоцелевого станка ИР- 320ПМФ и робота РМ-04 (рис.4.1), включает станок 1, загрузочный робот 6, кронштейн 4, накопитель заготовок и деталей 5, зажимное устройство с автономным приводом 3, четыре зажимных приспособления 2, закрепленные по одному на каждом сменном приспособлении-спутнике поворотного загрузочного стола станка, автоматизированную систему управления 7.

Рисунок 4.1 – Схема ГПМ на базе многоцелевого станка с ЧПУ и промышленного робота

Гибкий сверлильно-фрезерно-расточной модуль МА2765М3Ф4 с ЧПУ (рис. 4.2), имеющий сменные многошпиндельные коробки состоит из многоцелевого станка 6, систем автоматической смены многошпиндельных коробок и обрабатываемых деталей, системы управления. Многоцелевой станок включает привод главного движения 13, поперечно-подвижный поворотный стол 15, ограждение кабинетного типа 16, систему подготовки смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), устройство для удаления стружки 2 из зоны резания, станцию смазки и насосную станцию гидрооборудования 8. Система автоматической смены многошпиндельных коробок состоит из склада 11, где хранятся коробки 10, и автооператора 9, выполняющего их смену. Система автоматической смены обрабатываемых деталей включает в себя двухпозиционную станцию загрузки и зажима 3 обрабатываемых деталей, подъемник-укладчик 1, подающий с помощью манипулятора 4 обрабатываемые детали 14 со склада 5 на станцию загрузки. На складе помимо деталей имеются сменные столы-спутники 7 с приспособлениями для установки и закрепления деталей.

Рисунок 4.2 – ГПМ модели МА2765М3Ф4

Управление модулем осуществляется от системы ЧПУ 12. Модуль служит для многооперационной обработки по программе группы корпусных деталей  из черных и цветных металлов и используется как индивидуально, так и в составе ГПС. Детали обрабатываются инструментами, закрепленными в многошпиндельных коробках. Для переналаживания модуля необходимо заменить зажимные приспособления, многошпиндельные коробки с инструментами и технологические программы обработки новых деталей, последние вводятся в ЧПУ либо с пульта управления модулем, либо путем замены программоносителя. Модульный сборочно-измерительный робот (рис. 4.3) создан на базе широкого использования модульного принципа построения из унифицированных узлов и механизмов. Этот робот портального типа с верхним расположением двух манипуляторов, каждый из которых обладает  четырьмя степенями подвижности. В результате такой конструкции он легко встраивается в технологический сборочный модуль или в поточно-автоматизированную линию. Для управления роботом служит система ЧПУ 2С 42-65, созданная на базе микро-ЭВМ “Электроника-60”. Такая система легко стыкуется с другими отечественными управляющими ЭВМ, используемыми в ГПС. Структура системы ЧПУ 2С 42-65 также реализована по функционально-модульному принципу. Робот состоит из станины 1, вибробункера 2, схватов 3, технологической оснастки 4, сменного технологического стола 5, датчиков угла поворота 6, П-образных стоек 7, цилиндрических направляющих 8, задней каретки 9, передней каретки 10, цилиндрической штанги 11, двигателя 12, винтов передачи 13.

Рисунок 4.3 – Общий вид сборочно-измерительного робота

Основные типы компоновок ГПМ Основные типы компоновок ГПМ приведены в государственном стандарте ГОСТ 27491- 87 “Модули гибкие производственные и станки многоцелевые сверлильно-фрезерно-расточные. Основные параметры и размеры” Горизонтальные ГПМ. На рис. 4.4 показаны горизонтальные ГПМ для обработки корпусных деталей. Стойка 1 с перемещающейся по ней в вертикальном направлении шпиндельной бабкой 2 устанавливается либо неподвижно, либо перемещается по станине 3. При неподвижной стойке (рис. 4.4, а) поворотный стол 5 со столом-спутником 6  перемещаются по двум взаимно перпендикулярным осям координат с помощью промежуточных салазок 4, снабженных крестообразно расположенными верхними и нижними направляющими.

Рисунок 4.4 – Горизонтальные ГПМ для обработки корпусных деталей: а – с неподвижной стойкой и крестовым поворотным столом, б – с поворотным столом и стойкой, подвижными по одной оси, в – с неподвижным поворотным столом и крестовой стойкой, г – с подвижным по одной оси поворотно – наклонным столом

При подвижной в одном направлении стойке 1 стол 5 также перемещается по одной линейной оси координат (рис. 4.4, б). Если же стойка 1 с помощью промежуточных салазок 7 перемещается по двум взаимно перпендикулярным осям, то поворотный стол 5 выполняется неподвижным (рис. 4.4, в). Компоновки с неподвижным или перемещающимся только по одной оси координат столом 8 используется в станках и модулях, где стол 8 является поворотно-наклонным и на нем могут обрабатываться детали с пяти сторон и под различными углами (рис. 4.4, г). Горизонтальный ГПМ для обработки деталей произвольной формы – корпусных или тел вращения показан на рис. 4.5. На неподвижной стойке 1 в вертикальном направлении перемещается бабка 2 с выдвижным шпинделем 3, а подвижный в перпендикулярном оси шпинделя направлении стол 5 перемещается по горизонтальной оси. Такой модуль служит для сверлильно-фрезерно-расточной обработки вращающимся инструментом и для токарной обработки деталей, закрепленных на столе-спутнике 4 не вращающимся инструментом (установленным в тот же шпиндель 3 и зафиксированным относительно корпуса шпиндельной бабки). Вертикальные ГПМ. Вертикальный ГПМ с неподвижной стойкой 2 (рис 4.6), вертикально перемещающейся шпиндельной бабкой 1 и крестовым столом 3 на салазках 4. Стол станка со столом-спутником 5имеет, как правило, удлиненную форму, размеры которой соответствуют отношению длины к ширине плоских деталей. Кроме того, вертикальная компоновка удобна для обработки небольших удлиненных деталей произвольной формы (в том числе типа тел вращения), закрепляемых в накладных поворотных вокруг горизонтальной оси столах.

Рисунок 4.5 – ГПМ  с поворотным вокруг горизонтальной оси столом для обработки деталей произвольной формы Рисунок 4.6 – Вертикальный ГПМ  с неподвижной стойкой и крестовым столом для обработки плоских деталей

 Двухстоечные вертикальные ГПМ представлены на рис. 4.7. Портал 1 может быть неподвижным (рис. 4.7, а) или подвижным вдоль неподвижной плиты-стенда 7 (рис. 4.7, б). При неподвижном портале (см. рис. 4.7, а) стол 3 перемещается по одной оси координат (вдоль длинной стороны), на нем может устанавливаться стол-спутник 4. Шпиндельная бабка 5 расположена на поперечине 2 и перемещается по ней в горизонтальном направлении, перпендикулярном направлению перемещения портала или стола. Поперечина 2может быть неподвижной (при этом она является частью портала) или иметь установочное перемещение вдоль оси шпинделя. При неподвижной поперечине (см. рис. 4.7, б) по оси координат Z перемещается шпиндельная бабка, расположенная на салазках 6, перемещающихся по поперечине 2.

Рисунок 4.7 – Вертикальные двухстоечные ГПМ для обработки корпусных и плоских деталей: а – с подвижными столом и поперечиной, б – с подвижным столом

На рис. 4.3 – 4.7 обозначены принятые в нормативных документах направления осей координат, по которым перемещаются рабочие органы станков. Значительная часть модулей имеет одностоечную компоновку с неподвижным бесконсольным, крестовым или продольно-подвижным (по координате X) столом. При этом, как правило, используется стойка портального типа, по которой вертикально  перемещается шпиндельная бабка с жестким неподвижным шпинделем. Разделение перемещений стола и стойки по одной линейной координате в станках способствует повышению точности позиционирования, так как отсутствуют консольные участки, и нет взаимного влияния подвижных по осям Х и Z (Y) узлов. Появляется также возможность увеличения длины стола и его перемещения по координате Х, что необходимо при обработке длинномерных деталей. Уменьшение числа координат, по которым перемещается стол, приводит так же к улучшению условий сбора и отвода стружки, стыковки с устройствами автоматической смены обрабатываемых заготовок, т.е. облегчается встраиваемость модулей в ГПС. В связи с этим в последнее время шире стали применяться ГПМ с крестовой стойкой, даже при небольших размерах рабочей поверхности столов. Компоновки с неподвижным или перемещающимся по одной линейной координате столом, которые ранее применялись в основном только в двухстоечных портальных станках, в настоящее время используются и в большинстве горизонтальных модулей. В модулях малых типоразмеров достаточно широко используется поворотный вокруг горизонтальной оси стол (т.е. стол с вертикальной рабочей поверхностью) шириной до 400…500 мм. В таких модулях удачно решается проблема отвода стружки и СОЖ, что является весьма важным для работы в режиме “безлюдной” технологии. Двухстоечные ГПМ со столом шириной 1000 мм и более применяют для обработки крупных деталей. Следует отметить, что станки с подвижным порталом при одинаковых размерах стола существенно легче, чем станки с подвижным столом.

Рисунок 4.8 – Структура ГПМ

Структура ГПМ. На рис. 4.8 представлена структура ГПМ, в состав которого помимо станка входят дополнительные устройства и приспособления для реализации следующих основных функций:

  •    автоматизации переналадки, осуществляемой в результате наличия устройств автоматической смены инструментов и заготовок с накопителями значительной емкости, повышенного объема памяти для управляющих программ (УП) и автоматического вызова необходимой УП по коду обрабатываемой детали;
  •   самодиагностирования с помощью устройства ЧПУ, которое сообщает диагностическую информацию как от датчиков, расположенных на станке, так и всех компонентов самого управляющего устройства, и реагирует на нее заранее запланированными (алгоритмизированными) действиями, а также индикатирует возникшие аномалии;
  •    автоматизации контроля технологического процесса: стойкости, износа или повреждения инструментов, точности обработки, величины нагрузок приводов рабочих органов, последовательности работы силового электрооборудования и времени протекания процессов;
  •    поддержания непрерывного функционирования модуля путем автоматической подачи заготовок в необходимых количествах, инструментов-дублеров и их автоматического ввода в работу, автоматического поднастраивания инструментов по результатам контроля обрабатываемых поверхностей, поддержания заданных параметров работы систем и механизмов станка, адаптации режима обработки применительно к условиям процесса резания.

Необходимыми компонентами для создания ГПМ являются надежные многоцелевые станки, современная вычислительная техника, измерительные преобразователи (датчики) для контроля различных параметров и размеров и соответствующее программное обеспечение.

Общий вид токарного ГПМ Рисунок 4.9 – ГПМ для обработки деталей типа тел вращения

ГПМ для обработки деталей типа тел вращения На рис. 4.9 показан ГПМ и его общий вид, выполненный на базе двухшпиндельного токарного станка для обработки деталей типа тел вращения. В состав ГПМ входят станок 1, оснащенный автоматизированными зажимными патронами для крепления заготовок, и магазином 2 инструментов с устройством 4, для их автоматической замены (при износе, поломке). Промышленный робот, оснащенный четырьмя манипуляторами 5, предназначен для автоматической смены заготовок 6. Он может производить смену в двух шпинделях: снять обработанные детали и установить новые заготовки, взятые с поддонов 9 транспортно-накопительной системы 8, оснащенной манипуляторами 7 и 10 для перемещения поддонов, может устанавливать заготовки на призмы поворотного стола 11, где они кантуются и одновременно контролируются, что позволяет сократить вспомогательное время. Устройство 4и промышленный робот перемещаются вдоль станка по порталу 3.

Рисунок 4.10 – Горизонтальный ГПМ для обработки корпусных деталей

ГПМ для обработки корпусных деталей средних размеров На рис. 4.10 показан горизонтальный ГПМ для обработки корпусных деталей средних размеров. Одностоечный многооперационный станок с подвижными, по одной линейной координате, шпиндельной бабкой 1, стойкой 12 и поворотным столом 2 связан перегрузчиком 3 с накопителем 6 столов-спутников 5. Накопитель 6 на дополнительной позиции 4 производит смену обрабатываемых деталей; она стыкуется с общей транспортной системой, если модуль встраивается в ГПС. Станок оснащен двумя инструментальными магазинами 14,15 и поворотным устройством 8 с тремя дополнительными магазинами 7, 9, 10, которыми можно заменять магазин 15, что существенно увеличивает общую емкость инструментальной системы и количество инструментов-дублеров для замены изношенных инструментов. Для отвода стружки служит автоматически действующий транспортер 11. Модуль вместе с накопителем имеет надежное, кабинетного типа ограждение, показанное тонкими линиями. Он управляется с помощью устройства ЧПУ 13, которое при встраивании модуля в ГПС стыкуется с управляющей машиной высшего ранга. Емкость накопителя столов-спутников зависит от трудоемкости обрабатываемых деталей и должна обеспечивать загрузку модуля в течение не менее чем двух смен, а его конфигурация определяется конкретными условиями производства. Емкость инструментальной системы зависит от номенклатуры обрабатываемых поверхностей на деталях, закрепленных для обработки на данном модуле, и от количества инструментов, подвергающихся интенсивному износу или частой поломке. В крупных станках чаще используются не дисковые, а цепные инструментальные магазины. Если модуль эксплуатируется в составе ГПС, то накопитель столов-спутников может быть сохранен в той или иной форме как буферный, но может и отсутствовать в зависимости от принципа построения общей транспортной системы.

Гибкие производственные модули