Проектирование автоматизированнь2х станков и комплексов (Проектирование автоматизированнь1х станков и комплексов Том 2 МГТУ)

Проектированиеавтоматизированнь1хстанков и комплексовВ двух томахПод редакцией П.М ЧернянскогоТом2Допущено Учебно-методическим объединением вузовпо университетскому политехническому образованиюв качестве учебника для студентов высших учебных заведений,обучающихся по направлению «Технологические машиныи оборудование» и специШiьности «Проектированиетехнических и технологических комплексов»2-е издание, исправленноеи~мтмосrво ~MiiГYМосква2014УДК621.9.06.001.63(075.8)ББК 34.63-5-02.я2П79Авторы:В.М Утенков, ГН. Васильев, Б.М Дмитриев, В.В. Додонов, В.Б.

Мещерякова,В. Т. Рябов, В. С. Стародубов, П.Г. ТимофеевРецензенты:кафедра «Автоматизированные станочные системы и инструменты»МГТУ «МАМИ» (д-р техн. наук, проф. Ю.В. Максимов,канд. техн. наук, проф. В.А. Михайлов);д-р техн. наук, проф. ПМ КузнецовПроектирование автоматизированных станков и комплексовП79учебникМ.: в 2 т. / под ред. П. М.

Чернянского. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014.ISBN 978-5-7038-3809-92-е изд., испр.:-т. 2. - 303, [1] с. : ил.ISBN 978-5-7038-3811-2 (Т. 2)Во втором томе учебника рассмотрены вопросы проектирования и управ­ления, микроэлектронные устройства, а также методы испьпаний автоматизи­рованных станков и комплексов. Большое внимание уделено выбору, проекти­роваmпо и эксплуатации систем ЧПУ, подготовке управляющих программ, оп­тимизации и средствам автоматизированного проектирования.Содержание учебника соответствует курсам лекций, читаемых авторами вМГТУ им. Н.Э. Баумана.Для студентов вузов, обучающихся по направлению «Технологическиемашины и оборудование» и специальности «Проектирование технологическихкомплексов». Может быть полезен преподавателям и инженерам, работающимв области станкостроения.УДК 621.9.06.001.63(075.8)ББК 34.63-5-02.я2ISBN 978-5-7038-3811-2 (Т.

2)ISBN 978-5-7038-3809-9© Оформление. ИздательствоМГТУ им. Н.Э. Баумава,20149.ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМАТОВИ АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ9.1.СТРУКТУРА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ОБОРУДОВАНИЯОдной из важных задач в области создания современного металлорежу­щего оборудования является выбор оптимальной структуры многопозицион­ных автоматов и автоматических линий. Под структурой рабочей машиныобычно подразумевают совокупность элементов и систем, включенных в еесостав, с определенным характером их взаимодействия. От структуры много­позиционных автоматов и автоматических линий существенно зависят ихпроизводительность и другие технико-экономические показатели.Многопозиционные станки и автоматические линии выполняют в видеагрегатированных машин последовательного, параллельного или смешанногодействия. Теоретические основы создания такого вида оборудования разра­ботаны проф.

Г.А. Шаумяном. Им же сформулированы закономерности эф­фективного конструирования многопозиционных: машин, названные мето­дами агрегатирования. Термин «агрегатированная машина» в данном случаеблизок по смыслу к термину «скомпонованная машина».Методпоследователыюгоагрегатированияпредусматриваетделениеобъема цикла обработки на элементы, которые выполняются одновременнона нескольких позициях:, что приводит к уменьшению времени цикла обра­ботки и росту производительности оборудования. При параллельном агрега­тировании число позиций увеличивают в целях одновременной обработкинескольких одинаковых изделий или их элементов. В этом случае рост про­изводительности обеспечивается благодаря увеличению количества обрабо­танных: изделий за цикл, который остается постоянным.

Смешанное агрега­тированиепредусматриваетвозможность одновременногоприменения по­следовательного и параллельного агрегатирования.Эти методы построения автоматов и автоматических линий широко рас­пространены в производстве машиностроительной и приборостроительнойпродукции. Они дополняют друг друга и дают возможность варьироватьструктуру конструкции, т. е. количество объединяемых: на каждом станкеэлементарных операций и последовательность их выполнения. Разнообразиеразмеров и форм изготовляемых деталей, а также технологические требова­ния позволяют иметь большое количество структурных схем оборудования.При выборе оптимального варианта необходимо учитывать производитель-49.Основы проектирования автоматов и автоматических линийность, точность, надежность и стоимость оборудования, себестоимость изго­товления деталей и другие показатели.9.2.

АВТОМАТЫ И АВТОМАТИЧЕСКИЕ ЛИНИИПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯВ машинах последователыюго действия концентрируются разноименныеоперации технологического процесса. Машина имеет один технологическийкомплект инструмента, рассредоточенный поqрабочим позициям. Конструк­тивным признаком машин последовательного действия является наличиестационарных рабочих зон-позиций, оснащенных необходимыми меха­низмами и инструментами.

Последовательно перемещаясь из позиции в по­зицию, из одной рабочей зоны в другую, каждая заготовка получает необхо­димый объем технологического воздействия. При этом окончательное фор­мирование качества детали происходит только на последней, выпускаемойпозиции.Различают машины дискретного и непрерывного последовательного дей­ствия. У первых транспортные перемещения заготовок дискретны (из пози­ции в позицию), во время обработки они закреплены и могут совершать лишьвращательные движения,а все движения подачи осуществляются механиз­мами рабочих ходов с инструментами.

У вторых транспортные перемещениянепрерывны, а заготовки равномерно перемещаются через рабочие зоны ми­моинструментов,которыесовершают,какправило,лишьвращательныедвижения. По такой схеме построены, например, многие плоскошлифоваль­ные и бесцентрово-шлифовальные автоматы, работающие на проход.Машины последовательного действия имеют различные конструктивно­компоновочные формы. Так, при малом числе позицийqв автоматах болеерационально не линейное, а круговое расположение позиций, когда заготовкиустанавливают на круглом столе вертикально или горизонтально. Обработкуна всех позициях, а также загрузку и съем проводят во время остановки сто­ла, после чего следует его поворот, обеспечивающий необходимое транс­портное перемещение заготовки из позиции в позицию.

Цикл изготовлениядетали соответствует полному обороту стола, закрепление и открепление за­готовки выполняется один раз в загрузочно-разгрузочной позиции. Времярабочего цикла(9.1)Т = lp.x + lx.x =!ост+ !лов,где tp.x -время выполнения рабочих ходов; fx.x -стых ходов; fост-длительность стояния стола; !ловвремя выполнения холо­-длительность поворотастола.При остановке стола производятся все рабочие ходы, а также быстрыеподводы и отводы инструментов, с которыми совмещены во времени загруз­ка и зажим, открепление и съем. Поворот столалостого хода.-несовмещенное время хо­9.2.

Автоматы5и автоматические линии последовательного действияПо такой схеме построены токарные многошпиндельные автоматы и по­луавтоматы вертикального и горизонтального типа, многопозиционные агре­гатные станки, сборочные, контрольные и другие автоматы. При большемчисле позиций(q > 8)их круговая компоновка на столе становится нерацио­нальной, так как большая площадь в центре стола остается неиспользован­ной. В этом случае применяют линейную компоновку позиций, а обработкупроводят в стационарных приспособлениях на рабочих позициях.Для дискретных транспортных перемещений используют шаговые кон­вейеры. В прямоточных машинах непрерывного действия перемещение заго­товок выполняют цепными или валковыми устройствами.Недостаток схемы последовательного действия-ее малая надежность,так как любой отказ механизма, инструмента, органов управления приводит котказу всей системы. Поэтому сложные системы принято делить на участки(секции)и устанавливать межоперационные накопители.

Тогда при отказекакого-либо участка остановится только он, другие будут работать в накопи­тель или из накопителя. Таким образом происходит компенсация несовпада­ющих во времени простоев, повышение производительности и надежностисистем при тех же характеристиках встроенного оборудования.Условно принято системы с круговым расположением позиций относитьк многопозиционным автоматам, а с линейным -к автоматическим линиям.Важнейшей задачей расчета и проектирования машин последовательногодействия является выбор числа их позицийq,оптимальной степени диффе­ренциации и концентрации операций, что выполняется по критериям произ­водительности, надежности в работе, экономической эффективности.Ожидаемую производительностьQqоднопозиционного автомата после­довательного действия оценивают с учетом длительности рабочего цикла ивнецикловых потерь:1Qq=-----n---lp.x(9.2)+tx.x + ~)ивi +!обi=lпгде l)ин;внецикловые потери одного комплекта инструмента; п --числоi=It06 - внецикловые потери одного ком­плекта механизмов и устройств оборудования.инструментов в одном комплекте;Для определения производительностиQq автомата в зависимости от числапозиций оценим слагаемые в знаменателе формулыВремяtp.xчисле позицийстьюtp.x 0,qмашина выполняет один и тот же объем работ длительно­но число позиций обработки может быть различным.

При равно­мерной дифференциации рабочего циклаtp.x > fp.xo/q(9.2).рабочих ходов цикла определяют из условия, что при любомиtp.x = tp.xolq,при неравномерной-Qq рассчитывают для позиции, где выполнение операции проис­ходит наиболее долго.9. Основы проектирования автоматов и автоматических линий6Время fx.x холостых ходов цикла у автоматов последовательного действиябудет значительно меньше, чем у однопозиционных, так как наиболее дли­тельные операции (загрузка и зажим, открепление и съем) становятся совме­щенными и на длительность рабочего цикла не влияют.