10-11-2021-Лекции_13_15_автоматизированные_станки (Лекция Иванов В.А.)

Лекция 13

Автоматы и линии параллельного действия

В машинах параллельного действия концентрируются одноименные операции технологического процесса. Поэтому в p позициях имеется p одинаковых комплектов инструментов, при этом каждая заготовка проходит только через одну рабочую позицию. Не следует путать параллельность и одновременность действия. Как известно, параллельность в работе означает, что в различных местах выполняется одна и та же работа, независимо от того, делается это одновременно или со смещением по фазе. Во многих машинах, тем более линиях параллельного действия, обработка на различных позициях производится неодновременно – это не мешает им быть системами параллельного действия.

Как и машины последовательного действия, машины параллельного действия по характеру транспортных перемещений деталей могут быть дискретного или непрерывного действия.

В дискретных машинах параллельного действия (рис.9.7) обработка заготовок и их транспортирование разделены во времени, комплекты инструментов действуют в стационарных рабочих зонах. Исходным вариантом является однопозиционная машина, которую можно рассматривать как частный случай машины параллельного действия с числом позиций p =1 (рис.9.7, а).

Рис.9.7 Схемы дискретных машин параллельного действия

Цикл работы, идентичный для всех машин дискретного действия с любым числом p, складывается из подачи заготовки в позицию, ее закрепления, обработки и выдачи готовой детали. Объединение позиций конструктивно в единой машине параллельного действия (рис.9.7, б) позволяет по сравнению с однопозиционными машинами сократить занимаемую площадь и в ряде случаев упростить конструкцию двигательных, приводных, и управляющих механизмов. Однако в этом случае (при одинаковой длительности рабочих, холостых ходов и рабочего цикла в целом) производительность будет ниже вследствие того, что любой отказ механизма или инструмента приводит, как правило, к отказу всей системы, состоящей из p независимо работающих машин. Известны машины параллельного действия с расположением позиций по окружности на неподвижном столе (рис.9.7, в), чем достигается компактность, удобное расположение привода в центре машины. Цикл работы на отдельных позициях может быть смещен по фазе, что позволяет при ручной загрузке избежать потерь, обусловленных ожиданием оператора.

В автоматических линиях параллельного действия с дискретным характером работы (рис.9.7, г) едиными являются все элементы транспортно-загрузочных систем: конвейеры-подъемники 1, конвейеры-распределители 2, подающие 3 и отводящие 4 устройства к параллельно работающим автоматам 5, отводящие конвейеры 6, магазины-накопители 7 и т.д. При этом в отличие от многопозиционных автоматов параллельного действия простои на отдельных позициях автоматической линии не сказываются на общем (суммарном) ее простое.

Машины непрерывного параллельного действия конструктивно подразделяют на роторные и конвейерные. Их отличительным признаком является то, что заготовки непрерывно перемещаются, совместно с инструментальными блоками и вся обработка проводится в процессе транспортировки. Последнее характерно и для машин непрерывного последовательного действия, однако в этом случае технологические механизмы и инструменты располагаются в стационарных рабочих зонах, обрабатываемые детали подходят по очереди ко всем инструментам, а скорость транспортировки является одновременно и скоростью рабочей подачи.

Роторная машина (рис. 9.12, а) обычно содержит три ротора: загрузки 1, рабочий (технологический) 2 и выгрузки 3.

Рис. 9.8, а. Структура роторной машины

Транспортировка, передача и обработка заготовок осуществляется в захватных устройствах, в которых можно зажимать заготовки только круглого или прямоугольного сечения. В захваты ротора загрузки заготовки подают из загрузочного устройства, смонтированного над этим ротором и вращающимся синхронно с ним. Из ротора загрузки в рабочий ротор заготовки передаются на ходу в процессе синхронного перемещения захватов по соприкасающимся траекториям. Поэтому линейные скорости всех роторов должны быть одинаковыми. Все позиции рабочего ротора имеют одни и те же инструментальные блоки. При совместном транспортировании инструменты подходят к заготовке и технологическая обработка происходит при повороте рабочего ротора на угол α. Затем следует отвод инструментов, разжим деталей, передача их в ротор выгрузки и выдача. Таким образом, в отличие от автоматов непрерывного последовательно действия, где технологический процесс производится также непрерывен и все инструменты участвуют в работе, в роторных машинах каждый инструмент используется дискретно лишь во время поворота ротора на угол α. Остальную часть оборота β = 360 º - α инструменты проходят в отведенном состоянии. Длительность Т рабочего цикла роторной машины соответствует одному обороту рабочего ротора, в течение которого выдается p деталей. Длительность рабочих и холостых ходов цикла пропорциональна соответствующим углам поворота:

; ; . (9.6)

Вопросы

1. Принцип работы станков роторного типа?

2. Что означает термин «число потоков»?

3. Что означает термин «коэффициент дифферециализации»?

4. Какие роторы используют в автоматической линии?

5. Различные или одинаковые инструменты используют в позициях ротора?

Лекция 14

Конвейерные машины (рис. 9.12, б) применяют при большом числе позиций p.

Рисунок 9.8, б Структурная схема конвейерной машины параллельного действия

В каждой рабочей машине параллельного действия находится p комплектов одинаковых механизмов и инструментов, которые имеют собственные внецикловые потери по инструменту и оборудованию. С учётом того, что при каждом отказе останавливается вся машина, формула для вычисления производительности автомата параллельного действия имеет вид

.(9.7)

Таким образом, производительность автоматов параллельного действия в зависимости от параметра p имеет монотонный характер – чем больше позиций, тем выше производительность.

В автоматических линиях параллельного действия все встроенные однопозиционные автоматы работают независимо. Пренебрегая потерями транспортной системы, получим

. (9.8)

Типичным представителем металлорежущих станков автоматов параллельного действия являются вертикальные многошпиндельные токарные полуавтоматы c управлением от распределительного вала. Схема работы такого полуавтомата показана на рис. 9.9,а. Карусель 1 полуавтомата с расположенными по окружности рабочими шпинделями и индивидуальными для каждой позиции суппортами 2 медленно поворачивается относительно основания 5 вокруг колонны 4 и установленной на ней группы кулачков 3. Обработка заготовки от начала до конца производится на одной позиции и только одной группой инструментов за время почти полного оборота карусели.. Съем готовой детали и установка заготовки производятся на этих полуавтоматах или на ходу (рис. 9.13, б) во время прохождения зоны загрузки или с остановкой в данной позиции (рис. 9.13, в).

а

Рис. 9.9 Схема работы вертикального многошпиндельного автомата параллельного действия (а) с непрерывным вращением карусели (б) и с остановкой в позиции загрузки заготовки и выгрузки готовой детали (в)

В последнем варианте в позиции (зоне) загрузки шпиндель не вращается, а суппорт отходит в верхнее положение. Для облегчения условий работы в этой зоне предусматривается специальное подъемное устройство.

Современными представителями станков с ЧПУ, где используют параллельную обработку, являются 2-х шпиндельные вертикальные токарные станки и многошпиндельные станки сверлильной группы. На 2-х шпиндельных вертикальных токарных станках фирмы EMAG (Германия) мод.VSC-TWIN в отличие от станков с управлением от распределительного вала одновременная обработка 2-х деталей выполняется синхронно.

Автоматические линии параллельного действия представляют собой систему из параллельно работающих однопозиционных автоматов, объединённых системой автоматической транспортировки изделий. При большой длительности выполнения технологической операции, выполняемой на конвейерной машине, и при очень большом числе позиций p, такую машину часто называют автоматической линией параллельного действия (пищевая промышленность, фармакология, термообработка).

Циклограмма работы станка последовательного действия (для Лекций 9-12)

Циклограмма работы станка параллельного действия (для рис.9.9)

Вопросы

1. Каков принцип действия вертикального многошпиндельного автомата параллельного действия?

2. Производят ли сегодня многошпиндельные станки сверлильной группы?

3. Особенность конвейерной машины по сравнению с роторной?

4. Как выглядит циклограмма вертикального многошпиндельного автомата параллельного действия?

5. В каких отраслях наиболее применимы автоматы роторного типа?

Лекция 15

Автоматы и линии последовательно-параллельного действия

Машины последовательно-параллельного действия являются наиболее сложными многопозиционными системами как в конструктивном, так и в структурном отношении. В них концентрируются как одноименные так и разноимённые операции. Для таких машин характерно наличие нескольких параллельных потоков обработки p, в каждом из которых деталь последовательно проходит через q рабочих позиций. На рис. 9.10 показана возможность работы многопозиционного автомата с настройкой на различные значения параметров p и q.

а б

Рис.9.10 Структура 6-и позиционных автоматов последовательно-параллельного действия

а) p=2, q=3 б) p=3, q=2

Примером станков с ЧПУ, где реализована концепция последовательно-параллельного действия являются 2-х шпиндельные вертикальные токарные станки фирмы EMAG (Германия) мод.VSC-DUO.

Автоматические линии последовательно-параллельного действия выполняются или как линии из автоматов дискретного последовательного действия, работающие параллельно (рис. 9.15,а) или как линии из автоматов параллельного действия, работающие последовательно (рис. 9.15,б). Приведённые на этих рисунках линии имеют одинаковую структуру - p=4, q=4.