|
|
ОглавлениеПрименение промышленных роботов. Предисловие Глава 1. Автоматизированные производственные системы и промышленные роботы Глава 2. Промышленные роботы в литейном производстве Глава 3. Промышленные роботы в автоматизации процессов нагрева и термообработки Глава 4. Автоматизация кузнечно-прессового оборудования Глава 5. Автоматизация сварки промышленными роботами Глава 6. Обслуживание металлорежущих станков Глава 7. Автоматизация сборочных операций Глава 8. Автоматизация нанесения защитных покрытий Глава 9.Роботизированный технический контроль Глава 10. Автоматизация транспортно-складских работ Глава 11. Гибкие производственные системы и заводы-автоматы Глава 12. Оценка экономической эффективности промышленных роботов Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуГЛАВА 6. ОБСЛУЖИВАНИЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ6.1. Технология, оборудование и оснасткаДетали, обрабатываемые на станках, обслуживаемых робототехническими средствами, могут быть: • в условиях массового и крупносерийного производства — любыми по размерам и массе, при условии соответствия техническим параметрам этих средств; • в условиях средне- и мелкосерийного производства — предпочтительно отобранными из числа простейших типов деталей общемашиностроительного применения, позволяющих вести группирование их по конструктивно-технологическим признакам. В условиях мелко- и среднесерийного производства такой отбор деталей позволяет применять групповую форму организации производственных процессов, типизацию технологических процессов обработки, а также использовать однородное основное и вспомогательное оборудование. Методы групповой технологии позволяют обрабатывать детали укрупненными партиями при условии их технологической однотипности. Станки в этом случае устанавливают в порядке последовательности выполняемых операций. Благодаря этому существенно повышается серийность производства и увеличивается количество однотипных деталей в группе, что во многих случаях дает возможность отказываться от классической установки станков в цехах и отделениях по видам обработки, переходить к созданию предметных участков. Создание на производстве предметных участков, на которых комплексно обрабатываются конкретные группы деталей (тела вращения типа валов, зубчатые колеса и шестерни, корпусные детали и т.д.) позволяет обоснованно выбирать наиболее обоснованные технологические процессы [16]. На рисунке 6.1 изображен график [25], характеризующий необходимость выбора конкретных технологических решении в зависимости от конструктивно-технологических параметров групп деталей. Рис. 6.1. Распределение конструктивно-технологических групп деталей в зависимости от стоимости (1) и количества однотипных деталей (5) в изделии: 2 — основные крупные корпусные детали; 3 — средние детали; 4 — мелкие детали. Рекомендации по применению оборудования для изготовления этих деталей: 6 — специализированные автоматы (массовое производство); 7 — специализированные и универсальные автоматы (массовое и крупносерийное производство); 8 — универсальные автоматы и станки с ЧПУ; 9 — операционные и многоцелевые станки с ЧПУ; 10 — многоцелевые станки с ЧПУ Из графика видно, что наиболее сложные основные корпусные детали составляют по количеству только около 10%, а по стоимости — 50% общего числа; 40% деталей относятся к группе средних и по своей стоимости составляют 30%; все остальные детали — мелкие и по своей стоимости составляют всего 20% от суммарной стоимости изделия. Величина партии (серийность) определяет и применимость средств автоматизации. По мере широкого внедрения методов групповой технологии величины партий однотипных деталей соответственно увеличиваются, что в большей степени позволяет строить предметные участки с комплексным оборудованием, установленным по технологическим линиям. При соответствующих условиях, как отмечалось, становится возможной автоматизация отдельных процессов и даже целиком участков, создание гибких производственных систем. Появляются предпосылки для применения промышленных роботов. Для них создаются условия многостаночного обслуживания, что весьма важно для процессов механообработки, характеризующихся длительным временем обработки на станках и, следовательно, требующих повышения коэффициента использования дорогостоящих средств робототехники,— очевидно, за счет группового обслуживания станков. Детали должны иметь однородные по форме и расположению поверхности для базирования и захвата, позволяющие без дополнительной выверки устанавливать детали в рабочую зону обрабатывающего оборудования, где для их базирования и закрепления должна использоваться универсальная технологическая оснастка. Конструкция детали (заготовки) должна обеспечивать возможность надежного захватывания, удержания и переноса ее с помощью ПР. При группировании деталей по конструктивно-технологическим признакам следует предусматривать минимизацию номенклатуры захватных устройств и возможность применения широкодиапазонных захватов. При переходе от обработки одной детали к другой в составе одной РТС должно быть минимальное число смен захватных устройств и переналадок ПР. Перечисленным ранее требованиям отвечают детали, относящиеся к классам 40 и 50 по классификатору [16]. Характеристики этих групп деталей с учетом рекомендуемого метода их захватывания с помощью ПР приведены в табл. 6.1 (носят рекомендательный характер). При отборе деталей, подлежащих обработке на станках, обслуживаемых роботами, следует руководствоваться правилами обеспечения технологичности конструкции деталей [1]. Кроме того, необходимо контролировать размеры и твердость для исключения поломок режущего инструмента, автоматических транспортных средств и роботов. Требования к заготовкам, подлежащим обработке на РТК станок-робот, должны быть повышенными [1]. Сварные заготовки, поковки, а также резаный прокат необходимо зачищать от заусенцев, швов и т.п. Чугунные и цветные отливки следует предварительно зачищать, удалять с них литники. Стальные заготовки из легированных труднообрабатываемых сталей и стальные отливки рекомендуется подвергать отжигу. У ответственных отливок следует контролировать размеры разметкой. Таблица 6.1 Характеристики деталей общемашиностроительного применения, рекомендуемых для обработки на металлорежущих станках в составе РТК Манипулирование деталями при обслуживании станков производят роботы и автооператоры (при работе с деталями, установленными на приспособлениях-спутниках) различных типов. Манипулирование деталями типа тел вращения (класс 40) обеспечивают роботы, оснащаемые широкодиапазонными центрирующими захватными устройствами. При необходимости роботы обеспечивают набором быстросменных захватных устройств (см. [21]). Манипулирование деталями сложных конфигураций с разнообразными формами и расположением базовых поверхностей (вилки, рычаги, кулисы, сложные корпуса и т.п.) в условиях многономенклатурной обработки требует создания специальных установочных, базирующих и захватных устройств. Применение ПР для установки-снятия со станков деталей подобных типов чаще всего экономично только в условиях массового и крупносерийного производства. Манипулирование деталями массой до 250 кг обеспечивают соответствующие модели промышленных роботов из числа, представленных в таблицах приложения 1 работы [20]. В зависимости от времени обработки и требований технологического процесса эти роботы применяют для одностаночного и многостаночного обслуживания по схемам, показанным в табл. 1.3 главы 1. При обслуживании одним роботом группы станков он выполняет и межстаночное транспортирование деталей. Для транспортирования и установки-снятия деталей массой 250— 500 кг и свыше, как правило, наиболее экономично применение цеховых подъемно-транспортных (в том числе — и робототехнических) средств. Такие детали большой массы обычно достаточно долго обрабатывают на одном станке. Поэтому для их внутрицеховой доставки со склада деталей и установки-снятия при обслуживании станков, помимо общецеховых подъемно-транспортных средств, часто применяют автоматические безрельсовые самоходные тележки-робокары, на которых устанавливают палеты-спутники, несущие корпусные детали. Перегрузку палеты-спутника с корпусной деталью на станок и снятие со станка после обработки осуществляют специальными автоматическими перегружателями, автооператорами, переталкивателями, или используют манипуляторы с ручным управлением. Требования к металлорежущим станкам, комплектующим РТК. Для комплектации РТК применяют модернизированные серийные или специально разработанные станки-полуавтоматы (прежде всего — с ЧПУ). Станки, встраиваемые в РТК, должны отвечать требованиям общим и тем, которые диктуют условия их работы в составе автоматизированного участка совместно с промышленными роботами. Основным критерием, определяющим возможность включения станков в состав РТК, является степень их автоматизации, позволяющая без серьезных конструктивных переделок посредством незначительной модернизации перевести их на работу в автоматическом режиме в комплексе с ПР, а также достаточно быстрая переналаживаемость станка. Данным требованиям отвечают станки, имеющие полностью автоматизированный цикл работы, в том числе переключение скоростей и подач, автоматизированный либо механизированный зажим изделия и оснащенные устройствами для автоматической смены инструмента (если в процессе обработки на одной операции требуется использовать несколько инструментов). Необходимо также учитывать степень автоматизации вспомогательных операций (контроль деталей, отвод и подвод заграждений, вывод стружки и пр.). Станки должны: • обеспечивать высокую производительность и (по возможности) высокий уровень концентрации и совмещения операций; • иметь максимальную унификацию отдельных узлов и комплектующих изделий, крепежной и инструментальной оснастки; • иметь автоматическую смену инструмента, совмещенную во времени с выполнением холостых ходов; • иметь условия хорошего отвода стружки из зоны резания; быть оснащены устройствами для дробления и уборки стружки. Для стыковки станков существующих моделей с ПР необходимы различные виды их модернизации: • для всех станков, включаемых в РТК,— автоматизация зажима — разжима изделий на станке, модернизация электросхемы станка, обеспечивающей связь между станком и роботом; • для станков с горизонтальными столами и вертикальных токарных — автоматизация очистки базовых поверхностей установочного приспособления или стола станка; • для всех станков, имеющих ограждение, — автоматизация перемещения ограждения или изменение его конструкции; • для токарных станков с горизонтальной осью шпинделя — автоматизация поджима детали (заготовки) к торцу патрона; • для станков фрезерно-сверлильной группы — автоматизация поджима детали (заготовки) к опорной плоскости установочного приспособления; • для станков токарной группы — оснащение станка устройством для дробления стружки; • для кругло-торцешлифовальных и шлицеобрабатывающих станков — оснащение их торцовыми или самодействующими поводковыми патронами; • для зубообрабатывающих станков — автоматизация запрессовки деталей на оправку или применение других методов базирования деталей. При создании новых станков целесообразно учесть и обеспечить все перечисленные выше требования, включая требование о разделении зон действия ПР и обслуживающего персонала. При разработке специализированного оборудования для автоматизированных станков с ЧПУ с применением ПР целесообразно: • обеспечивать свободный доступ в рабочую зону сверху или с тыльной стороны станка; • предусматривать автоматическое закрытие-раскрытие щитков, ограждающих рабочую зону станка; • разделять зоны обслуживания оператора и ПР, что позволит рабочему наблюдать за работой станка и робота и участвовать в загрузке и управлении станком (вплоть до перевода станка на ручное обслуживание), а также обеспечит безопасность обслуживающего персонала; • предусматривать возможность одновременной обработки по нескольким координатам и одновременной многооперационной обработки; • оснащать станки устройствами автоматической смены инструмента; • оснащать станки системами управления с программированием методом обучения по первой детали, что обеспечит рентабельность применения РТК при обработке деталей с партией запуска в 5—10 шт. Компоновки станков должны быть удобными для обслуживания их как операторами, так и роботами. При проектировании новых станков следует предусматривать возможность разделения рабочих зон оператора и ПР. Во всех случаях оператор должен работать в условиях, когда соблюдены требования безопасности, обеспечен удобный доступ к зоне обработки и органам управления станка. Станки целесообразно оснащать устройствами контроля размерной точности обработки деталей. Необходимо предусматривать выходы для стыковки между системами управления робота и станков, а также установку датчиков внешней и внутренней информации для контроля работы механизмов станка. В конструкциях станков необходимо обеспечивать автоматический зажим детали в патроне, центрах или захват конца детали поводком, фиксацию в автоматических тисках, на электромагнитном столе, в зависимости от вида обработки. Для правильного базирования деталей типа фланцев особенно важно обеспечить автоматический поджим заготовки к торцу патрона. Станки должны быть оснащены: • датчиками, контролирующими правильность и надежность базирования деталей в зажимных приспособлениях; • устройствами автоматического открытия и закрытия защитных экранов (щитков), ограждающих зону обработки; • устройствами обдува или обмыва под давлением базовых поверхностей устройств для закрепления заготовок (патронов, центров, тисков, столов). В системах управления станков следует предусмотреть каналы для сигналообмена с ПР о выполнении всех взаимосвязанных операций. При создании РТК особое внимание следует уделять надежности работы станков и механизмов, входящих в его состав. К отдельным видам оборудования, специально создаваемым для включения в РТК, могут предъявляться дополнительные специальные требования: например, токарные станки должны обеспечивать возможность нарезания резьбы с управлением от системы ЧПУ. В шлифовальных станках управление процессами шлифования резьбы, контурной обработкой и фасонной правкой круга должно осуществляться от системы ЧПУ. Центровые и патронно-центровые токарные станки нужно комплектовать регулируемыми автоматическими люнетами. Патронные токарные станки должны оснащаться устройствами автоматической индексации шпинделя в определенном угловом положении, что расширяет технологические возможности комплекса станок-робот, позволяя автоматизировать загрузку-выгрузку некруглых деталей и деталей малой толщины при взаимном развороте кулачков патрона станка и губок захватного устройства робота. На некоторых станках следует обеспечивать малую угловую скорость шпинделя для контроля биения заготовки с помощью ПР. В круглошлифовальных и торцекруглошлифовальных станках необходимо предусмотреть самозажимные автоматические патроны. Наилучшая компоновка для фрезерно-центровальных станков та, при которой ось движения зажимных тисков расположена под углом 60° относительно вертикальной плоскости, что дает возможность применять для их обслуживания широкую номенклатуру современных ПР, работающих в различных системах координат. Фрезерно-центровальные станки должны оснащаться системами ЧПУ, что позволит существенно поднять коэффициент использования на предприятии, а также даст возможность непосредственно встраивать их в состав автоматизированных участков с широкой номенклатурой обрабатываемых деталей. Вспомогательное оборудование, включаемое в состав РТК, и станочная оснастка обеспечивают непрерывную работу всего РТК в автоматическом цикле в течение заданного отрезка времени и включают: • транспортно-накопительные и складские устройства, обеспечивающие накопление, хранение, ориентацию, поштучную выдачу и транспортирование деталей и инструментов внутри или между РТК; • базирующие и контрольно-измерительные устройства; • средства безопасности труда и безаварийной работы оборудования и т.д. Транспортно-накопительные устройства, входящие в состав РТК, не имеют, как правило, между собой информационных связей и получают команды от основного технологического оборудования и ПР. При выборе или разработке транспортно-накопительных устройств следует учитывать способ хранения и выдачи деталей, емкость накопителей, способ ориентации и комплектации заготовок на начальной позиции РТК. Необходимо обеспечивать сопряжение транспортной системы РТК с общезаводским и внутрицеховым транспортом. В транспортно-складской системе могут быть использованы устройства, выполняющие активные функции по обеспечению транспортирования или только изменения пространственной ориентации деталей, а также устройства, выполняющие только пассивные функции хранения заготовок и полуфабрикатов. К устройствам, выполняющим активные функции, относятся конвейеры, автоматические магазины и т.п. Складские устройства, выполняющие пассивные функции, как правило, представляют собой простейшую конструкцию с установленными в определенном порядке ложементами, на которых размещаются детали. Внимание! Авторские права на книгу "Применение промышленных роботов. Учебное пособие" (Козырев Ю.Г.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||
