КП Неумержицкий (Пояснительная записка)

Посмотреть архив целиком


Содержание:

  1. Введение 3

  2. Станок мод. ИР500МФ4 5

    1. Техническая характеристика станка 5

    2. Устройство ЧПУ 6

    3. Компоновка, основные механизмы и движения в станке 7

    4. Кинематика станка 8

    5. Механизм смены инструмента 12

  3. Заготовка и деталь 14

    1. Способ получения заготовки 14

    2. Базирование и закрепление заготовки на станке 14

    3. Чертеж заготовки 15

    4. Чертеж детали 16

  4. Транспортно-накопительная система 17

    1. Описание тактового стола 17

  5. Напольный промышленный робот 18

    1. Техническая характеристика робота 18

    2. Основные механизмы робота 19

    3. Захватное устройство робота 22

  6. Выбор инструмента 24

  7. Расчетная часть 25

    1. Расчет режимов резания 25

    2. Расчет шпинделя станка на прочность и жесткость 29

    3. Расчет схвата руки ПР 31

  8. Список литературы 34

  9. Графическая часть:

    1. Лист 1. Компоновка РТК (формат А1).

    2. Лист 2. Шпиндельный узел станка (формат А1).

    3. Лист 3. Технологические наладки (формат А2).

    4. Лист 4. Схват руки ПР (формат А2).

1. Введение


Автоматизация производства в машиностроении представляет собой самостоятельную комплексную проблему. Ее решение направлено на создание нового совершенного оборудования, технологических процессов и систем организации производства, функционирование которых неразрывно связано с улучшением условий труда, ростом качества продукции, сокращением потребности в рабочей силе и с систематическим повышением прибыли.

Эффективность автоматизации прямо зависит от того, насколько рационально организован производственный процесс в целом, как комплексно и полно на всех звеньях технологической цепочки внедрены средства автоматизации, от того, насколько принятая система организации и управления производством позволяет принимать решения на низшем уровне (в целях ликвидации внеплановых простоев). Автоматизация требует рассматривать производственный процесс как единую систему.

Отработка технических решений по созданию автоматизированных технологических комплексов, по-видимому, должна вестись, прежде всего, применительно к серийному производству (оно составляет до 40 % общемашиностроительного производства), поскольку они могут быть применены также в массовом и крупносерийном производстве. Очевидно, что по мере совершенствования технических решений, разработанных для условий серийного производства, внедрения новых исходных средств автоматизации и элементной базы, появится возможность их использования и для автоматизации мелкосерийного производства. Таким образом, принятое направление на развитие автоматизации в серийном производстве не только будет способствовать подъему производительности труда в этой области, но и окажет существенное влияние на уровень мелкосерийного и массового производства.

Появление и развитие промышленных роботов, безусловно, явились одним из крупнейших достижений науки и техники последних лет. Они позволили расширить фронт работ по автоматизации технологических и вспомогательных процессов, открыли широкие перспективы создания автоматических систем машин для гибкого, переналаживаемого производства.

Одной из основных причин разработок и внедрения роботов является экономия средств. По сравнению с традиционными средствами автоматизации применение роботов обеспечивает большую гибкость технических и организационных решений, снижение сроков комплектации и запуска в производство автоматизированных станочных систем. По предварительным данным, использование роботов для автоматической установки и снятия деталей позволяет рабочему обслуживать от четырех до восьми металлорежущих, станков.

С экономическими вопросами, возникающими при применении роботов, тесно связан и социальный аспект их использования. При определении целесообразности применения роботов в том или ином случае (особенно при необходимости замены рабочего на участках с опасными, вредными для здоровья условиями труда) превалирующими должны быть интересы человека, его безопасность и удобство работы. Необходимо также учитывать и фактор непрерывного роста уровня общеобразовательной и специальной подготовки трудящихся. Роботы должны освободить человека от выполнения бездумной механической работы и скомпенсировать потребность в низкоквалифицированном труде. Таким образом, применение роботов в дальнейшем должно оказать существенное влияние (в числе прочих факторов научно-технической революции) на социальную структуру общества.

2. Станок мод. ИР500МФ4


Станок предназначен для сверления, зенкерования, развертывания, растачивания отверстий в корпусных деталях, фрезерования по контуру, нарезания резьб метчиками. Помимо автоматической смены инструментов станок имеет автоматическую смену столов-спутников. Станок имеет трехкоординатную контурно-позиционную систему управления для вертикального перемещения шпинделя перпендикулярно к оси перемещения стола и параллельно оси шпинделя перемещения стойки со шпиндельной бабкой.


2.1. Техническая характеристика станка


Наибольший диаметр растачиваемых отверстий

125 мм

Наибольший диаметр сверления в стали средней твердости

40 мм

Максимальный диаметр торцевой фрезы

125 мм

Внутренний конус шпинделя (по ГОСТ 15945–70)

50; 7/24

Размеры рабочей поверхности стола

500 × 500 мм

Максимальное поперечное перемещение подвижного стола

800 мм

Максимальное вертикальное перемещение шпиндельной бабки

500 мм

Максимальное продольное перемещение стойки

500 мм

Частота вращения шпинделя

21–3000 об/мин

Число ступеней частот вращения

89

Подача стола, шпиндельной бабки, стойки

1–2000 мм/мин

Скорость быстрых перемещений подвижных узлов

до 10 000 мм/мин

Наибольшая сила подачи стола

8000 Н

Наибольшая сила подачи бабки

4000 Н

Наибольшая сила подачи стойки

8000 Н

Число инструментов в магазине

30

Габаритные размеры станка (длина × ширина × высота)

6000 × 3750 × 3100 мм

Масса станка

1125 кг

2.2. Устройство ЧПУ


Устройство ЧПУ, используемое в станке, – комбинированное с линейной и круговом интерполяцией. Станок укомплектован разными устройствами ЧПУ и от этого зависит дискретность задания перемещений, но в среднем она составляет 0,002 мм. Число управляемых координат (из них одновременно) 3(2). Имеется 79 корректоров (эта цифра меняется в разных типах устройств ЧПУ). Ввод программы с перфоленты (код ISO, EUA) или от ЭВМ; считывание с перфоленты – фотоэлектрическое, отрабатываются автоматические циклы по ISO. Некоторые из устройств ЧПУ, работающих со станком, имеют диагностику неисправностей механических, электрических, электронных и гидравлических систем станка.

2.3. Компоновка, основные механизмы и движения в станке


По направляющим станины 9 (рис. 1) перемещается в продольном направлении стопка 4 (подача по оси Z). Шпиндельная бабка 3 бесконсольная, расположена внутри стойки и имеет вертикальную подачу по осп Y. Поворотный стол 1 получает поперечную подачу по оси X'. На верхнем торце стойки расположен магазин 6, из которого инструмент передается в шпиндель автооператором 5. Жесткий шпиндель и базовые детали с большим числом ребер обеспечивают высокую жесткость и виброустойчивость.

Двухпозиционный поворотный стол 7 значительно сокращает время смены заготовок. Пока на спутнике 2 ведется обработка одной заготовки, другую устанавливают на столе-спутнике 5. После окончания обработки спутник 2 автоматически передвигается вправо на стол 7, который после этого поворачивается на 180°. Спутник 8 с заготовкой поступает па поворотный стол 1 для обработки, обработанная же деталь снимается со спутника 2 и вместо нее закрепляют следующую заготовку.


Рис. 1. Общий вид станка

2.4. Кинематика станка


Главное движение шпиндель III (рис. 2) получает от регулируемого электродвигателя постоянного тока M1 (N = 14 кВт, n = 1000 мин-1) через двухступенчатую коробку скоростей. Изменение частоты вращения шпинделя производится в пределах 1000–3150 мин-1 при постоянной мощности и 21–1000 мин-1 при постоянном моменте. Блок Б1 переключается гидравлически. С блока зубчатых колес = 33, = 66 крутящий момент на шпиндель передается через зубчатую муфту, таким образом шпиндель полностью разгружен от изгибающих сил, возникающих от приводных колес.


Рис. 2. Кинематическая схема станка


Зажим инструмента происходит от тарельчатых пружин, отжим – гидроцилиндром. Для того чтобы пазы оправки и шпинделя для шпонок совпадали, нужно шпиндель и оправку предварительно сориентировать. Для этого в станке имеется механизм угловой ориентации (рис. 2). При подаче масла в бесштоковую полость гидроцилиндра 1 происходит фиксация шпинделя, при этом шток через рычаг 7 прижимает ролик 8 к диску ориентации 9, жестко связанному со шпинделем. В положении, указанном на схеме, планка 2 заставляет сработать бесконтактный выключатель 3, обеспечивающий снижение скорости вращения и остановку шпинделя. При попадании ролика 8 в паз диска 9 происходит фиксация диска и шпинделя в определенном угловом положении. Для расфиксации масло из левой полости цилиндра сливается и поршень со штоком перемещаются влево пружиной 6. Конечные выключатели 4 и 5 контролируют фиксацию и расфиксацию шпинделя.


Рис. 3. Механизм угловой ориентации шпинделя


Подачи (см. рис. 3) стойки, шпиндельной бабки, стола, осуществляются от высокомоментных двигателей с постоянными магнитами М2, МЗ, М4 (= 2,8 кВт; n = 1500 мин-1). Ходовые винты качения IV, V, VI соединены с электродвигателями напрямую через специальные сильфонные муфты 4 (рис. 4), обладающие высокой крутильной жесткостью и допускающие некоторую несоосность и перекос вала двигателя 2 и ходового винта 8. Регулировка муфты осуществляется натяжкой конических втулок 3 и 5 при помощи винтов 1. В опорах винтов качения всех приводов подач установлены прецизионные подшипники 9, обладающие высокой нагрузочной способностью и жесткостью. Предварительный натяг в подшипниках создается гайкой 7 до исключения зазора. Гайка 7 стопорится винтом 6.


Рис. 4. Привод подач станка


Направляющие всех подвижных механизмов имеют смешанное трение: боковые и нижние направляющие выполнены на опорах качения, лицевые направляющие скольжения выполнены из полимерного антифрикционного материала.

Приводы подач комплектуются датчиками обратной связи типа индуктосин или резольвер. При комплектации с резольвером станок имеет класс точности Н и обозначается ИР500МФ4.

Поворотный стол (см. рис. 2) получает вращение от высокомоментного электродвигателя М5 (= 2,8 кВт, n = 1500 мин-1) через червячную пару = 1– 72. Перед поворотом от гидросистемы происходит расцепление двух зубчатых полумуфт z = 72 муфты М1 с торцовыми зубьями треугольного профиля. После поворота происходит сцепление зубчатых муфт и зажим стола.

Гидросистема станка обеспечивает уравновешивание шпиндельной бобки, переключение блока зубчатых колес в шпиндельной бабке, отжим инструмента в шпинделе, ориентацию шпинделя, фиксацию магазина, работу механизмов автооператора, отжим-зажим поворотного стола, столов-спутников, автоматическую смену столов-спутников.


2.5. Механизм смены инструмента


Механизм смены инструмента состоит из магазина вместимостью 30 инструментов и автооператора. Цикл смены инструмента происходит в следующем порядке: 1) магазин поворачивается для поиска инструмента; 2) автооператор делает ход вверх, захватывает инструмент за оправку и, выдвигаясь вдоль оси, вытаскивает оправку из гнезда, затем перемещается вниз и назад вдоль оси; 3) шпиндельная бабка движется вверх в позицию смены инструмента; автооператор в конце хода захватывает отработавший инструмент; 4) происходит смена инструмента, для этого автооператор совершает ход вперед, поворот на 180°, ход назад; 5) шпиндельная бабка опускается в рабочую позицию, а автооператор переносит отработавший инструмент в свое гнездо магазина; 6) автооператор опускается, чтобы не мешать повороту магазина при поиске следующего инструмента. Так как большая часть перечисленных действий происходит в период обработки, то непосредственно на смену инструмента в шпинделе затрачивается 6 с.

Магазин, получает вращение от высокомоментного электродвигателя М6 (N = 2,8 кВт, n = 1500 мин-1) с возбуждением от постоянных магнитов через зубчатую пару z1 и z2 (колесо z2 закреплено на корпусе инструментального магазина) (см. рис. 2). Номера гнезд магазина закодированы: в корпусе магазина установлены упоры, воздействующий па конечные выключатели, осуществляющие отсчет поворота при поиске необходимого гнезда.

Двухзахватный автооператор имеет механизмы поворота, вертикального перемещения и выдвижения, работающие от гидросистемы станка (соответствующие гидроцилиндры на схеме не показаны). Поворот происходит от реечной передачи m = 3 мм. Контроль крайних положений сборочных единиц и управление циклом автоматической смены инструментов осуществляется бесконтактными конечными выключателями.

Поворот двухпозиционного стола на 180° для автоматической смены спутников происходит от гидроцилиндра через реечную передачу с модулем m = 5 мм (на схеме не показана).


3. Заготовка и деталь

3.1. Способ получение заготовки


Поскольку материал обрабатываемой детали – сталь 45, целесообразно выбрать штамповку как способ получения заготовки. При штамповке получаем припуски на обработку 2-4 мм. Заготовка получается в форме короткой трубы.

Масса заготовки: ; .


3.2. Базирование и закрепление заготовки на станке


Для закрепления заготовки на станке используем самоцентрирующиеся тиски, зажим в которых осуществляется при подводе их губок с двух сторон к основанию заготовки (рис. 5).

Рис. 5. Зажим детали призматическими губками самоцентрирующихся тисков



Для обеспечения автоматического закрепления детали в приспособлении используем специальную головку с регулировкой крутящего момента (рис. 6). Головку устанавливаем в одном из гнезд магазина инструментов, например, в гнездо №3.

Рис. 6. Головка для вращения винта зажимного приспособления



4. Транспортно-накопительная система


Для накопления заготовок и позиционирования их под захват роботом с учетом достаточно большой длительности цикла обработки выбираем тактовый стол. Тактовый стол является одной из разновидностей тележечных грузонесущих конвейеров. Широкое разнообразие их использования обусловило большое число их конструктивных разновидностей.


4.1. Описание тактового стола


Т