Механизация и автоматизация производственных процессов
Прежде всего, следует уточнить термины.
Механизация - это замена живого труда машинным. Например,
сверление ручной дрелью заменяем сверлением на сверлильном
станке. Автоматизация - это замена живого труда машинном в
области управления оборудованием. Например, сверление на
сверлильном станке заменяем на сверление на сверлильном станке с
ЧПУ. Уровень механизации (автоматизации) - это отношение
механизированных (автоматизированных) штучных времен на сумму
всех штучных времен.
Производственные процессы механизируют или автоматизируют в
зависимости от целого комплекса факторов. Рассмотрим более
подробно работу системы числового программного управления (ЧПУ).
Исходные данные.
Исходными данными для программы являются данные в
конструкторской и технологической документации. Полный комплект
исходных данных составляет:
- чертеж детали;
- МК ( маршрутная карта);
- ОК (операционная карта);
- КН/П ( карта наладки инструментов и приспособлений);
- КЭ ( карта эскизов - операционный эскиз);
- КЭ ( карта эскизов - схема установки на приспособлении);
- КЭ ( карта эскизов - схема наладки инструментов);
- ККИ ( карта кодирования информации - программа обработки);
- программоноситель.
Последовательность выполнения работ:
- построение эквидистанты,
- расчет величин перемещений,
- уточнение технологических режимов,
- кодирование,
- изготовление программоносителя,
- проверка программы,
- отладка программы на первой детали.
Рассмотрим построение эквидистанты на примере обработки детали
на токарном станке.
Поясним вышеприведенный рисунок.
Прежде всего, на рисунке приведен операционный эскиз детали
типа тела вращения, даны размеры детали, требования по точности
получения размеров, нанесены условные обозначения опорных
поверхностей. Требования по шероховатости к поверхностям не
указаны, т.к. это не может быть обеспечено управляющей
программой, а обеспечивается правильным выбором технологических
режимов и глубиной резания. Деталь закреплена в трехкулачковом
патроне с упором в торец. Поэтому и оси координат будут
проходить по данным осям, как показано на рисунке.
Внизу, справа показана условно револьверная головка с центром
вращения - О2. Отсчет перемещения револьверной головки
происходит от к-либо определенной точки механизма и поэтому
необходимо дать настроечные размеры режущего инструмента по
отношению к центру. Это размеры Wx и Wz, которые проходят
параллельно основным осям Х и Z. Оси координат обрабатываемой
заготовки должны быть связаны с осью координат револьверной
головки. Это значения Хо и Zо.
На обрабатываемой поверхности заготовки показано пунктирной
линией размеры, которые были до начала обработки данной
поверхности. Это необходимо учитывать при наличии угла у
режущего инструмента, т.е. подход резца должен быть не в точку
начала обработки поверхности, а несколько ранее.
Теперь можно построить эквидистанту, т.е. траекторию
перемещения режущей кромки резца. На рисунки эта траектория
состоит из трех участков: 1 - быстрый подход; 2 - рабочий ход и
3 - быстрый отход в исходную позицию. В реальном проектировании
управляющей программы вовсе не обязательно возвращать в исходную
позицию. В данном примере это рассмотрено для простоты
пояснений. Три участка траектории - это три кадра управляющей
программы.
Перейдем к разработке управляющей программы.
Структура кадра управляющей программы.
% N __ G__ X__ Y__ Z__ F__ S__ T__ M__ *
Обозначения:
% - начало программы, N - номер кадра, G -подготовительная
функция; X, Y, Z - значение координат; F - подача, мм/мин. / в
операционных картах имеет обозначение - S мм/об. /;
S - частота вращения шпинделя, об./мин. / в операционных
картах имеет обозначение n /; T - номер позиции инструмента / в
операционных картах имеет обозначение ПИ/; М - вспомогательная
функция; * - окончание программы.
Таким образом, только G и M явяются условными обозначениями.
Примеры обозначений.
G00 - позиционирование при ускоренном перемещении ( подход,
отход к заготовке); G01 - рабочее перемещение по прямой; G04 -
выдержка времени; G90 - размеры приведенные в кадре даны в
абсолютных координатах; G91 - размеры даны в приращениях; М03 -
вращение шпинделя по часовой стрелке, М04 - вращение шпинделя
против часовой стрелке, М05 - останов шпинделя, М08 - включение
охлаждения, М09 - отключение охлаждения.
Составим программу для вышеприведенного примера.
% 
001 G 00 G91 X- 83500 Z 78500 F10 S T 1 M 04 M 08
002 G01 Z - 37700 F
003 G00 G 90 X - 160000 Z 200000 F 10 M 05 M 09 *
Рассмотрим расчет значения Х. Для этого построим размерную
цепь.
Рассмотрим тот же пример для Z.
Значения F, S и T берутся из операционной технологической карты.
Значение Z в кадре N 002 взято с учетом припуска, а значение F
из технологической карты.
Данный пример рассматривает только самые элементарные основы
разработки управляющей программы. В системам САД/САМ подобные
задачи выполняются с помощью программного обеспечения.
Внедрение систем числового программного управления позволило
создать целые производственные комплексы.
РТК - это совокупность единицы технологического оборудования,
промышленного робота и средств оснащения, автономно
функционирующая и осуществляющая многократные циклы.
ГПС - это совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ,
отдельных единиц технологического оборудования и систем
обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в
течение заданного интервала времени, обладающая свойством
автоматизированной переналадки при производстве изделий
произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их
характеристик.
Внедрение роботов увязывает выполнение технологических
операций и вспомогательных работ в единый цикл. Понятие
технологический процесс расширяется при применении РТК и
образует комплексный технологический процесс. Это означает, что
все действия и приемы, выполненные автоматически в РТК,
включаются в состав технологической операции. При этом можно
выделить в отдельную операцию или переход работы по
транспортированию и манипулированию заготовкой.
Понятие технологическая операция также изменяется в условиях
применения РТК и ГПС. Как известно, технологической операцией
называется законченная часть технологического процесса,
выполняемая на одном рабочем месте. В условиях
автоматизированного производства, видимо, следует согласиться с
формулировкой, предложенной Г.А.Шаумяном: "технологическая
операция - это законченная часть технологического процесса,
выполняемая одним производственным агрегатом или одной единицей
технологического оборудования".
Разница в этом понятии проявляется в том, что обычный
технологический процесс пишется для рабочего и в технологической
карте определяем штучное время, а в автоматизированном
производстве нет рабочего и в технологических документах
определяется время производственного цикла.
Особенности отработки конструкции деталей проявляются в
дополнительных требованиях.
1. Детали должны обладать возможностью группирования по
конструкгивно-технологическим признакам.
2. Детали должны иметь однородные по форме и расположению
поверхности для базирования и захвата их схватывающими
устройствами робота.
З. Детали должны иметь ясно выраженные базы и признаки их
ориентации с целью обеспечения автоматизированной установки
деталей на оборудование или на оснастку, для манипулирования,
для транспортирования и хранения в ориентированном виде.
Таким образом, автоматизированное производство предъявляет
более жесткие требования к конструкции деталей и заготовок.
