Элементной базой ГПМ механообрабатывающего производства являются станки с ЧПУ, обрабатывающие центры (ОЦ), промышленные роботы.

Основное технологическое оборудование для ГПМ механо-обрабатывающего производства.

Состав оборудования ГПМ определяется конструктивно-технологическими характеристиками обрабатываемых деталей, используемыми в ГПМ, АСС, АТС и ПР.

В соответствии с главными принципами построения ГПМ к основному технологическому оборудованию с ЧПУ и ОЦ предъявляются требования:

обработка в. автоматическом режиме значительной номенклатуры деталей при максимальной концентрации операций на отдельных единицах оборудования, что позволяет сократить количество оборудования и число переустановок, улучшить качество обработки и уменьшить продолжительность производственного цикла;

возможность быстрой переналадки оборудования, устройств накопления и ориентации при смене предметов производства;

компоновочная и программная стыковка основного оборудования с транспортно-складскими системами, измерительными установками;

загрузка заготовок и выгрузка готовых изделий с технологического оборудования;

контроль и коррекция режимов ТП в соответствии с установленным критерием оптимизации;

контроль геометрических размеров обрабатываемых деталей и соответствующая коррекция для достижения заданных размеров;

контроль за состоянием инструмента;

замена поломанного или изношенного инструмента;

сбор и удаление отходов за пределы технологического оборудования;

контроль наличия, расхода и других параметров технологических сред (например, смазочно-охлаждающих жидкостей);

поиск неисправностей (диагностика) узлов станка и системы управления;

осуществление связи с верхним уровнем управления по передаче управляющих воздействий и учетной информации.

Наиболее полно перечисленным требованиям отвечают станки сверлильно-фрезерно-расточной группы -- обрабатывающие центры -- для обработки корпусных и плоскостных деталей. В их конструкциях заложены такие принципиально важные технические решения, как автоматизация смены деталей, инструмента, автоматический контроль обрабатываемых деталей.

Одним из таких станков является многоцелевой горизонтально-фрезерно-расточной обрабатывающий центр модели 2204ВМФ4 (рис. 8.1), предназначенный для комплексной обработки корпусных деталей средних размеров с четырех сторон без переустановки.

Размеры рабочей поверхности стола - 500X400 мм. На станке можно производить получистовое и чистовое фрезерование плоскостей, пазов, криволинейных поверхностей концевыми, торцевыми, дисковыми фрезами; растачивание, сверление, зенкование, нарезание резьбы метчиками. Станок оснащен устройством для контроля угла поворота, позволяющим нарезать резьбу резцом, а также автоматически устанавливать ориентированный по углу инструмент. Поворотный стол, индексируемый с высокой точностью, позволяет расширить технологические возможности станка, в том числе обрабатывать соосные отверстия консольным инструментом.

Станок имеет бесконсольную вертикально-подвижную шпиндельную бабку, расположенную внутри продольно-подвижной стойки, поперечно-подвижный поворотный стол, устройство для автоматической смены инструмента с инструментальным магазином барабанного типа на 30 позиций, монтируемым на верхнем торце стойки. Станки оснащаются как встроенным поворотным столом без автоматической системы спутников, так и устройствами для автоматической смены спутников.

Наиболее перспективным направлением в области создания ГПМ механообработки является использование в составе данных ГПМ блочно-модульных ПР. Применение блочно-модульного принципа построения ПР позволяет из ограниченного типового ряда функциональных элементов создавать ПР различного назначения без избыточного числа степеней подвижности и устройств, упростить их конструкцию и обслуживание, сократить сроки и затраты на их изготовление, освоение, внедрение и эксплуатацию.

Примером модульного принципа создания ПР для обслуживания более 30 моделей металлорежущих станков с горизонтальной осью шпинделя является ПР (модель СМ40) с гидравлическим приводом и позиционной системой управления. Характеристики типовых модулей. ПР приведены в табл. 2.2.

В состав элементной базы ГПМ механообработки деталей МЭА кроме оборудования с ЧПУ, ПР, ОЦ входит ряд специальных устройств (загрузочно-разгрузочные, смены инструмента, удаления отходов, смены приспособлений, контроля и диагностики), имеющих разнообразное конструктивное исполнение, принципы функционирования, варианты компоновки в составе ГПМ.

Системы ЧПУ (рис. 8.2.) являются наиболее распространенным типом систем управления технологическим оборудованием (станки, ОЦ, ПР) и, в свою очередь, должны рассматриваться как типовая элементная база АСУ ГПМ механообработки деталей ЭА. Она обеспечивает подготовку и ввод данных, управление движением рабочих органов станков, технологией (режимы и параметры операции, перехода), инструментом, оснасткой.

Рис. 1 - Многоцелевой горизонтальный сверлильно-фрезерно-расточной станок модели 2204ВМФ4. 1-- основание; 2 -- стол; 3 -- шпиндельная бабка; 4 -- инструментальный магазин; 5 -- шпиндель.

.

Рис. 2 - Общая структура системы с ЧПУ:

1 -- аппаратура связи с ЭВМ верхнего уровня, периферийные устройства ввода-вывода данных; 2 -- устройство с ЧПУ; 3 -- станция питания; 4 -- блок управления двигателями подачи и привода главного движения; 5 -- двигатели приводов подачи и привода главного движения; 6 -- измерительные преобразователи перемещений рабочих органов станка; 7 -- кинематическая система станка; 8 -- нормирующие и согласующие блоки измерительных каналов; 9 -- измерительные датчики параметров ТП; 10 -- сигнальные датчики фиксированных положений рабочих органов; 11 -- рабочие органы пульта управления станка

Широкое применение для управления автоматическими станками и ПР получили в настоящее время унифицированные ЧПУ, построенные на базе микро-ЭВМ. Так УЧПУ типов: УЦМ-100 комплектуются ПР циклового типа; 2Р32 -- токарные, фрезерные станки, малые ОЦ; 2С85-62 - многокоординатные станки и фрезерные ОЦ; 30200 -- перспективные высокоавтоматизированные станки, ОЦ, ГПМ, контурно-позиционные роботы

Структура ГПМ. Названные модули имеют самые разнообразные компоновки., что связано с:

производственными факторами, обеспечивающими возможность многостаночного обслуживания;

многообразными организационно-технологическими формами производства;

большой протяженностью технологических маршрутов;

многообразием типов металлорежущего оборудования и станочной оснастки;

наличием многономенклатурного измерительного и контрольного инструмента;

большим объемом и различными видами стружки;

наличием разметочных, контрольных и других операций по технологическому потоку.

Выбор структуры (компоновки) ГПМ механообработки в общем виде производится с учетом анализа деталей, подлежащих механической обработке; действующего ТП; основного технологического оборудования с учетом возможности его автоматизации; организационных видов производств (серийность, партионность, межстаночное транспортирование); параметров ПР; технико-экономических показателей различных видов роботизации.

Основные схемы ГПМ включают следующие группы оборудования:

транспортное оборудование (подающее, приемо-передающее, приемное устройство);

основное технологическое оборудование (станки, оснастка станков, режущий инструмент);

оборудование системы управления (электро-, гидро-, пневмоэлементы автоматики, пульт управления):

оборудование, приборы, инструменты технического контроля деталей (специальное оборудование, контрольно-измерительные полуавтоматы);

нестандартное оборудование (кантователь, ориентатор, магазин со схватом).

На рис. 3. показана типовая структура ГПМ механообработки модели 8М. Указанная модель ГМП предназначена для автоматизированной сверлильно-фрезерно-расточной обработки деталей типа „корпус" на приспособлениях-спутниках. Характерной особенностью рассматриваемых ГПМ является наличие вспомогательного оборудования: магазин схватов (предусматривается автоматическая смена захватных устройств при подаче АТСС новых деталей или резком изменении конфигурации обрабатываемых деталей); кантователь-ориентатор (осуществляет непрерывный комплекс движений по загрузке-разгрузке оборудования, смена баз может потребовать перехват детали роботом); накопитель (складирование полуфабрикатов в тару без загрузки тары, связанной с АТСС); моечная машина; контрольно-измерительная машина.

Рис. 3 - ГПМ изготовления корпусных деталей:

1 -- технологическое оборудование (станки типа ЛФ-260МФЗ 21103Н7Ф4, ИР-320); 2 -- приемо-зажимное устройство; 3 -- накопительно-подающее устройство; 4 -- комплект приспособлений спутников; 5 -- устройство для крепления деталей на приспособлениях-спутниках; б -- устройство управления модулем; 7 -- устройство связи системы ЦПУ станка с устройством управления модуля

Заготовка поступает в таре, которую располагают на приемном столе АТСС. Обработанные детали складываются в тару, которая также функционирует в системе АТСС. Управление ПР и обеспечение взаимосвязи всех устройств обеспечивается СПУ.

Н.П. Меткин, М.С. Лапин, С.А. Клейменов, В.М. Критський. Гибкие производственные системы. - М.: Издательство стандартов, 1989. - 309с.

Харченко А.О. Станки с ЧПУ и оборудование гибких производственных систем: Учебное пособие для студентов вузов. - К.: ИД «Профессионал», 2004. - 304 с.

Роботизированные технологические комплексы/ Г.И. Костюк, О.О. Баранов, И.Г. Левченко, В.А. Фадеев - Учеб. Пособие. - Харьков. Нац. аэрокосмический университет «ХАИ», 2003. - 214с.

Алексеев П.И., Н.П. Меткин, М.С. Лапин. Технологическое проектирование ГПС. - Л.: ЛДНТП, 1984. - 36с.

Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: Справочник-учебник в 3-х т. Т. 3: Проектирование станочных систем /Под общей ред. А.С. Проникова - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана; Изд-во МГТУ «Станкин», 2000. - 584 с.

Гибкие производственные комплексы /под.ред. П.Н. Белянина. - М.: Машиностроение, 1984. - 384с.

Гибкое автоматическое производство/под.ред. С.А. Майорова. - М.: Машиностроение, 1985. - 456с.

Иванов А.А. ГПС в приборостроении. - М.: Машиностроение,1988. - 282с.

Морозов В.П., Дымарский Я.С. Элементы теории управления ГАП. - Л.: Машиностроение, 1984. - 364с.