Лекція 19. Продуктивність автоматів та напівавтоматів

Автомати – це верстати, що працюють також за замкнутим автома-тичним циклом, але завантаження – розвантаження робочої зони проходить або без участі верстатника або з обмеженою участю ( через декілька циклів: наприклад – заміна прутків після закінчення попердньо вставлених, заповнен-ня ємності магазину заготовок після його спорожнення і т.і. ) .

Демонструються відеофайли 123- 126: робота автоматів.

Продуктивність автоматів - Q - розраховується по витратах часу на безпосереднє зняття стружки ( на основні рухи ) – t _р відносно загального ча-су циклу - Т_Ц. Час циклу автомату Т_Цскладається з витрат часу на основні рухи безпосередньо на обробку – t _р та неперекритих витрат часу на холос-ті рухи виконавчих органів усіх кінематичних ланцюгів, без яких неможливо здійснити основні рухи при обробці ( швидкі підводи та відводи супортів,

закріплення заготовки та розкріплення деталі, зміна режимів обробки на переходах, повороти барабанів, тощо – ці витрати часу називають унутріш-ньоцикловими витратами на холостьі рухи ) - t _хх :

Т_Ц = t _р + t _хх

Оскільки за час циклу виготовляється одна деталь, то циклову продуктив-ність автомату - Q_Ц можна виразити як 1/ Т_Ц . Якщо швидкісті холостих ходів

зробити безкінечно великими або виконувати усі ці рухи за час основних рухів ( перекриття холостих рухів основними ), то витрати t _хх ніяк не впли-нуть на Т_Ц , тому t _хх можна прирівняти нулю: Т_Ц = t _р. У цьому випадку

верстат буде працювати у режимі безперервного зйому стружки, інакше кажу-чи з теоретичною працездатністю Q_Т = 1/t _р. Порівняємо циклову та теоре-тичну продуктивність автомату:

Q_Ц = Q_{Т *}К_ПР

де К_ПР – коефиціент продуктивності, що визначує ступінь досконалості кіне-

матичної структури автомата та роботи його цільових механізмів.

Однак фактична продуктивність – Q_Ф значно відрізняється не тільки від теоретичної, а навіть і від циклової. Робота автомату супроводжується кількома групами характерних видів простоювань при обробці партії деталей (окрім унтрішньоциклових витрат часу ), коли час спливає, а заготовка

не може бути оброблена. Оскільки продуктивність у нас розрахована по довжині циклу, то ці види простоювання також треба брати відносно часу цикла:

- простоювання за відмовою ( у результаті поламки або зносу ) або відсутністю ріжучого інструменту – 1 група витрат часу – t ₁ ;

- простоювання за відмовою технологічного оснащення ( поламка або знос змінного пристосування, патронів, і т. ін.) або відсутністю –

2 група витрат часу – t ₂;

- простоювання за відсутністю подачі заготовок або невилученню гото-вої деталі ( відмова автооператора або промислового робота, транспорт-ної системи, відсутність заготовок взагалі ) - 3 група витрат часу - t ₃;

- простоювання по налагоджуванню – 4 група витрат часу - t ₄;

- простоювання за відмовою самого верстату - 5 група витрат часу - t ₅;

- простоювання за відсутністю електроенергії, допоміжних матеріалів,

повітря у пневмосистемі і т ін. ) – 6 група витрат часу - t ₆;

- простоювання за відсутністю обслуговувального персоналу – 7 група витрат часу - t ₇.

Ці витрати по суті є позацикловими,та можуть бути представлені виразом:

Σ t_пз = t ₁ + t ₂ + t ₃ + t ₄ + t ₅ + t ₆ + t ₇

У такому разі фактична довжина часу циклу Т_Ф = Т_Ц + Σ t_пз ,

а фактична продуктивність – Q_Ф :

,

де К_ОРГТЕХ - коефіціент, що визначає ступінь ефективності організації техно-

логічного процесу, безперервності забезпечення його усіма

потрібними технічними та технологічними засобами та ступінь

дисципліни обслуговувального персоналу.

Слід відмітити, що ні К_ПР , ні К_ОРГТЕХ не можуть бути більше одиниці.

З рівняння Q_Ф витікає, що фактична продуктивність може наближа-тися до циклової( при К_ОРГТЕХ →1 )і навіть до теоретичної( при К_ПР →1 та К_ОРГТЕХ →1 ), тому технологу необхідно знати основні правила організації виробництва з використанням автоматів та напівавтоматів:

- використання паралельно-поточної організації технологічного процесу;

- введення оптимальної діференціації та концентрації операцій;

- зрівнювання довжини циклів напівавтоматичного та автоматичного

обладнання;

- винесення часу настроювань, підналагоджувань та переналагоджувань

обладнання, його осмотрів на період неробочих змін;

- організація примусової комплектной заміни ріжучого інструмента у

неробочий час, заточування та настроювання змінних комплектів

ріжучого інструмента поза верстатами;

- організація осмотрів та подналагоджувань пристосувань у період неробо-

чих змін;

- організація запасів заготовок та напівфабрикатів неподалік від кожного

верстата технологічного ланцюжку обладнання.

Автомати можуть виготовлятися на основі: індивідуальної структури

або за структурою універсального обладнання та напівавтоматів, спеціальних

та агрегатних верстатів та напівавтоматів, у які вводять устрії та механізми автоматичного завантаження - розвантаження робочої зони ( автооператори, маніпулятори та промислові роботи з транспортною системою, магазини з автооператорами. На мал. 136 надана кінематична схема агрегатного авто-

мату на основі агрегатного напівавтомата з встроюванням магазин­у заванта-

ження робочої зони.

Мал. 136. Кінематична схема агрегатного автомату на основі

агрегатного напівавтомата з встроюванням колового

магазин­у завантаження робочої зони

Розглянемо принцип автоматичного завантаження – розвантаження робочої зони верстата за схемою мал. 136.

Заготовки розташовані в одній площині з вісями фасонного отвору в нерухомому корпусі і установчої призми 14 затискного пристосування 16.

У початковому положенні приймач 26 знаходиться безпосередньо під отво-

ром магазину Б, з якого чергова заготовка потрапляє на полку приймача. У останньому є повздовжній виріз, через який вільно проходить плунжер 15 затискного пристосування; наявність такого вирізу дозволяє приймачу вільно відходити в початкове положення після закріплення деталі плунжером. У чотири секції бункера завантажується одночасно 64 хрестовини. При заван-таженні робочої секції магазина перші п'ять хрестовин потрапляють в мага-зин Би і перша з них встановлюється в приймачі 26. При натиску кнопки

« Пуск » спрацьовує соленоїд 4 електропневматичного крану 3 і стисле повіт-ря подається одночасно в порожнини В пневматичних циліндрів 1 і 38. Щуп 89, рухаючись управо, упирається в хрестовину, що знаходиться в магазині Б ї важіль кінцевого вимикача 36 не буде натиснутий; тому й магазин не обер-неться. В цей час подаватель 40 відсікає чергову хрестовину і подає її з мага-зина Б на столик 17 затискного пристосування 16.

При русі штока циліндра 1 управо кулачок 35 натискає на важіль кінце-вого вимикача 34, внаслідок чого подається команда на включення соленоїда 24 електропневматичного крану 23 подачі стислого повітря в робочу порож-нину Г пневматичного циліндра затискного пристосування 16. Плунжер 15 підіймається вгору і притискує хрестовину до верхньої призми 14.В цей час кулачок 19 штока 25 циліндра затискного пристосування натискає на важіль кінцевого вимикача 21, що включає соленоїд 2 електропневматичного крану 3 на подачу стислого повітря в порожнину Д відведення подавателя 40 і щупа 39 впочаткове положення і включення електродвигунів силових головок 42.

Після повернення ріжучих інструментів в початкове положення, подається команда через соленоїд 22 на подачу стислого повітря в порожнину Е пнев-матичного циліндра затискного пристосування 16. Плунжер 15 опускається, а оброблена хрестовина лягає на столик 17 і на цьому цикл обробки закінчу-ється. Кулачок 20 натискає на важіль кінцевого вимикача 21, що подає ко-манду на повторення циклу.

При черговій подачі хрестовини на столик 17, з нього виштовхується оброблена деталь, яка падає по похилій площині 18 в тару готових деталей.

Коли в магазині Б залишаться лише деталі, лежачі нижче за щуп 39, то при черговому русі щупа уперед, останній пройде у глибину магазину і кулачок 37 натисне на важіль кінцевого вимикача 36. Відбудеться включення соленоїда 8 електропневматичного крана 9, і стисле повітря поступить в порожнину I циліндра 13, внаслідок чого положення столу магазина буде расфіксовано. Кулачок // натисне на важіль кінцевого вимикача 12, чим буде подана коман-да на включення електродвигуна механізму 31 повороту магазина на 90°; після закінчення цього повороту важіль 29 натисне на важіль кінцевого вими-кача 30, буде подана команда на включення соленоїда 10 і фіксації положен-ня столу, а також на виключення електродвигуна механізму 31 повороту.

Після повернення всіх інструментів в початкове положення цикл повторю-ється.

Синхронна дія та послідовність розпочинання та завершення рухів усіх ви-конавчих органів автомату ( напівавтомату ), як приводів головного руху, так і приводів подач а також механізмів холостих ходів, найчастіше керується ва-

жильно- рейковими механізмами від кулачків, закріплених на розподільчому валі ( валах ). Послідовність дії виконавчих органів настроюється гітарою, що задає час оберту розподільчого валу ( див. розглянуті раніше кінематичні схеми багаторізцевого або токарно-револьверного напівавтоматів ) та віднос-ним кутовим розташуванням кулачків на розподільчому валі. Довжина та за-

кони переміщень задаються профілями кулачків. Настроювання ведеться та-ким чином, щоб за один оберт розподільчого валу завершувався увесь цикл обробки заготовки на автоматі. Кожен кулачок веде тільки один механізм, на-

приклад: супорт поперечної подачі або супорт повздовжньої подачі, механізм розкріплення – закріплення прутка і т.і. Закон руху кожного виконавчого орга-ну задається профілем відповідного кулачка. За формою керуючої поверхні кулачки бувають дискові ( робоча поверхня - периферія диску ), циліндрічні

( робоча поверхня – зовнішня поверхня циліндру ), торцові ( робоча поверхня-торцова поверхня диску; такі кулачки можуть бути односторонніми та двосто-ронніми ). Розглянемо приклад розробки керуючої поверхні дискового кулач-ку для виконання повздовжнім супортом автомату циклу з послідовних еле-ментів ( мал. 137 ):

- швидке переміщення ( Б.П. ) з початкової точки (ноль координати супорту

верстату ) на максимальній швидкості холостого ходу Vxx ( за паспортом

верстату ) до переходу на режим робочої подачі ( у скобках проставляємо

довжину холостого переміщення );

- переміщення повздовжнього супорту з робочою подачею S₁ при обробці

першої ступені валу на довжину l₁;

- відстій на упорі для зняття корнів стружки В₁ ( супорт повинен зупинитися

у кінцевій точці обробки першої ступені валу на деякий розрахунковий або

заданий час t ₁; або за цей час заготовка оброблюється поперечним супор-

том );

- повторення обробок інших ступенів валу на довжинах обробки з подачами

S_I та витримками часу Bi(t ₁);

- швидкий відвід супорту у вихідну точку (Б.О. на довжину L_БО , що дорівнює

сумі довжин переміщень супорту при обробкці усіх ступенів валу та довжи-

ні швидкого підводу ).

Приймаємо, що увесь цикл здійснюється за один повний оберт ( 360⁰ ) кулачка з розподільчим валом, на якому він встановлен.

Для профілювання кулачку за заданою циклограмою, необхідно усі

елементи циклу виразити як у довжинах ходів ( для усіх елементів циклу з переміщенням супорту довжина ходів проставляється у мм, а подача - в однакових одиницях виміру ) , так і в кутах поворотів кулачку.

Мал. 137. Заданий цикл роботи повздовжнього супорту автомату

Це виконується таким чином:

- визначаємо час ходів Т, мін:

; де: - час кожного елементу руху;

- визначаємо градусний вираз кожного елементу руху:

; де: 360°;

- приріст профілю кулачка:

; де: - переміщення супорту;

- передавальне відношення важильно-рейкової системи приводу

супорту.

Далі визначають конструктивні параметри кулачку:

- визначають діаметр do посадкового місця згідно паспорту верстату

і розміру шпонкового пазу;

- визначають за рекомендаціями паспорту верстату діаметр dmjn,

що задовольняє умовам міцності та довговічності;

- визначають максимальний діаметр

- побудова профілю кулачка ведеться шляхом відкладання величини приросту кожного елементу руху від dmin в радіальному напрямку на відповідних секторах кола ( мал. 138 ), причому періодам часу витримок супорту на упорах будуть відповідати колові ділянки профілю ( кулачок з розподільчим валом обертається, а приросту переміщення супорту не повинно бути – він не рухається ).

-

Мал. 138. Побудова профілю дискового кулачку управління за

заданою циклограмою рухів супорту

Завдання на самостійну роботу: