ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

Автоматичні лінії з агрегатних верстатів і нормалізованих вузлів

Мета

1.Ознайомлення з роботою лінії та її устаткуванням.

2.Вивчення принципу керування й послідовності роботи механізму лінії.

3.Вивчення конструкції та принципу дії окремих механізмів.

Теоретичні відомості

Одним з основних шляхів технічного прогресу сучасного виробництва є комплексна механізація й автоматизація. В галузі машинобудування якій характерне широке використання автоматичних верстатів і ліній. Автоматичні лінії є подальшим розвитком потокових ліній, для яких характерне розташування обладнання в порядку послідовності технологічного процесу.

Автоматична лінія - це комплекс основного, допоміжного, підіймально- транспортного обладнання та механізмів Вони забезпечують:

- виконання технологічних операцій у певній послідовності і заданим ритмом без участі людини (її функції полягають у контролі за роботою обладнання, налагодженні, навантаженні заготовок на початку та розвантаженні деталей в кінці лінії);

- автоматичне переміщення деталей транспортними засобами між окремими агрегатними лініями і при необхідності їх нагромадження.

Основні складові кожної автоматичної лінії: технологічне устаткування (верстати) для виконання передбаченої обробки, спеціальні пристосування для закріплення заготовок, які обробляють на робочих позиціях у заданому стані, транспортні засоби для переміщення заготовок по трасі лінії, завантажувальні пристрої, механізми для вивчення стружки, засоби механічного контролю продукції, пристрої керування лінією.

У машинобудуванні використовують лінії з поштучним уводом заготовок і поштучним видаванням оброблених деталей.

За принципом роботи ці лінії поділяють на 2 групи: синхронні (жорсткі) й асинхронні (гнучкі).

За характером установки оброблюваних заготовок автоматичні лінії поділяють на супутникові й безсупутникові.

За розташуванням транспортних засобів розрізняють автоматичні лінії з наскрізним і глухим переміщенням заготовок.

За характером руху заготовок автоматичні лінії поділяють на однопотокові та із розгалуженим потоком.

За типом убудованих верстатів розрізняють автоматичні лінії з універсальних, спеціальних та агрегатних верстатів.

Система керування автоматичними лініями

Більшість агрегатів і механізмів автоматичної лінії мають індивідуаль приводи зі своєю системою автоматичного керування (САК). їх цикли робот повинні бути пов’язані між собою, з роботою завантажувальних, транспортуючих, контрольних і сигнальних устаткувань.

Керування циклом роботи ліній здійснюють циклові САК: централізовані, децентралізовані, машинні.

В агрегатних автоматичних лініях найбільш поширені гідравлічні, пневматичні та електромеханічні приводи, цикли роботи яких можуть змінюватися. Тому для керування послідовною дією агрегатів АЛ широко використовують системи керування зі шляховим контролем, тобто з контролем виконання команд циклу роботи лінії або верстата.

Сигнали, що надходять від здавачів у систему керування, підтверджують виконання попередніх команд і формують наступну, яка надходить у виконавчий орган системи керування. На рис. 1.1 зображено блок-схему керування переміщенням робочого органу гідропривода.

На цій схемі позначено: КА - командоапарат; КВ1, КВ2 - здавальники шляху; ЕМ1, ЕМ2 - електромагніт гідравлічного золотника; X1,X2 - сигнали, які надходять від здавальників шляху в систему керування; F1,F2- команди, які дає система керування виконавчим органом - електромагнітом золотника.

Сигнали X1 свідчать про те, що робочий орган перемістився вперед. Для моменту його надходження він є опорним. Якщо робочий орган одразу ж повинен повернутися в початковий стан, то за сигналом X1 формується команда F1 на повернення робочого органу у вихідне положення. Здебільшого команда F1 формується із урахуванням команд, які надходять від усіх механізмів і пристроїв АВ, тобто залежно від комбінації вхідних сигналів X1,X2,X3...Х (стан комбінації сигналів).

Умову формування командного сигналу можна умовно імбразити графічно, де: X1,X2,X3...Х - комбінації сигналів, які надходять на вхід системи керування; X - опорний сигнал, тобто сигнал, який надходить на вхід системи керування.

Таке представлення всіх командних сигналів, зв’язаних певною послідовністю згідно з циклограмою, є основою для синтезу системи керування.

Виконавчими пристроями систем керування є електромагніти, контактори, електромагнітні муфти, гідро- і пневмозолотники.

Продуктивність автоматичного обладнання

При визначенні продуктивності автоматичного обладнання нстановлюється довгота (цикл Тц) виконання операції. Величину Тц у хвилинах слід визначати за формулою

Автоматизовані системи керування технологічними процесами металообробки

Автоматизовані системи керування технологічними процесами металообробки

АСУ металообробкою забезпечує автоматизоване керування процесом різання. Ціллю його може бути підвищення продуктивності обробки, її точності, зниження собівартості, підвищення частоти оброблювальної поверхні, І забезпечення надійності, підвищення коефіцієнта використання обладнання та ін. Перераховані фактори визначають показники якості АСУ, зміну яких можна досягти зміною управляючих сигналів на зміну швидкості різання, подавання, положення інструмента. З допомогою таких дій здійснюється керування технологічними процесами.

Типові технологічні процеси.

Технологічне обладнання АЛ, на якому здійснюються процеси обробки, є технологічними об’єктами керування. Для визначення адекватності технологічному процесові математичної моделі, як алгоритму керування і процесам, наведемо необхідні емпіричні залежності розрахунку режимів різання для типових технологічних операцій.

Точіння

Швидкість різання, м/хв., визначається за формулою

Потужність різання, кВт

а потужність подавання

де - коефіцієнт тертя в напрямляючих.

Стругання

Процес стругання можна розглядати як точіння ділянки деталі з безкінечно великим діаметром. Тому режими різання визначаються аналогічно точінню.

Свердління

Швидкість різання при свердлінні визначають за емпіричною формулою

Обертові моменти в Н м при свердлінні

звідки, знаючи кутову швидкість свердла , можна знайти потужність різання

Фрезерування

Головним рухом при фрезеруванні є обертовий рух фрези, а переміщення деталі відносно інструмента представляє рух подавання.

Швидкості V, мм/об, при фрезеруванні визначають

Зусилля різання:

а потужність різання в кВт вираховують за формулою:

Оптимізація режимів різання

Обробка на обладнанні проводиться при оптимальних режимах різання. Критерієм технологічної оптимальності є продуктивність. При обробці металів різанням проходять складні фізико-механічні процеси, явища пластичного деформування, структурні зміни, які знаходяться в певній залежності між собою. Функціональну залежність між стійкістю, швидкістю різання, глибиною різання та подаванням можна представити виразом

На вибір оптимального режиму впливають такі обмеження:

максимально допустима, еквівалентна та номінальна потужність електродвигуна.

Для оптимізації режимів різання необхідно вибрати критерії (нульову функцію) оптимальності. Якщо при металообробці основним показником вибрати продуктивність, то вона при токарній обробці рівна

Критерій оптимальності (нульова функція) може бути отриманий, якщо врахувати всю вартість знятого припуску за період стійкості. Для токарної обробки

Моделювання типових процесів металообробки

Математична модель, яка відображає зв’язок керуючих дій із контролюючими технологічними параметрами, може бути побудована на базі емпіричних залежностей, які використовуються при розрахунках режимів різання. Для токарної обробки зусилля різання

Процес обробки розглядається як безінерційний, стаціонарний. Якщо взяти за головну величину силу різання, а за вхідну - поздовжнє подавання, визначимо передавальну функцію процесу поздовжнього точіння:

Нехтуючи податливістю, розрахунок постійної часу різання можна cпростити й прийняти

На рисунку 1.3 зображено модель точіння з урахуванням гнучкої системи исрстат-пристрій та інструмент-заготовка з одним ступенем свободи (а) - фізична; (б) - аналогова Аналогічним шляхом можна обчислити передавальні функції інших процесів обробки. Зображена модель не враховує динаміки різання. Модель обробки повинна базуватись на динаміці системи, контуром оберненого зв’язку в якій є процес різання. В ньому різання зміна твердості заготовки і ширини зрізаного шару “В” приводить до коливань зусилля , у результаті чого здійснюється примусовий коливальний рух пружного переміщення інструмента у відносно статичного значення нормалі до поверхні різання (рис.3.а).

При цьому відхилення сили, яка діє в пружній системі при точінні, від її статичного значення буде

Визначення ефективності автоматичного обладнання.

Вивчити об’єкт обробки на АЛ (конструкція, основні розміри, технічні умови на виготовлення матеріалу і т.д.);

- 1.Вивчити заготовку (напівфабрикат) для обробки на лінії: метод отримання заготовки, операції обробки, що передували АЛ);

- 2.Вивчити технологічний процес обробки деталей на лінії, інструментальну статистику, режими обробки конструкцію й роботу цільових механізмів лінії та ін.:

- силові головки;

- механізми завантаження заготовок на лінії;

- транспортні механізми;

- механізми фіксації й затискування деталі (супутника) в робочій позиції лінії;

- механізми повертання і кантування деталі;

- механізми вилучення стружки і відходів з лінії;

- контрольні пристрої та механізми

3. Здійснити порівняльний аналіз вивчених цільових механізмів, встановивши відсоток нормованих і спеціальних (оригінальних) вузлів лінії.

- вивчити систему керування АЛ:

- скласти блок-схему керування;

- ознайомитися з конструкцією і роботою командоапарата;

- вивчити механізми пошуку поломок у схемах керування лінією.

1.7.Опрацювання дослідних даних

1.Скласти структурну схему лінії.

2.Розробити модуль автоматизованої системи керування ТП.

3.Скласти математичну модель ТП.

4.Зробити науковий висновок.

1.8.Контрольні запитання.

1.Сформувати основні ознаки гнучкої та жорсткої АЛ.

2.Дати визначення автоматичної лінії.

3.Вказати основні відмінності супутникової лінії від гнучкого автоматизованого комплексу.

4.За технологічним процесом скласти циклограму роботи лінії.

5.Визначити основні критерії оптимізації режимів різання.

6.Назвати типові технологічні процеси обробки і вказати основні відмінності процесу різання.

7.Встановити методику визначення передавальної функції процесу.

Використана література.

1.Малов А.Н., Иванов Ю.В. Основы автоматики и автоматизации производственных процессов. - М.: Машиностроение, 1974.

2.Волчкевич Л.И. и др. Комплексная автоматизация производства¬ми Машиностроение, 1983.

3.Справочник но обработке металлов резанием. Ф.Н.Абрамов и др. - Киев: Техника, 1983.