 |
|
Специфические особенности ГПМ, как основных компонентов ГПС.
Рассмотрим технические характеристики на реальных примерах одной из ведущих фирм ФРГ в этой области, фирмы «Вернер». ГПМ этой фирмы серии ТС рис. 6.1; 6.2. и 6.3. располагают унифицированными интерфейсами и могут быть встроены в ГПС. Абсолютная закрытость рабочей зоны с хорошим доступом в нее создает и надежную защиту от стружки и брызг СОЖ, что особенно важное значение имеет для функционирования системы без перебоев. Устройство смены инструмента также закрыто и таким образом защищено от попадания стружки и СОЖ. Все функции обрабатывающих центров управляются от программ, т.е. осуществляются автоматически.
Четырехопорный шпиндель (двухрядный подшипник на передней на задней опоре) в прецизионном исполнении приводится в действие частотнорегулируемым приводом с асинхронным электродвигателем трехфазного тока через многоступенчатую передачу с непосредственным программированием числа оборотов. В накопителе инструмента имеется от 40 до 144 мест. Это цепной накопитель повышенной емкости на отдельно расположенной стойке, позволяющий иметь резервные инструменты на случай истечения ресурса стойкости. Смена инструмента должна происходить автоматически с использованием транспортной системы для инструмента или вручную, смены палет должна происходить автоматически с использованием транспортной системы для загрузки-выгрузки изделий. Все эти манипуляции могут осуществляться оператором и в ручном режиме.
Ниже приведена краткая техническая характеристика сверлильно- фрезерно-расточного ГПМ фирмы «Вернер»:(рис. 6.1)
- размер паллет – 630х630мм;
- скорость быстрых перемещений – 40м/мин. Ускорение при разгоне – 0,8 м/ 
;
- скорость подач быстрых перемещений при линейных электродвигателях достигает 120м/мин, ускорение до 3м/ 
;
- частота вращения шпинделя, выполненного на 2-х опорах с дуплексированными подшипниками в особо точном исполнении с пневмомасленной смазкой – 10 тыс.об/мин;
- привод шпинделя с частотным регулированием, трёхфазным асинхронным двигателем с непосредственным программированием числа оборотов. Мощность – 40 кВт, крутящий момент при 1000 об/мин – 280 нм;
- цепной магазин инструментов от 44 до 144 мест на сепаратной стойке. Время смены инструмента – 5сек;
Рис.6.1. Сверлильно- фрезерно-расточной ГПМ ТС 630 фирмы «Вернер»
- стационарное устройство для смены инструментов, поворотный двухзахватный питатель, надежно защищен от попадания стружки и СОЖ;
- устройство для промывки детали, приспособления и палет после окончания обработки - герметичное ограждение с надёжной защитой оператора и окружающей среды от стружки и СОЖ. Полностью закрытая рабочая зона с оптимальной доступностью;
- по желанию автоматическая очистка конуса для крепления инструмента;
- точность позиционирования по осям 12мкм;
- время смены палет 18 сек;
Основные технико-экономические преимущества ГПМ фирмы Вернер:
- автоматический контроль процесса обработки;
- комплексная обработка изделий при минимальном количестве установов;
- кольшое удобство при переналадках благодаря быстрой смене программ ЧПУ;
- низкие издержки складского и транспортного хозяйства, высокое качество обработки;
- любое количество автономных станков в любое время можно задним числом включать в гибкую производственную систему;
ГПМ ТС 630 с линейным накопителем палет приведен на рис.6.2.
Важные преимущества ГПМ с линейным накопителем:
- линейный накопитель изготовлен из испытанных на практике стандартизированных компонентов для автоматизации потока изделий;
- количество мест в накопителе для палет и рабочих мест для наладки можно согласовать с конкретными требованиями заказчика;
- выгодное по стоимости управление линейным накопителем благодаря использованию испытанных и структурированных в соответствии с их функциями компонентов системы;
- цепной магазин может комплектоваться от 40 до 144 инструментов в зависимости от потребности в конкретном случае;
- управление инструментами при помощи ЭВМ с учётом количества сменных инструментов со скоростной сменой инструмента и без нее;
Рис.6.2. ГПМ ТС630 с линейным накопителем палет.
Одной из важнейших особенностей этого модуля (рис.6.2) заключается в том, что он может работать в третью смену в малолюдном автономном режиме функционирования. (наблюдение, например, одним оператором за работой станка по видиоманитору и вмешательство только в случае отказа. Для этого необходимо количество мест в накопителе палет достаточное для работы на протяжении смены и предусмотреть дублирование инструмента по ресурсу стойкости.
Особое внимание заслуживают более новые горизонтальные ГПМ с роботизированными кассетными магазинами мод. ТС400. (рис.6.3).
Основные характеристики ГПМ ТС400:
- высокая производительность благодаря максимальной частоте вращения шпинделя, до 10000об/мин, мощности привода 25 кВт и момент 250 нм при 1000об/мин;
- короткое вспомогательное время смены инструмента равное 5сек. и время «от стружки до стружки» равное 8 сек, время смены палет –
15сек, ускоренный ход – 40м/мин;
- большой, от 92-х до 172-х мест роботизированный, подготовленный для расширения кассетный магазин на новой компактной системе направляющих. Конус инструмента – 40;
- параллельная с машинным временем внешняя замена инструментов при сменах нарядов и износе инструмента при помощи инструментальных кассет;
- высочайшая точность обработки благодаря жёсткому исполнению шпиндельного узла, термосимметричной конструкции;
- в стандартном исполнении ОЦ пригоден для работы в ГП ячейке и системе.
Мощность главного привода 25 кВт при конусе инструмента 40 – явно завышена, вполне хватило бы 12-15 кВт. Дело в том, что у данного станка отсутствует коробка передач, которая увеличивает момент при низких оборотах и увеличение момента осуществляется за счет увеличения мощности электродвигателя главного привода. Такое решение просто по конструкции, но ведет к повышенному потреблению электроэнергии и стоимости привода.
Хотелось обратить внимание на роботизированную смену инструмента. Захват робота перемещается в 3-х взаимно перпендикулярных направлениях параллельно осям станка и захватывает инструмент за канавку в оправке, переносит ее в двурукий манипулятор, который имеет возможность перемещения вдоль оси Х станка и поворота вокруг ее. Таким образом, оправка ориентируется вдоль оси Z станка. Далее колона своим движением по осям У, Z и Х вставляет
оправку в свободную руку манипулятора, происходит разжим оправки и колона перемещается вдоль оси Z, далее перемещается вдоль оси У на расстояние равное между оправками и затем по оси Z наезжает на новую оправку, происходит зажим новой оправки и колона движением по оси Х уходит в рабочую зону. Двурукий манипулятор поворачивает руку вокруг оси и уходит в исходное положение вдоль оси Х. Робот забирает отработанный инструмент и устанавливает в кассетный магазин.
На рисунке вы видите еще одно устройство. Это промежуточное устройство загрузки-выгрузки кассет с инструментом с транспортных тележек. О нем будет подробно рассказано ниже, когда будет рассматриваться автоматизированная подсистема снабжения ГПС инструментами.
Рис.6.3. Горизонтальный обрабатывающий центр фирмы «Вернер» ТС400 с кассетным магазином и новой системы снабжения инструментами, пригодный для работы в ГПС.
В ГПС часто включают также дополнительно сверлильный станок (мультицентр) с автоматической сменой сверлильных головок, который, сохраняя высокую гибкость, способствует многократному увеличению производительности труда современных гибких систем (рис.6.4). На этом станке производится постоянно повторяющихся схем расположения обрабатываемых отверстий и резьбонарезные операции, специальные фрезерные операции. Этот новый системный модуль может приспосабливаться к меняющимся производственным задачам. Транспортировка изделий к накопителю изделий и от него производится с помощью палет, которые транспортируются рельсовыми тележками или индуктивными транспортными системами.
Рис 6.4..Сверлильный ГПМ со сменой сверлильных головок фирмы «Вернер» ТС63ВК
Важные преимущества ГПМ.ТС63ВК
- автоматическая смена передних бабок, многошпиндельных сверлильных головок, сверлильных головок и головок для подрезки торцев;
- смена специальных головок даёт возможность приспособить станок к меняющейся технологии резания в обработке изделий;
- непосредственный доступ к максимально 8 специальным сверлильным головкам в накопителе головок станка;
- короткое время смены специальных головок;
- при необходимости автоматическая подача специальных головок из центрального накопителя, благодаря этому общее использование специальных головок на разных станках;
- возможные размеры палет от 800 х 800 до 1250 х 1250 мм;
- сверлильный станок с автоматической сменой сверлильных головок можно в любое время задним числом включать в ГПС.
Стол и салазки оси X пригодны для больших усилий подачи, что дает высокую производительность резания, а также позволяет достигать высокой точности при критических режимах резания. Стол может быть как с дискретным, так и с непрерывным делением, реализованный как дополнительная ось В. Подключаемая ось U управляемая от УЧПУ позволяет использовать головки для подрезки терцев, т.е. производить движение подачи перпендикулярно к оси вращения шпинделя.
Накопители сверлильных головок имеются в распоряжении в нескольких ступенях расширения. Расширенные возможности предлагают два связанных с машиной барабанных накопителя с максимум 12-ю гнездами сверлильных головок до накопителей различной конструкции, как круглые, передвижные или стеллажные накопители, находящиеся за станком и в центре системы, предназначенные для нескольких станков и позволяющие расширение до любых размеров. Во всех случаях смена сверлильной головки производится за 5-6 сек., при этом новая головка вставляется сбоку, а подлежащая замене - выталкивается с другой стороны. Такой метод проталкивания делает обеспечивает минимальную продолжительность смены от стружки до стружки 20 сек.
Для смены инструмента в сверлильных головках сзади имеется дверь, размещенная на задней стороне ограждения накопителя и имеется оттуда доступ к нему. На время смены инструмента вращение накопителя при открытой дверке ограждения блокируется. С помощью загрузочного устройства новых головок и удаления отработавших старых головок возможна работа станка без прерывания рабочего процесса.