Фрезерные и многоцелевые станки для обработки корпусных деталей.

Фрезерные станки широко используются при изготовлении разнообразных деталей машин. Применяя различные фрезы, на станках можно обрабатывать плоские и фасонные поверхности, пазы, поверхности тел вращения, нарезать зубчатые колеса по методу копирования, выполнять другие фрезерные операции.

В группу фрезерных станков входят консольно-фрезерные, копировально-фрезерные, продольно-фрезерные, станки непрерывного действия (карусельно-фрезерные и барабанно-фрезерные), станки с программным управлением, широкоуниверсальные фрезерные станки, бесконсольные вертикально-фрезерные станки, разные специализированные станки

Универсальный горизонтально-фрезерный консольный станок (6Р82) предназначен для выполнения разнообразных фрезерных работ в условиях единичного и серийного производства. Наличие полуавтоматического и автоматического (маятникового) циклов позволяет использовать станок на работах операционного характера в поточных и автоматических линиях. Станок имеет поворотный стол, поэтому на нем можно фрезеровать винтовые канавки. Компенсирующее устройство (в виде двух гаек) в механизме продольной подачи позволяет выбирать люфт между ходовым винтом и гайкой и осуществлять на станке фрезерование по подаче.

Вертикально-фрезерный консольный станок с поворотной шпиндельной головкой (6Р12) предназначен для выполнения различных операций торцовыми, цилиндрическими, концевыми, дисковыми и фасонными фрезами в единичном и серийном производствах. В результате возможности полуавтоматического и автоматического циклов движения стола станок может быть использован в поточных и автоматических линиях. Вертикальное расположение и возможность поворота оси шпинделя станка составляют его основное отличие от станка 6Р82.

Копировально-фрезерный полуавтомат (6Б443) с электрогидравлическим следящим приводом подач предназначен для обработки поверхностей пространственно-сложной формы (поверхностей матриц, пуансонов, пресс-форм, моделей и подобных деталей). Обработка ведется главным образом по копиру, представляющему по форме изделие или часть его в натуральную величину и выполненному из легкообрабатываемого материала. На станке возможны следующие виды обработки: 1) строчечная обработка по копиру горизонтальными или вертикальными строчками (простыми, односторонними и контурными); 2) автоматическое контурное копирование; 3) автоматическое трехмерное копирование; 4) обработка цилиндрических поверхностей по плоскому копиру; 5) обработка с использованием манипулятора; 6) обработка «зеркальных» по отношению к копиру заготовок; 7) обычная фрезерная обработка (без копира).

Продольно-фрезерный двухстоечный четырехшпиндельный станок 6610 предназначен для обработки крупных деталей из черных и цветных металлов, сплавов и некоторых видов пластмасс торцовыми, цилиндрическими, концевыми, дисковыми и фасонными фрезами в условиях единичного и мелкосерийного производства. Станок снабжен поворотными шпиндельными головками двумя горизонтальными, смонтированными на стойках, и двумя вертикальными - на поперечине, которая может перемещаться по вертикальным направляющим стоек.

Карусельно-фрезерный двухшпидельный станок 6М23 предназначен для обработки плоских поверхностей деталей из стали, чугуна, цветных и легких сплавов торцовыми фрезами диаметром до 450 мм. Станок используется в серийном производстве. Детали закрепляют в приспособлениях, установленных на круглом столе станка. Рабочими движениями являются вращение шпинделей и стола. Обработка, осуществляемая по принципу непрерывного фрезерования, производится последовательно черновым и чистовым шпинделями, что достигается соответствующим направлением вращения стола. Снятие детали с приспособления после чистового фрезерования и установка другой для обработки производятся при непрерывной работе станка.

Барабанно-фрезерный 4-шпиндельный станок ГФ1080М предназначен для одновременной обработки двух торцовых поверхностей деталей (корпусов, валов, вилок и др.), а также фрезерования пазов дисковыми фрезами. Станок находит применение в серийном и массовом производствах. Рабочими движениями станка являются вращение горизонтальных шпинделей, расположенных попарно на двух шпиндельных бабках, и вала привода подач, на котором между бабками смонтирован барабан с приспособлениями для крепления обрабатываемых деталей. Обработка производится последовательно двумя черновыми и двумя чистовыми шпинделями по принципу непрерывного фрезерования. Снятие с приспособления детали, обработанной чистовыми шпинделями, и установка другой детали, подлежащей фрезерованию, осуществляются при вращающемся барабане. Непрерывное фрезерование позволяет значительно повысить производительность обработки.

Многоцелевые станки предназначены для получения сложных деталей. В них могут производиться одновременно несколько операций таких, как сверление, фрезерование. Эти станки позволяют значительно повысить производительность и точность обработки, так как большая часть операций производится с одного установа.

Средства для контроля, диагностики и адаптивного управления станочным оборудованием.

Средства диагностирования – аппаратура и программы, с помощью которых осуществляется диагностирование.

В зависимости от решаемой задачи в состав этих средств входят различные измерительные устройства, состоящие из первичных преобразователей – датчиков диагностических признаков состояния объекта и электронного блока для превичной обработки сигналов датчиков; устройства сбоьр и обработки информации от измерительных устройств и принятия решения по результатам обработки и устройства реализации решений либо программируемый контроллер.

Для измерения сил и моментов широко используется тензорезисторные чувствительные элементы, которые изменяют свое электрическое сопротивление за счет приложенной механической силы. Датчики с использованием тензорезисторов имеют, как правило, простую конструкцию, обладают большим диапазоном измерения и обеспечивают необходимую точность измерения.

Тензометрические подшипники. Такие измерительные устройства состоят из первичного преобразователя и электронного модуля для обработки сигнала.

Тензометрические втулки. Для определения изменений сил резания в качестве чувствительного датчика, встраемого в узлы станков.

Измерительный вращающийся центр задней бабки токарного станка. Для измерения при токарной обработке осевой состовляющей силы резания.

Тензометрический винт резцедержателя. В процессе резания под действием вертикальной составляющей силы резания.

Динамометрическая головка для измерения окружной силы при фрезеровании.

Измеритель крутящего момента позволяет выполнить измерения бесконтактным способом.

Пьезоэлектрические датчики для определения сил резания.

Термопары: метод определения средней температуры в режущей части инструмента.

Инфракрасные температурные датчики, теплотелевизор.

Для конроля размеров детали и параметров разрушения детали и параметров разрушения инструмента непосредственно в зоне обработки широкое распрастранение получили датчики касания(контактные датчики).

2. Расчленение процесса проектирования

Весь процесс проектирования (от первоначального задания или замысла до завершенного проекта) состоит из ряда действий или методов, используемых последовательно или параллельно.

Матрица проектирования

Рис.Концептуальная схема процесса проектирования В.Л. Попов, 1999)

Техническая сторона процесса проектирования представляется в виде трехмерной матрицы.

Принятая концепция обосновывается следующим образом. Движение в направлении оси Y (анализ – синтез – принятие решений) соответствует традиционному поиску структуры и решений. (Ось Y характеризует стадийность процесса проектирования.)

Движение в направлении оси Х соответствует структуре технического объекта: изделие – агрегаты – узлы и детали.

Движение в направлении оси Z соответствует принятому (в России) поэтапному порядку разработки объектов новой техники (ГОСТ 34.201-89).

Этапы проектирования.

Техническое задание (ТЗ) на проектирование – первый и весьма важный технический документ для проектирования технического объекта с разработкой соответствующей документации. Он разрабатывается всегда независимо от дальнейшей стадии разработки. Содержание, общий порядок разработки, согласования и утверждения ТЗ устанавливает ГОСТ 15.001–88.

Основное назначение технического задания – определить цели проектирования, обосновать направление поиска.

В ТЗ включают: перечень и значения прогнозируемых параметров с отражением уровня стандартизации и унификации; параметров, характеризующих научно-технический уровень (патентную чистоту) и качество изделия (ТО) с учетом полного удовлетворения целевого назначения; стоимость его разработки.

Техническое задание в общем случае состоит из следующих основных разделов: наименование и область применения, основание для разработки, цель, назначение и источник разработки, технические требования, условия эксплуатации, экономические показатели, стадии и этапы разработки, порядок контроля и приемки, приложения.

Техническое предложение (ТП) должно содержать указания и обоснования по принципиальному устройству объекта, целесообразности использования в его конструкции тех или иных технических решений, а также сравнительную оценку вариантов этих решений с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей.

В техническом предложении отражаются результаты исследований по проверке патентной чистоты выбранного варианта технического решения как в России, так и в странах, предполагаемых для экспорта.

В число обязательных документов ТП входят пояснительная записка и ведомость технического предложения. В зависимости от характера, назначения или условий производства объекта дополнительно могут быть выполнены: чертеж общего вида или габаритный чертеж, схемы, таблицы, расчеты, патентный формуляр, карта технического уровня и качества продукции.

Утверждение ТП определяет выбранный вариант решения системы. Затем осуществляется процесс проектирования по схеме:

Эскизный проект→технический проект→рабочий проект.

Эскизный проект (ЭП). На этой стадии начинается процесс конструирования объекта. Эскизный проект дает общее представление об устройстве, принципе работы, назначении, основных показателях, параметрах и габаритах ТО.

В состав технической документации на стадии эскизного проекта входят:

1) чертеж общего вида объекта;

2) габаритный чертеж объекта;

3) теоретический чертеж объекта;

4) общие виды основных узлов;

5) пояснительная записка, имеющая следующие разделы:

а) выбор и обоснование предлагаемого технического решения;

б)техническая характеристика объекта (назначение, габариты, масса, потребляемая мощность, производительность, режим работы и т.д.);

в) описание конструкции объекта с указанием его особенностей;

г) расчет технико-экономических показателей работы объекта и сравнение с самыми высокими показателями, достигнутыми на сегодняшний день;

6) расчеты (кинематические, динамические, прочностные и др.);

7) ведомость эскизного проекта.

Как правило, в состав ЭП также входят: схемы (кинематическая, гидравлическая, электрическая и др.), ведомость покупных изделий, ведомость согласования применения покупных изделий, программы и методики испытаний, расчеты, таблицы, патентный формуляр, карта технического уровня и качества продукции.

На стадии выполнения ЭП продолжаются работы по выявлению патентоспособных решений, которые могут появиться в ходе компоновки объекта. Оформляются заявки на изобретение как по устройству, так и по промышленному образцу. Выявляются страны или фирмы-потребители объекта, разрабатываются предложения о патентовании изобретений за границей.

На стадии технического проекта все конструктивные решения должны разрабатываться полностью. При этом техническая документация проекта должна давать полное и окончательное представление об устройстве объекта.

На этом этапе проводится всесторонняя теоретическая и экспериментальная проработка схемных и конструктивных решений разрабатываемого технического объекта на макетах или специальных установках.

В состав технической документации на стадии технического проекта входят:

1) теоретический чертеж;

2) габаритный чертеж;

3) чертеж общего вида объекта;

4) чертежи общих видов узлов объекта;

5) кинематические, электрические, гидравлические и другие схемы;

6) сборочный чертеж объекта;

7) пояснительная записка, имеющая следующие разделы:

а) назначение и область применения разработанного объекта;

б) обзор существующих образцов объектов подобного назначения отечественного и зарубежного производства (прототипов) и сравнительная оценка их конструктивных особенностей и эксплуатационных показателей;

в) краткое описание конструктивных особенностей нового объекта;

г) решение вопросов техники безопасности и производственной санитарии;

д) решение вопросов технологичности с точки зрения производственных условий завода-изготовителя;

е) расчеты масштаба производства новых объектов и эффекта от внедрения их у потребителей;

8) расчетная записка, включающая подробные кинематические, динамические, прочностные и другие расчеты;

9) перечень комплектующих изделий;

10) ведомость технического проекта.

Как правило, в состав Тех.Пр также входят:

- перечень специального инструмента и запасных частей,

- ведомость покупных изделий,

- ведомость согласования применения покупных изделий,

- технические условия, программа и методика испытаний,

- патентный формуляр,

- карта технического уровня и качества продукции.

Этап разработки рабочей документации.

Рабочая документация (РД) является основной продукцией проектной организации. Состав рабочего проекта и рабочей документации определен Единой системой конструкторской документации (ГОСТ 2.102–68).

В состав документации на стадии рабочего проекта входят:

1) чертежи общих видов;

2) чертежи узлов и деталей;

3) спецификация деталей;

4) кинематическая, электрическая схемы, циклограммы и др.;

5) пояснительная записка с технической характеристикой и поверочными расчетами узлов и деталей;

6) проект технических условий на изготовление, приемку, упаковку и транспортировку;

7) ведомости ориентировочных норм расхода материалов, стандартных и нормализованных деталей и узлов, покупных деталей и изделий, применения посадочных размеров, резьб, моделей и т. д.;

8) технический паспорт и инструкция по эксплуатации, уходу и монтажу (с пояснительными схемами и чертежами);

9) ведомости согласования комплектующих изделий;

10) проект программы испытаний.

Проводится разработка конструкторской документации опытного образца (опытной партии), изготовление, испытание опытных образцов, корректировка конструкторских документов по результатам испытаний. В зависимости от специфики изделия на данном этапе проводятся испытания на надежность. На основании подробного анализа результатов испытаний производится корректировка конструкторской документации, улучшающая качество проекта, и принимается решение о сдаче проекта государственной комиссии.

3. Особенности проектирования универсальных автоматических и адаптивных сборочных приспособлений и инструмента.

Процесс сборки и подобные ей процессы. Сборка представляет собой технологический процесс соединения деталей машин в сборочные единицы и машину в целом. Помимо сборки изделий, в производстве осуществляют и сборку инструментов и различной технологической оснастки. Кроме того, при обработке заготовок и в производственном процессе в целом осуществляется множество вспомогательных операций, аналогичных сборочным операциям.

Аналогия процессов при сборке и обработке позволяет использовать единые методы проектирования и расчета устройств, автоматизирующих эти процессы.

Этапы автоматической сборки и подобных ей процессов. Автоматическую сборку и подобные ей операции можно разделить на четыре этапа: подача деталей в рабочую зону; ориентирование их относительно друг друга; присоединение и закрепление деталей; освобождение рабочей зоны. Из рассмотренных четырех этапов первый и четвертый этапы являются транспортными и требования к точности относительного положения деталей на них не велики. Соединение деталей в сборочную единицу осуществляется на втором и третьем этапах, и на них требования к относительному положению деталей более высокие.

Способы и средства транспортирования деталей. Детали в рабочую зону могут подаваться поштучно и партиями в ориентированном и дезориентированном положении.

Рассмотрим некоторые схемы подачи деталей в рабочую зону.

Поштучная подача деталей от станка (СТ) к сборочной машине (СМ) в ориентированном положении:

- при помощи разгрузочного (Р) и загрузочного (З) устройств по наклонному лотку (рис а);

- при помощи промышленного робота (рис. г);

- при помощи транспортного устройства (рис. д );

- при помощи конвейера и разгрузочного (Р) и загрузочного (З) устройств (рис б);

- при помощи магазина и разгрузочного (Р) и загрузочного (З) устройств (рис. е);

- при помощи транспортных тележек разгрузочного (Р) и загрузочного (З) устройств (рис в).

Подача партии деталей из бункера (Б) от станка (СТ) к сборочной машине (СМ) с использованием ориентирующего устройства (О) (рис. ж).