14. Podstawowe funkcje i wymagania spełniane przez korpusy

Transkrypt

1 14. Podstawowe funkcje i wymagania spełniane przez korpusy FUNKCJE: Korpusy są elementami maszyn, które spełniają szereg funkcji polegających na: utrzymywaniu elementów, zespołów i mechanizmów maszyny w określonym wzajemnym położeniu przyjmowaniu wszelkich obciążeń w postaci sił i momentów sił np. od napędu, od procesu wykonywanej przez maszynę pracy, związaniu maszyny z podłożem i przenoszenie wszelkich obciążeń na fundament. WYMAGANIA: Korpusy powinny zapewniać: łatwość obsługi maszyny podczas pracy, łatwość wykonania montażu tj. łączenia elementów i zespołów w gotową maszynę, przy stosowaniu połączeń zarówno rozłącznych, np. śrubowych, klinowych, jak i nierozłącznych, np. nitowych, spawanych, oraz łatwość wykonania demontażu, tj. rozłączenia maszyny na elementy i zespoły, niezmienność kształtów i wymiarów z upływem czasu, uzyskiwaną przez sezonowanie, tj. stabilizowanie korpusów (proces polegający na wygrzewaniu korpusów w podwyższonej temperaturze lub przechowaniu ich w temperaturze otoczenia, ale przez dłuższy czas najczęściej na wolnym powietrzu, w celu zmniejszenia naprężeń własnych), odporność na drgania i zdolność ich tłumienia; osiąga się to przez właściwą konstrukcję oraz dobór na korpusy materiału o takich właściwościach, swobodne odprowadzenie wiórów. 15. Składniki układu prowadnicowego (przykładowy schemat) Prowadnica i prowadnik, to para kinematyczna zwana połączeniem prowadnicowym, w którego skład może wchodzić listwa podchwytu ze złączem śrubowym i listwy do nastawiania luzu (rys. 2.4). Jeden prowadnik może równocześnie współpracować z jedną lub kilkoma prowadnicami. Układ mechaniczny, składający się z jednego lub więcej połączeń prowadnicowych nazywa się układem prowadnicowym. Układ prowadnicowy na przykładzie sań wzdłużnych suportu obrabiarki tradycyjnej 16. Podstawowe wymagania stawiane połączeniom prowadnicowym wysoka dokładność geometryczna, określana wartościami i kierunkowością odchyłek toru ruchu rzeczywistego od teoretycznego; odporność na zużycie, stanowiąca podstawowy warunek zachowania wymaganej

2 dokładności obrabiarki przez dostatecznie długi czas jej użytkowania; małe opory tarcia; dostatecznie duża sztywność stykowa, przejawiająca się małymi odkształceniami współpracujących powierzchni pod działaniem sił normalnych. 17. Typy prowadnic i przykładowe zastosowania Klasyfikacja prowadnic oparta jest o następujące kryteria: kształt toru, położenie i kształt przekroju poprzecznego prowadnic oraz zasadę współpracy (rodzaj tarcia). Zasadniczy podział prowadnic wynika z rodzaju współpracy, czyli podział na prowadnice ślizgowe (hydrostatyczne, hydrodynamiczne, aerostatyczne) i toczne. Pozostałe kryteria podziału są stosowane zarówno w prowadnicach tocznych jak i ślizgowych. Dokonując podziału prowadnic według kształtu powierzchni nośnych dzielimy je na trójkątne (pryzmowe), prostokątne, trapezowe(jaskółczy ogon), kołowe. Ze względu na położenie powierzchni nośnych prowadnice dzielą się na zewnętrzne (wypukłe) i wewnętrzne obejmujące prowadnik 19. Podstawowe zadania zespołu wrzecionowego Zespół wrzecionowy składa się z wrzeciona, łożysk wrzecionowych i obsady łożysk (tuleja lub korpus). W końcowym efekcie o dokładności ruchu powierzchni bazującej (końcówki) wrzeciona decydują dokładności wykonania tych trzech elementów oraz sposób ich skojarzenia. Układ wrzecionowy ma spełniać następujące zadania: ustalić i mocować bezpośrednio lub za pomocą uchwytu w określonym położeniu roboczym przedmiot \lub narzędzie, wprawiać w ruch obrotowy albo jednoczesny ruch obrotowy i postępowy obrabiany przedmiot lub narzędzie, przenosić siły poprzeczne i wzdłużne oraz momenty skręcające powstałe w procesie skrawania. 21. Podstawowe zasady przy konstruowaniu węzłów łożyskowych wrzecion obrabiarek - węzeł łożyskowy położony bliżej przedniej końcówki wrzeciona powinien być sztywniejszy niż węzeł tylny, stąd łożyska poprzeczne przednie są przeważnie dwurzędowe lub podwójne oddzielone pierścieniem odległościowym, - powinna być zapewniona możliwość nastawiania luzów poprzecznych i wzdłużnych, - odkształcenia cieplne wrzeciona i elementów węzłów łożyskowych nie powinny wywoływać w układzie dodatkowych naprężeń ani odkształceń pogarszających dokładność obrotu wrzeciona, dlatego łożyska wzdłużne umieszcza się najczęściej w węźle przednim, a łożyska wrzecion szybkobieżnych chłodzi się ( olejem, strumieniem powietrza, a niekiedy nawet wodą), - dokładność łożyska przedniego powinna być co najmniej o jedną klasę wyższa niż łożyska tylnego, - wskazane jest unikanie dużej liczny elementów w węzłach łożyskowych (np. tulej pośrednich między pierścieniem zewnętrznym łożyska i korpusem), gdy powodują one pogorszenie dokładności obrotu wrzeciona i zmniejszenie sztywności. 22. Typy łożysk ślizgowych stosowanych w obrabiarkach i ich charakterystyka

3 - łożyska hydrodynamiczne, w których tarcie płynne uzyskuje się dopiero po przekroczeniu prędkości granicznej. Poniżej tej prędkości występuje tarcie mieszane i w tych warunkach łożyska wrzecionowe nie powinny pracować. Spośród zalet łożyskowania hydrodynamicznego na wyróżnienie zasługują: dobre tłumienie drgań, duża trwałość dokładności szczególnie w łożyskach natawianym luzem, małe wymiary poprzeczne a w łożyskach nastawialnych brak konieczności dokładnego wykonania wymiaru średnicy otworu Panwi. Do wad należą: możliwość wirowania błądzenie osi czopa, indywidualnie wykonanie z drogich materiałów (brąz). - łożyska hydrostatyczne, w których olej jest do komór smarowych Panwi doprowadzany pod ciśnieniem i stale ( nawet przy n=0) rozdziela Panew do czopa. Tarcie płynne występuje więc w całym zakresie prędkości obrotowych. W zespołach wrzecionowych obrabiarek stosowane są łożyska hydrostatyczne poprzeczne i wzdłużne. -łożyskowanie aerostatyczne, oparte na tych samych zasadach pracy co hydrostatyczne, z tym konstrukcyjne Panwi. 23. Budowa i przeznaczenie wałków i śrub pociągowych (schemat). Wałki pociągowe- stosowane są, gdy nie jest wymagane dokładne powiązanie ruchy obrotowego z posuwowym. Służą do przeniesienia ruchu obrotowego na koła zębate, które osadzone na wałku pociągowym mogą się jednocześnie wzdłuż niego przesuwać. Śruby pociągowe są najważniejszymi elementami mechanizmów, przeznaczonych do uzyskiwania dokładnych ruchów posuwowych (gwinty) i dokładnych przemieszczeń (przesuwy stołów wiertarek współrzędnościowych, suportów narzędziowych, dosuwu wrzeciennika w szlifierkach itp.) Stosowane są również do napędu mechanizmów ruchów głównych (dłutownice, strugarki, przeciągarki). Ponadto umożliwiają znaczną redukcję ruchów przełożenia zapewniając jednocześnie spokojną pracę.

4 24. Uproszczony podział sprzęgieł i ich charakterystyka Sprzęgła: a) nierozłączne: - mechaniczne - sztywne, uniemożliwiają jakiekolwiek względne przesunięcie miedzy członem czynnym i biernym. Używa się ich w przypadku łącze dokładnie współosiowych wałów. Wyróżnia się : kołkowe, wpustowe, kołnierzowe z osadzeniem ochronnym. - samonastawne, pozwalają kompensować błędy współosiowych łączonych wałów. Dopuszczają one pewne ruchy osiowe, promieniowe lub kątowe wałów, ponieważ są w nich luzy miedzy łącznikiem a członami. - podatne, mają za zadanie łagodzenie nierównomierności przenoszonego momentu obrotowego. Połączenia silnika z maszyną powinno być na ogół sprężyste i pełnić funkcję amortyzatora nadwyżek dynamicznych. b) rozłączne: -sterowane, moment obrotowy przenoszony jest przez system współpracujących zębów umieszczonych na powierzchniach czołowych (sprzęgła kłowe), lub na obwodzie obydwu członów sprzęgła (zębate). Włączanie i rozłączanie sprzęgła może być mechaniczne, hydrauliczne lub pneumatyczne. -mechaniczne -hydrauliczne -elektromagnetyczne 29.Mehanizm krzywkowy (schemat)- przeznaczenie i zastosowanie w obrabiarkach. Mechanizmy krzywkowe służą do zamiany ruchu obrotowego na ruch prostoliniowy posuwisto-zwrotny o niewielkim skoku. Zapewniają możliwość uzyskania dowolnego przebiegu ruchu na określonym odcinku drogi w obu kierunkach, przy czym zmiana prędkości i kierunku ruchu jest wymuszona odpowiednim ukształtowaniem zarysu krzywki. Mechanizmy te są stosowane w obrabiarkach automatycznych sterowanych mechanicznie - krzywkowe oraz w układach sterujących obrabiarek produkcyjnych i uniwersalnych. Zaletą mechanizmów krzywkowych w zastosowaniu do napędu ruchów prostoliniowych w obrabiarkach jest możność uzyskania ruchu w zasadzie o dowolnym przebiegu prędkości w funkcji drogi w obu kierunkach, co uzyskuje się dzięki odpowiedniemu ukształtowaniu zarysu krzywki. Do wad mechanizmów krzywkowych należy zaliczyć: ograniczoną długość przesuwu, małą wytrzymałość, skłonność do szybkiego zużywania się i wrażliwość na uderzenia. Mechanizmy krzywkowe znajdują szczególnie szerokie zastosowanie do realizowania złożonych cyklów ruchów w obrabiarkach automatycznych (automaty tokarskie), a także w różnego rodzaju urządzeniach sterujących (np. do przełączania kół zębatych i sprzęgieł w skrzynkach przekładniowych).

5 30. Mehanizm korbowy (schemat)- przeznaczenie i zastosowanie w obrabiarkach. Mechanizm korbowy ze względu na prostą konstrukcję jest od dawna do dzisiaj stosowany do niewielkich skoków (do 200 mm) w dłutownicach, w obrabiarkach dłutujących do obwiedniowej obróbki kół zębatych i w piłach ramowych. Mechanizm korbowy: L - długość korbowodu, r - ramię korby, s - skok suwaka, vr - prędkość ruchu roboczego, vj - prędkość ruchu jałowego 31. Mechanizm jarzmowy (schemat)- przeznaczenie i zastosowanie w obrabiarkach. Mechanizm jarzmowy z jarzmem wahadłowym, podobnie jak mechanizm korbowy, jest samonawrotny, tzn. nie wymaga stosowania żadnych dodatkowych członów (nawrotnicy) do zmiany kierunku ruchu. Jedną z odmian mechanizmu jarzmowego przedstawiono na rys Jarzmo o długości L, podparte przegubowo w punkcie O i powiązane u góry z suwakiem za pośrednictwem klocka ślizgowego, jest wprawiane w ruch wahadłowy za pomocą korby obracającej się dokoła punktu O ze stałą prędkością obrotową n obr/min. Korba jest tak rozwiązana, że można zmieniać jej promień r, przez co uzyskuje się różne skoki S suwaka.

6 32.Zasada działania mechanizmu zapadkowego Mechanizmy zapadkowe stosowane są do napędu ruchu posuwowego (np. strugarki poprzeczne). Najczęściej stosuje się zapadki zębate (koło zapadkowe - zapadka), ale bywają też zapadki cierne pracujące na zasadzie sprzęgła wyprzedzającego (wolne koło). Zapadki zębate mają koło zapadkowe z uzębieniem zewnętrznym lub rzadziej wewnętrznym. Mechanizm korbowy 3 z regulowaną długością korby r powoduje kątowe wahania ramienia z zapadką 2. Podczas ruchu ramienia w lewo zapadka zazębia się z zębami koła zapadkowego powodując jego obrót. W drodze powrotnej zapadka przeskakuje po zębach nie powodując obrotu koła. Wałek, na którym osadzone jest koło zapadkowe, zakończony jest przekładnią śrubową 4 nadającą okresowy posuw suportowi 5. Kąt obrotu koła zapadkowego zależy od liczby zębów, o którą zapadka je obróci oraz od całkowitej liczby zębów w kole.

7 33. Mechanizm Maltański schemat i zasadadziałania Klasycznym przykładem mechanizmu ruchu przerywanego jest mechanizm maltański składający się z tarczy wrębowej l napędzanej korbą 2 zakończoną rolką 3. Liczba wrębów z tarczy wrębowej może być różna; najczęściej z = 4, 5 lub 6. Na jeden obrót korby przypada l/z obrotu tarczy wrębowej. Mechanizmy maltańskie są stosowane najczęściej do okresowego obrotu głowic rewolwerowych tokarek rewolwerowych, wiertarek oraz półautomatów i automatów tokarskich, a także do synchronizacji obrotów walcowych krzywek (bębnów) stosowanych w jednodźwigniowym sterowaniu skrzynek. 34. Przekładnie gitarowe schemat i działanie Przekładnie gitarowe stosowane są bardzo często w obrabiarkach, na których można toczyć lub frezować gwinty oraz w obrabiarkach do uzębień. Przekładnie te ze względu na małą ich sztywność używane są głównie w układach posuwu dla małych mocy i przy niewielkich prędkościach. Przekładnię gitarową z wahliwą płaską dźwignią (kołyską, gitarą) pokazano

8 35. Elementy składowe układu napędowego Pod nazwą układ napędowy będzie rozumiany układ przenoszący energię z sieci elektrycznej do zespołu roboczego maszyny i składający się z: układu zasilającego i sterującego pracą silnika napędowego, silnika napędowego będącego źródłem energii mechanicznej, przekładni mechanicznej łączącej silnik z zespołem roboczym maszyny, spełniającej rolę mechanizmu do zmiany ilości i rodzaju ruchu, zespołu roboczego maszyny, np. zespołu wrzecionowego w obrabiarkach. 36. Podstawowe zadania spełniane przez napędy obrabiarek. Napędy stosowane w obrabiarkach, maszynach i urządzeniach technologicznych spełniają dwa podstawowe zadania: 1. Uzyskanie ruchu niezbędnego do wykonania pracy wynikającej z głównej funkcji realizowanej przez obrabiarkę (maszynę); jest to ruch o dużej energii. Napędy takie nazywają się napędami wykonawczymi, a w obrabiarkach napędami ruchu głównego. 2. Zapewnienie względnego ruchu organów roboczych obrabiarki (maszyny) po zaprogramowanym torze i z określoną prędkością, a w szczególności pozycjonowanie w żądanym położeniu. Napędy takie w ogólności nazywają się napędami pozycjonującymi, a w obrabiarkach napędami ruchu posuwowego (posuwu) lub ruchu przesuwowego. Są to napędy o stosunkowo małej energii. Wymagania stawiane napędom stosowanym w obrabiarkach i urządzeniach technologicznych można podzielić na dwie grupy: wymagania ogólne, wymagania szczegółowe. 37. Wymagania ogólne dotyczące wszystkich rodzajów napędów w obrabiarkach. wymagany zakres prędkości obrotowej silnika, dostatecznie dużą moc lub moment napędowy silnika, wystarczający do wykonania pracy (pokonania obciążeń zewnętrznych) i pokonania oporów wynikających z sił tarcia napędzanych mechanizmów i obciążeń wewnętrznych,

9 dostępność na rynku, duża sprawność i mały koszt napędu, niezawodność oraz łatwość obsługi i konserwacji; obecnie coraz częściej wymaganie to przyjmuje formę: bezobsługowość pracy napędu, małe gabaryty i masa napędu. 38. Wymagania szczegółowe stawiane napędom ruchu głównego. - dużą sztywnością charakterystyki mechanicznej, czyli małym spadkiem prędkości obrotowej wału silnika przy zwiększaniu momentu obciążenia, - dużym zakresem bezstopniowej zmiany (nastawiania) prędkości obrotowej silnika do obr/min, - przebiegiem dopuszczalnego obciążenia w funkcji prędkości obrotowej, który jest dostosowany do technologicznej charakterystyki obciążenia obrabiarki, - szybkim rozruchem, zwłaszcza przy dużych prędkościach obrotowych, w celu krótkiego dochodzenia do zadanej prędkości - co oznacza skrócenie czasów pomocniczych, - zdolnością do pracy serwonapędowej, tzn. możliwością pozycjonowania przy hamowaniu. 39. Wymagania szczegółowe stawiane napędom ruchu posuwnego. - duży zakres bezstopniowej zmiany prędkości silnika, umożliwiający realizację zarówno posuwu roboczego w granicach pt = 0-4 m/min, jak i szybkiego przesuwu do ok m/min, - szybki rozruch i hamowanie, czyli duże przyspieszenie i opóźnienie ruchu, które jest uwarunkowane dużym momentem rozwijanym przez silnik w stanach przejściowych i małymi momentami bezwładności napędzanych elementów, - duża sztywność mechanicznych elementów przenoszących napęd od silnika do zespołu przesuwnego obrabiarki i duża odporność na pojawianie się zjawiska stick-slip, czyli ciernych drgań relaksacyjnych, - małe opory ruchu uwarunkowane niewielkimi siłami tarcia w połączeniach prowadnicowych i przekładniach, co jest istotne szczególnie ze względu na zjawisko stick-slip i oszczędność energii przy ruchach przesuwnych - duża równomierność ruchu (małe wahania prędkości), zwłaszcza dla małych prędkości posuwu, - duża dokładność pozycjonowania, czyli mały elementarny krok umożliwiający elementarne przemieszczenie ok. 2 µm.

10 40. Klasyfikacja napędów głównych obrabiarek. 41. Preferowane obecnie rozwiązania napędów głównych obrabiarek. prądu stałego z dodatkową dwu- lub trzystopniową skrzynką prędkości tzw. bezpośredni lub zintegrowany, tj. z silnikiem trójfazowym asynchronicznym lub synchronicznym zbudowanym jako elektrowrzeciono, z prędkością regulowaną przez sterowanie częstotliwością. 43. Preferowane obecnie rozwiązania napędów posuwowych obrabiarek. 1) Tradycyjne napędy, w których silnik o ruchu obrotowym, bezpośrednio lub za pośrednictwem przekładni (kołowej zębatej albo pasowej zębatej), napędza śrubę toczną. 2) Napędy z elektronakrętką, w których silnik jest zintegrowany z obracającą się nakrętką toczną, a śruba pozostaje nieruchoma. 3) Bezpośrednie napędy z liniowym silnikiem elektrycznym.

11 44. Składniki typowego modułu napędu z silnikiem obrotowym napędzającym śrubę toczną. W skład napędu wchodzi silnik o ruchu obrotowym napędzający śrubę toczną bezpośrednio lub za pośrednictwem przekładni kołowej zębatej albo pasowej zębatej (rys). W tradycyjnej postaci konstrukcyjnej tego rozwiązania typowymi modułami oferowanymi przez wyspecjalizowanych producentów są: serwosilniki elektryczne prądu stałego lub przemiennego (komutatorowe, synchroniczne i synchroniczne), a także silniki skokowe, przekładnie śrubowe toczne o standardowych wymiarach śrub, bezluzowe reduktory z kołami zębatymi i przekładnie pasowe zębate, gotowe rozwiązania połączeń prowadnicowych tocznych. 45. Zalety i wady napedu posuwu z silnikiem obrotowym napędzającym śrubę toczną: Zalety: jednostki takie umożliwiają szybkie pozycjonowanie przy stosunkowo wysokiej dokładności ruchu. poszczególne elementy mogą mieć mniejsze wymiary, a jednostka napędowa spełnia wszystkie warunki konstrukcyjne i charakteryzuje się dużą sztywnością możliwość optymalizowania konstrukcji przez stosowanie silników o dużej prędkości obrotowej i mechanicznych przekładni redukujących, dzięki mechanicznej przekładni redukującej minimalizacja zwrotnego wpływu obciążenia na silnik napędowy, odsunięcie źródła ciepła, jakim jest silnik, od struktury mechanicznej obrabiarki, możliwość wariantowania konstrukcji przy stosunkowo niewielkich kosztach. Wady: ograniczenie wartości współczynnika wzmocnienia prędkościowego (Kv = l/s), spowodowane skończoną sztywnością mechanicznych elementów przenoszących napęd, nieliniowości w elementach mechanicznych ujawniające podczas występowania luzu zwrotnego,

12 ograniczona trwałość spowodowana zużywaniem się elementów napędu, ograniczona prędkość obrotowa śruby tocznej, powodująca konieczność stosowania dużych wartości skoku gwintu przy dużych prędkościach posuwu, nagrzewanie się śruby i związane z tym odkształcenia cieplne. 46. Budowa modułu posuwowego z napędzaną elektronakrętką (schemat) oraz zalety i wady. Zalety: mniej elementów przenoszących napęd od silnika, nieobrotową śruba nie ma łożysk, w przeciwieństwie do dotychczasowych rozwiązań, momenty bezwładności, które mają istotny wpływ na dynamiczne właściwości serwonapędu, są znacznie mniejsze niż w konwencjonalnych napędach, nieruchome i sztywne zamocowanie śruby na obu końcach oraz jej napięcie wstępne umożliwia uzyskanie bardzo dużej sztywności skrętnej; minimalna sztywność (w środku jej długości) jest ok. czterokrotnie większa niż konwencjonalnej obracającej się śruby, na poprawę sztywności skrętnej napędu wpływa także zmniejszenie liczby elementów mechanicznych, można uzyskać bez specjalnych trudności duży (Kv = 100 l/s) współczynnik wzmocnienia prędkościowego, przy napinaniu śruby nie występują ograniczenia spowodowane nośnością łożysk, stąd też można bez problemów powiększyć częstotliwości giętych drgań własnych tak, aby leżały one powyżej krytycznej prędkości obrotowej układu napędowego. Wady: ograniczenia geometryczne wynikające ze średnicy śruby tocznej determinowanej wymaganą sztywnością osiową napędu. Średnica nakrętki musi być bowiem od 1,5 do 3 razy większa od średnicy śruby, co oznacza duży moment bezwładności wirnika silnika. Powoduje to trudności z uzyskaniem dużych wartości przyspieszeń dla zespołów przesuwnych o relatywnie małej bezwładności w stosunku do dużej bezwładności wirnika silnika. 48. Zalety i wady bezpośrednich napędów liniowych: Zalety: bardzo duża powtarzalność i dokładność pozycjonowania, możliwość uzyskania dużych (v > 100 m/min) prędkości ruchu posuwowego i przesuwowego, duża niezawodność (brak części zużywających się). Wady: często zbyt duża objętość i duża masa własna (niekorzystny stosunek masy do siły napędowej), konieczność zastosowania obcego chłodzenia,

13 wrażliwość na zmienne obciążenia, utrudnienia w zastosowaniu w osiach pionowych, duży koszt. 49. Zasada działania silnika prądu stałego bocznikowego i sposoby zmiany prędkości obrotowej: Na rysunku 3.10 przedstawiono schemat połączeń w silniku bocznikowym. Siła elektromotoryczna (SEM) indukowana w uzwojeniach wirnika jest równa E=2z PN/60aФ gdzie: p - liczba par biegunów stojana, Φ - strumień magnetyczny przypadający na parę biegunów stojana, z - liczba zwojów wirnika, a - liczba par gałęzi równoległych uzwojeń wirnika, n - prędkość obrotowa wirnika. Charakterystykę mechaniczną tego silnika przedstawiono na rysunku Prędkość obrotową silnika można zmieniać przez: 1) zmianę napięcia wirnika Ut (obniżanie w stosunku do wartości znamionowej), co powoduje zmniejszenie prędkości obrotowej wirnika, 2) zmianę strumienia magnetycznego Φ (obniżanie w stosunku do wartości znamionowej prądu wzbudzenia), czemu towarzyszy zwiększanie prędkości obrotowej wirnika 3) wstawienie dodatkowych oporników w obwód wirnika silnika (zmniejszenie prędkości obrotowej). Rys Zasada działania silnika prądu stałego bocznikowego

14 50. Schemat blokowy tyrystorowego układu napędowego ze sprzężeniem zwrotnym prędkościowym i prądowym: 51. Elementy składowe serwomechanizmu z kontrolowanym silnikiem prądu stałego: Serwomechanizm z komutatorowym silnikiem prądu stałego składa się z: - silnika prądu stałego obcowzbudnego lub z magnesami trwałymi, - regulatora i wzmacniacza elektronicznego, - zasilacza tyrystorowego, - bezluzowej przekładni redukującej prędkość obrotową silnika i ewentualnie przekładni zamieniającej ruch obrotowy na postępowy, - układów pomiarowych położenia i prędkości 52. Podstawowe rozwiązania napędów obrabiarek zastosowaniem silników prądu przemiennego napędy z silnikiem asynchronicznym zasilanym z sieci energetycznej, w których występuje jedna prędkość obrotowa lub napędy stopniowe złożone z silnika oraz stopniowej skrzynki prędkości, umożliwiające uzyskanie szeregu prędkości obrotowych zmienianych w sposób stopniowy, napędy złożone z silnika asynchronicznego oraz bezstopniowej przekładni mechanicznej, co umożliwia uzyskanie bezstopniowo zmienianej prędkości obrotowej organu roboczego, napędy złożone z silnika prądu przemiennego zasilanego z falowniki częstotliwości o bezstopniowo regulowanej prędkości obrotowej 61. Główne bloki układów pomiarowych położenia i przemieszczenia Z punktu widzenia funkcjonowania i konstrukcji układu pomiarowego można wyróżnić dwa funkcjonalne bloki: czujnik pomiarowy przekształcający wielkość ruchową (przemieszczenie lub położenie) w inną wielkość fizyczną, układ zasilająco-przekształcający (przetwornik), który umożliwia uzyskanie pomiarowego sygnału elektrycznego. 62. Klasyfikacja stosowanych w obrabiarkach CNC układów pomiarowych przemieszczenia i położenia

15 Rys Klasyfikacja stosowanych w obrabiarkach CNC układów pomiarowych przemieszczenia i położenia Tokarki. Tokarki kłowe: Są przeznaczone przede wszystkim do obróbki przedmiotów o długości l > 6d, gdzie d oznacza średnicą przedmiotów ustalonych w kłach wrzeciona i konika. Każda tokarka kłowa ogólnego przeznaczenia jest wyposażona w uchwyt tokarski, co umożliwia toczenie, wytaczanie, gwintowanie, wiercenie i rozwiercanie przedmiotów krótkich. tokarki kłowe uniwersalne przeznaczone są do szerokiego zakresu zastosować w różnych gałęziach przemysłu, głównie do obróbki części w produkcji jednostkowej, małoseryjnej, umożliwiające oprócz różnorodnych robót tokarskich również toczenia gwintów nożem na całej długości rozstawu kłów. tokarki kłowe produkcyjne różnią się od uniwersalnych tym, że nie mają skrzynki posuwów i śruby pociągowej w związku z czym nie można na nich toczyć gwintów (mniej złożona konstrukcja kinematyka), tokarki produkcyjne przeznaczone są głównie do wysoce wydajnej obróbki przedmiotów w produkcji średnio, wielkoseryjnej oraz masowej. Charakterystycznymi cechami tokarek produkcyjnych jest: zwiększona moc napędu (1.5 2 razy w stosunku do tokarek uniwersalnych), częściowa automatyzacja cyklu pracy, łatwo przezbrajania, bogate wyposażenie specjalne. Tokarki wielonożowe Tokarki wielonożowe są przystosowane do jednoczesnej obróbki wieloma nożami w cyklu automatycznym. Znajdują zastosowanie w produkcji wielkoseryjnej i masowej do obróbki wałków stopniowych, a więc wałków o różnych średnicach.

16 Tokarki te mają dwa suporty: suport wzdłużny SUP.W (z przodu) do toczenia wzdłużnego, suport poprzeczny SUP.P (z tyłu) do toczenia poprzecznego. Tokarki kopiarki są przeznaczone do wykonywania powierzchni obrotowych o złożonych kształtach, które są odwzorowywane z zarysu kopiału. Tokarki uchwytowe są przeznaczone do obróbki krótkich przedmiotów nie wymagających podparcia kłem konika. Przedmiot obrabiany jest mocowany wyłącznie w uchwycie. Typowe przedmioty obrabiane to tarcze, krążki, pierścienie, krótkie tuleje itp. Tokarki karuzelowe są przeznaczone do obróbki przedmiotów o dużych średnicach. Mają pionowo usytuowane wrzeciono, którego końcówką jest stół obrotowy (obrót karuzelowy) z otworem centrującym i rowkami teowymi do umocowania ustawionych na jego powierzchni przedmiotów. Tokarki tarczowe są stosowane do obróbki przedmiotów o dużej średnicy i małej wysokości, takich jak: tarcze, obręcze, koła pasowe lub zamachowe itp. Przedmiot obrabiany jest zakładany zwykle za pomocą podnośnika i mocowany na dużej tarczy (uchwycie), która jest wyposażona w cztery niezależnie nastawiane szczęki oraz ma specjalne rowki teowe do zakładania indywidualnych zacisków i śrub mocujących. Tokarki rewolwerowe są przeznaczone do obróbki przedmiotów wymagających użycia znacznej liczby narzędzi (od kilku do kilkunastu). Jest to możliwe dzięki zastosowaniu obrotowej głowicy rewolwerowej umożliwiającej zamocowanie narzędzi w takiej kolejności, w jakiej mają być użyte do realizacji poszczególnych zabiegów obróbkowych. Automaty i półautomaty tokarskie są obrabiarkami ogólnego przeznaczenia stosowanymi wyłącznie w produkcji seryjnej i masowej. W automatach tokarskich wszystkie ruchy i czynności związane z obróbką określonej liczby jednakowych przedmiotów odbywają się samoczynnie, bez udziału człowieka. Obróbka przebiega nieprzerwanie, w sposób ciągły, aż do wyczerpania zapasu materiału wyjściowego. W półautomatach tokarskich pełen cykl pracy przy obróbce jednego przedmiotu jest wykonywany samoczynnie, wymaga jednak udziału obsługującego do powtórzenia tego cyklu przy obróbce następnego przedmiotu (zdjęcie gotowej części, założenie w uchwycie nowego przedmiotu, uruchomienie obrabiarki).

17 Wiertarki rewolwerowe przeznaczone są do wykonywania operacji skoncentrowanych (wiercenie, rozwiercanie, nawiercanie, pogłębianie i gwintowanie) za pomocą narzędzi zamocowanych we wrzecionach głowicy rewolwerowej; pracują w trybie półautomatycznym Wiertarki wielowrzecionowe mają od kilku do kilkudziesięciu równocześnie pracujących wrzecion (8-36) ułożyskowanych w jednej głowicy wielowrzecionowej; stosowane w produkcji średnioseryjnej (z przestawnymi wrzecionami z teleskopowymi wałkami przegubowymi) lub wielkoseryjnej (z wrzecionami o stałym rozstawieniu osi) Wiertarki do głębokich otworów przeznaczone do wiercenia lub powiercania otworów, których długość jest wielokrotnie większa od średnicy; otwory są wiercone wiertłami lufowymi o średnicach od 3 do 60mm, wiertłami BTA o średnicach od 12 do 300mm, wiertłami rurowymi (trepanacyjnymi) o średnicach mm Wytaczarki przeznaczone są do dokładnej obróbki otworów (IT 4 5) za pomocą noży do wytaczania; wymagana jest duża dokładność rozstawienia wytaczanych otworów ( mm) Wytaczarko - frezarki przeznaczone do wytaczania otworów i frezowania płaszczyzn, są stosowane w produkcji jednostkowej i małoseryjnej jako podstawowe obrabiarki do obróbki korpusów, a z odpowiednim oprzyrządowaniem (skrzynka wytaczarska) w produkcji średnioseryjnej 85 Rodzaje automatyzowanych czynności dla różnych grup obrabiarek Na podstawie dotychczasowych doświadczeń związanych z automatyzacją obrabiarek konwencjonalnych można wyodrębnić następujące, najczęściej automatyzowane grupy obrabiarek: wiertarki i gwinciarki, gdzie istotnymi zagadnieniami są: zmiana kierunku ruchu, ruchy podziałowe, orientowanie przedmiotu obrabianego; tokarki (zwłaszcza rewolwerówki i kopiarki), gdzie istotne są ruchy szybkie, pozycjonowanie narzędzia, orientowanie przedmiotu; frezarki, gdzie najważniejsze jest mocowanie i orientowanie przedmiotu obrabianego, jak również sterowanie cyklem obróbki; szlifierki, gdzie niezwykle istotne są ruchy szybkie, pozycjonowanie narzędzia, mocowanie przedmiotu; przecinarki ścierne i piły, gdzie zagadnieniem podstawowym jest podawanie materiału i jego mocowanie. 86 Automatyzacja czynności związanych z przedmiotem obrabianym Czynności pomocnicze związane z przedmiotem obrabianym są szczególnie pracochłonne w odniesieniu do frezarek, a także wiertarek. Automatyzacja tych czynności polega na tym, że: przy automatyzacji czynności mocowania i odmocowania przedmiotu obrabianego stosuje się siłowniki pneumatyczne (uchwyty tokarskie neumatyczne, rzadziej hydrauliczne lub elektryczne), zdalnie sterowane, do automatyzacji ruchów przestawczych przedmiotów obrabianych w strefie skrawania

18 (ruchy wykonywane pomiędzy kolejnymi zabiegami) stosuje się stoły podziałowe, obrotowe i liniowe, podzielnice z napędem pneumatycznym, hydraulicznym lub elektrycznym, przy automatyzacji czynności związanych z orientowaniem, gromadzeniem i wydawaniem przedmiotów obrabianych stosuje się podajniki wibracyjne elektromagnetyczne, magazynki-przenośniki półwyrobów z urządzeniami wydającymi z napędem pneumatycznym, hydraulicznym, elektrycznym, do automatyzacji czynności związanych z podawaniem przedmiotu obrabianego do uchwytu, a po zakończeniu obróbki z wyjęciem przedmiotu z uchwytu i umieszczeniem go poza obrabiarką, stosuje się specjalne urządzenia załadowczo-rozładowcze, a także coraz częściej roboty przemysłowe. 87 Definicja automatu i półautomatu Przez pojęcie automatu obrabiarkowego rozumie się taką zautomatyzowaną obrabiarkę, w której wszystkie czynności związane z wykonaniem jednej sztuki przedmiotu są zautomatyzowane (łącznie z dostarczeniem półwyrobu do strefy obróbki i odprowadzeniem gotowego przedmiotu do magazynu przedmiotów), tzn. odbywają się samoczynnie bez udziału operatora. Półautomatem natomiast nazywamy obrabiarkę, w której czynności załadowczorozładowcze przedmiotu obrabianego są wykonywane ręcznie przez operatora. W związku z tym w półautomacie obrabiarkowym część czynności sterujących pracą obrabiarki również może być wykonywana ręcznie (np. włączenie obrabiarki do ponownej pracy po załadowaniu przedmiotu). Tak więc rola operatora sprowadza się wyłącznie dc czynności nadzorowania pracy automatu oraz do nadzorowania i obsługi pół automatu 88 Cechy automatu (półautomatu) tokarskiego odróżniające go od tradycyjnej tokarki Od tradycyjnej tokarki automat (półautomat) tokarski różni przede wszystkim: sterowanie ruchami posuwowymi, które jest sterowaniem krzywkowym mechanicznym, zderzakowym elektrycznym i hydraulicznym (elektrohydraulicznym), napęd ruchu posuwowego, który jest napędem krzywkowym mechanicznym lub hydraulicznym, zautomatyzowanie czynności załadowczych i wyładowczych przedmiotu obrabianego, praca w cyklu automatycznym, zautomatyzowanie czynności zmiany narzędzi skrawających, odpowiednio do programu obróbki, zautomatyzowanie czynności zmiany parametrów kinematycznych, odpowiednio do programu obróbki, sterowanie wszystkimi czynnościami najczęściej w funkcji czasu, tzn. z wykorzystaniem wału sterującego. 89 Cechy charakterystyczne budowy i działania automatu wzdłużnego Do charakterystycznych cech budowy i działania automatu wzdłużnego należy zaliczyć następujące: ruch posuwowy wzdłużny wykonuje wrzeciennik wraz z przedmiotem zaciśniętym w uchwycie sprężystym; ruch posuwowy poprzeczny wykonują suporty poprzeczne (boczne, górne); ruch obrotowy główny wykonuje wrzeciono wraz z przedmiotem zaciśniętym w uchwycie sprężystym; przedmiot (pręt) zaciśnięty w uchwycie sprężystym wrzeciona jest podparty dodatkowo w prowadniku, który znajduje się w pobliżu suportów poprzecznych; taka konstrukcja umożliwia obróbkę prętów długich o małej średnicy, ponieważ miejsca występowania sił

19 skrawania znajdują się w pobliżu prowadnika pręta i tym samym pręt, pomimo znacznej długości, jest poddany stosunkowo małemu momentowi zginającemu od sił skrawania; powierzchnię walcową uzyskuje się wówczas, gdy posuw poprzeczny jest równy zeru, natomiast jeżeli posuw poprzeczny jest różny od zera, to otrzymuje się powierzchnię obrotowo-symetryczną, np. powierzchnię stożkową; obrabiarka jest wyposażona w trzywrzecionową, przechylną głowicę, przeznaczoną do wiercenia, gwintowania i ograniczania długości wysuwającego się pręta; wszystkie ruchy i czynności wykonywane w czasie pracy obrabiarki są sterowane i napędzane przez krzywki sterujące, znajdujące się na głównym wale sterującym 90 Cechy charakterystyczne budowy i działania automatu poprzecznego Do charakterystycznych cech budowy i działania automatu poprzecznego należy zaliczyć następujące: materiałem wyjściowym jest najczęściej pręt (okrągły, wielokątny) mocowany w uchwycie sprężystym; ruch główny wykonuje przedmiot wraz z wrzecionem, przy czym wrzeciennik, w przeciwieństwie do automatu wzdłużnego, jest nieruchomy; prędkość obrotowa wrzeciona jest podczas cyklu roboczego niezmienna (prędkość obrotową wrzeciona można zmieniać tylko przy wyłączonym automacie); automat jest wyposażony w suporty poprzeczne (górny, dolny, tylny) oraz w suporty krzyżowe, przy czym suporty poprzeczne są konstrukcyjnie przygotowane tylko do ruchu poprzecznego, a suporty krzyżowe zarówno do ruchu wzdłużnego, jak i poprzecznego; wiele zabiegów normalnie wykonywanych toczeniem wzdłużnym wykonuje się toczeniem poprzecznym nożami kształtowymi; do realizacji operacji wiercenia i gwintowania służy trzywrzecionowa, przechylna głowica; do realizacji wszystkich ruchów i czynności służy główny wał sterujący z krzywkami napędowo-sterującymi; jeden obrót wału jest równoznaczny z wykonaniem jednego przedmiotu. 91 Cechy charakterystyczne budowy i działania automatu rewolwerowego - Ruchy robocze (posuwowe) kształtujące wykonują zarówno głowica rewolwerowa (tylko posuw wzdłużny), jak i suporty narzędziowe - Wielopołożeniowa głowica rewolwerowa pionowa jest wyposażona w mechanizm krzyża maltańskiego KM, który zapewnia dostatecznie dokładny ruch podziałowy głowicy - Automat rewolwerowy ATA-40 jest przykładem sterowania mechanicznego z pomocniczym wałem sterującym - Automat ma dwa wały sterujące: główny WS i pomocniczy PWS. Na głównym wale sterującym WS są umieszczone przede wszystkim te krzywki napędowosterujące, które decydują o kształcie wykonywanego przedmiotu - Krzywki te podlegają wymianie wraz ze zmianą przedmiotu obrabianego. Na pomocniczym wale sterującym są umieszczone bębny sterujące T1, T2, T3}, które inicjują początek i koniec określonych, powtarzalnych czynności, takich jak: zwalnianie i zaciskanie pręta we wrzecionie (bęben T1), przełączanie sprzęgieł S3 i S4 w celu zmiany prędkości i kierunku wirowania wrzeciona (bęben T2), obrót głowicy rewolwerowej (bęben T3). Sterowanie powtarzalnymi czynnościami jest realizowane w taki sposób, że przestawne zderzaki na bębnach T1, T2, T3 za pośrednictwem dźwigni sterujących włączają i rozłączają

20 sprzęgła 92 Cechy charakterystyczne (wyposażenie) automatu wielowrzecionowego Do cech charakterystycznych automatu wielowrzecionowego należy zaliczyć obecność następujących zespołów i elementów: bębna wrzecionowego z ułożyskowanymi wrzecionami przedmiotów; wykonującymi ruch obrotowy główny - bęben wrzecionowy wykonuje okresowy ruch podziałowy, suportów poprzecznych, przy czym liczba suportów poprzecznych może odpowiadać liczbie wrzecion przedmiotowych lub być od niej mniejsza, jednego centralnego suportu wzdłużnego współosiowego z bębnem wrzecionowym (suport ten, o przekroju wieloboku foremnego, wykonuje ruch posuwowy wzdłużny), suportów do toczenia wzdłużnego zamocowanych na stałe do suportu centralnego (suporty te są wyposażone w imaki z narzędziami do toczenia wzdłużnego), wrzecienników do wiercenia i gwintowania, które są wyposażone w napędzane obrotowe narzędzia (wiertła, gwintowniki) i osadzone na suporcie centralnym (mają one możliwość ruchu posuwowego względem ruchomego suportu centralnego), centralnego wału napędowego, który napędza wszystkie wrzeciona przedmiotowe, wrzeciona wiercące i gwintujące, jak również główny wał sterujący, wału sterującego wraz z krzywkami sterująco-napędowymi wszystkie ruchy posuwowe i pomocnicze (podziałowe) są napędzane od wału sterującego Frezarki sterowane numerycznie- typowe wyposażenie: a)magazyn narzędzi, b)mechanizm automatycznej wymiany narzędzi pomiędzy magazynem i wrzecionem, c)mechanizm automatycznej wymiany przedmiotów (palet), d)przestawiane położenie osi wrzeciona (poziomo/pionowo) z takimi samymi funkcjami dla obu położeń specyficzne wymagania szlifierek NC Producenci sterowań numerycznych stanęli przed problemem specyficznych wymagań stawianych przez proces szlifowania: wynikających z procesu technologicznego, wynikających z optymalizacji procesu szlifowania (dobieg, wyiskrzanie itp.), których nie spotyka się w obróbce wiórowej (toczeniu, wierceniu, frezowaniu). Spośród wymagań wynikających z procesu technologicznego szlifowania, a różniących się od wymagań procesów technologicznych obróbki wiórowej, należy wymienić: różniącą się o rząd dokładność wykonania, wymagającą realizacji posuwów i działki elementarnej serwomechanizmów posuwu 0,1 µm (w obróbce wiórowej jest to rząd 2 µm); zdecydowanie większą rozpiętość posuwów - od 0,02 mm/min do 60 m/min (w obróbce wiórowej rozpiętość posuwów mieści się w granicach od 2 mm/min do 15 m/min konieczność istnienia cykli i podprogramów szlifierskich nie spotykanych w obróbce wiórowej, jak: szlifowanie wgłębne krokowe, wyiskrzanie, tzw. obciąganie ściernicy; numeryczne ostrzenie (obciąganie) ściernicy przy użyciu innego narzędzia (diamentu); automatyczną korekcję zaprogramowanych danych geometrycznych i prędkości wrzeciona odpowiednio do wielkości ostrzenia ściernicy; "przyjazne" programowanie i korygowanie programu procesu szlifowania umożliwiające operatorowi w każdej chwili ingerencję w obróbkę;

21 programowanie zarysu przedmiotu lub toru tarczy szlifierskiej za pomocą wspomagania graficznego bezpośrednio na obrabiarce ze sterowaniem CNC; ręczne i automatyczne wprowadzanie korekcji narzędzia; wiele innych, specyficznych dla danej szlifierki wymagań Definicja centrum i stacji obróbkowej: Centrum obróbkowe jest obrabiarką sterowaną numerycznie (zwykle CNC) zapewniającą, w zakresie jej możliwości technologicznych, wykonanie w jednym zamocowaniu przedmiotu dużej liczby zabiegów obróbkowych za pomocą różnych narzędzi w takim zakresie, aby po obróbce uzyskać przedmiot w pełni lub w dużej części obrobiony. Dla wypełnienia tych zadań centrum obróbkowe jest wyposażone w magazyn narzędzi z automatyczną zmianą narzędzi. Powyższa, ogólna definicja centrum obróbkowego podkreśla pewne, zasadnicze cechy obrabiarki NC jako centrum. Jest to więc obrabiarka: sterowana numerycznie wielozabiegowa umożliwiająca obróbkę wielostronną, ale w jednym zamocowaniu wielonarzędziowa z automatyczną wymianą narzędzi Stacje obróbkowe: jeżeli ponadto przedmioty obrabiane zamocowane na paletach są automatycznie dostarczane do obrabiarki, a następnie automatycznie usuwane, to mówi się wówczas o stacjach obróbkowych Klasyfikacja centrów obróbkowych CENTRA OBRÓBKOWE I. do części typu korpus, 1. Frezarskie, 2. Wytaczarsko-frezarskie, 3. Szlifierskie a) poziome, b) pionowe c) uniwersalne, II. do części obrotowo-symetrycznych, 1. tokarskie, 2. Szlifierskie, a) poziome, b)pionowe) III. różne, IV. specjalne, 112. Cechy kwalifikujące tokarkę NC do centrum obróbkowego: a) sterowanie komputerowe CNC b) magazyn narzędzi c) automatyczna wymiana narzędzi pomiędzy magazynem a głowicami narzędziowymi d) narzędzia obrotowe napędzane

22 e) numerycznie sterowana oś napędu głównego 113. Rozwiązania konstrukcyjne magazynów narzędziowych w centrach obróbkowych: a) obrotowy z poosiowym ustawieniem narzędzi, b) obrotowy z promieniowym ustawieniem narzędzi, c) obrotowy ze skośnym ustawieniem narzędzi, d) łańcuchowy z promieniowym ustawieniem narzędzi, e) łańcuchowy z poosiowym ustawieniem narzędzi, f) łańcuchowy wielokołowy 114. Metody automatycznej zmiany narzędzi: a) bez zmieniacza narzędzi, wykorzystując sterowane numerycznie ruchy wrzeciennika: stosowana tylko w niektórych centrach obróbkowych z pionową osią wrzeciona. Proces zmiany narzędzia wymaga każdorazowo przemieszczania się wrzeciennika do takiego położenia, w którym wrzeciono będzie ustawione współosiowo z odpowiednim gniazdem magazynu, w celu pozostawienia użytego narzędzia i pobrania następnego. Do zmiany narzędzia wykorzystuje się ruch w osi Z. Zaletą tej metody jest duża niezawodność, wadą zaś długi czas zmiany. b) ze zmieniaczem narzędzi: metoda ta jest stosowana częściej i wtedy do przenoszenia narzędzi między magazynem a wrzecionem obrabiarki stosuje się specjalne podajniki (manipulatory). Główną zaletą jest skrócenie czasu zmiany narzędzia między magazynem a wrzecionem, oraz poszukiwanie narzędzia może odbywać się podczas trwania poprzedniej operacji Zadania realizowane przez Autonomiczną Stację Obróbkową ASO : a) magazynowanie przedmiotów obrabianych w ilości wystarczającej na jedną lub dwie zmiany robocze (bezobsługowa praca stacji na II i III zmianie), b) automatyczna wymiana zużytych narzędzi, c) magazynowanie kompletu narzędzi potrzebnych do obróbki danego asortymentu przed miotów d) pomiary narzędzi w przestrzeni roboczej obrabiarki po ich wyjęciu z magazynu e) nadzorowanie czasu pracy narzędzi w celu nieprzekroczenia założonego okresu trwałości ostrzy

23 f) pomiary przedmiotów obrabianych w przestrzeni roboczej obrabiarki (lub poza nią) z przekazywaniem wyników do układu sterowania g) nadzór i diagnostyka procesu obróbki (np. wykrywanie zużycia ostrza i złamania narzędzia) sterowanie programowe wszystkimi funkcjami składowymi podsystemów. a124. Podział zautomatyzowanych elastycznych środków wytwórczych Zdjecie nr Kryteria wyboru jednomaszynowych elastycznych środków wytwórczych Obrabiarki NC i CNC jako pojedyncze, samodzielne maszyny wytwórcze nadają się przede wszystkim do jednostkowej i seryjnej produkcji przedmiotów typopodobnych. Środki wytwórcze w postaci pojedynczych obrabiarek sterowanych numerycznie są efektywne, jeżeli są wyposażone w niezbędne uchwyty przedmiotowe i komplet narzędzi skrawających oraz zweryfikowane programy technologiczne zgromadzone w pamięci CNC. Jeżeli niezbędna jest obróbka na kilku obrabiarkach NC, to wówczas konieczne są magazyny międzyoperacyjne. Centra obróbkowe jako pojedyncze, samodzielne maszyny wytwórcze są przeznaczone przede wszystkim do produkcji średnioseryjnej o dużej częstotliwości zmian profilu produkcyjnego w ciągu roku i o dużych wymaganiach dokładnościowych obróbki, zwłaszcza w odniesieniu do przedmiotów wymagających obróbki wielostronnej w jednym zamocowaniu. Szczególnie dotyczy to przedmiotów typu korpus wymagających dużych czasów pomocniczych związanych z zamocowaniem i odmocowaniem przedmiotów. Centra obróbkowe spaletyzowane są typowym przykładem tego poziomu elastyczności wytwarzania. Autonomiczne stacje obróbkowe jako pojedyncze, samodzielne jednostki są przeznaczone do produkcji średnioseryjnej przedmiotów o ograniczonym zakresie cech technologicznych i konstrukcyjnych. Szczególnie przydatne są w zakładach, w których wymagana jest obróbka na trzy zmiany, przy czym występuje problem pracowników na drugiej i trzeciej zmianie. Jednostki te nadają się zwłaszcza dla produkcji o zmiennym asortymencie nawet w ciągu jednej zmiany roboczej. Praca bez przerw oraz bezzwłoczne przezbrojenie obrabiarki decydując dużej wydajności wytwarzania. 126.Kryteria wyboru wielomaszynowych elastycznych środków wytwórczych Elastyczne systemy obróbkowe jako zestawy wielomaszynowe są przeznaczone do wytwarzania wielu zróżnicowanych asortymentowo przedmiotów zarówno dla produkcji jednostkowej, jak i wielkoseryjnej. Możliwość równoczesnej obróbki różnych asortymentowo przedmiotów, wzajemna zastępowalność maszyn technologicznych oraz ich uzupełnianie się stwarza system wytwórczy o niezwykłych możliwościach nie tylko technologicznych, ale i organizacyjnych. 127.Obszary zastosowań elastycznych środków wytwórczych (schemat) Zdjecie nr Składowe podsystemy systemu technicznego elastycznych systemów wytwórczych.

24 129.Podstawowe struktury funkcjonalne elastycznych systemów wytwórczych System elastyczny zawiera cztery podstawowe struktury funkcjonalne (podsystemy): podsystem maszynowy, stanowiący zbiór obrabiarek NC, CNC, centrów obróbkowych i stanowisk uzupełniających, podsystem narzędziowy, stanowiący zestaw narzędzi i ich oprawek oraz środków technicznych ich składowania, transportowania i manipulacji, podsystem przepływu przedmiotów, stanowiący zestaw środków technicznych do składowania i transportowania przedmiotów obrabianych oraz do manipulacji nimi, podsystem przepływu informacji, stanowiący zestaw środków informatycznych do automatycznego sterowania procesami roboczymi oraz przepływem informacji w systemie wytwórczym, a także zestaw środków pomiarowo-kontrolnych do automatycznego nadzorui diagnostyki w elastycznym systemie wytwórczym. 130.Podstawowe struktury organizacyjne elastycznych systemów wytwórczych Elastyczne gniazdo obróbkowe EGO, które jest definiowane jako zbiór zautomatyzowanych, elastycznych obrabiarek (zwykle obrabiarek NC lub CNC), dobranych i ustawionych odpowiednio do przydzielonych im zadań, powiązanych urządzeniami transportowymi. W skład EGO mogą także wchodzić obrabiarki obsługiwane ręcznie oraz stanowiska uzupełniające, np. mycia i suszenia przedmiotów. Pojęcie gniazda obróbkowego jest znane z automatyzacji konwencjonalnej. Gniazda obrabiarek są tworzone jako pewien celowo zestawiony układ obrabiarek przeznaczonych do obróbki rodzin przedmiotów w produkcji średnio- i wielkoseryjnej, np. gniazdo wałków wielostopniowych lub gniazdo kół zębatych. Elastyczny system obróbkowy ESO definiowany jako zestaw wielu zautomatyzowanych stanowisk obróbkowych (obrabiarek CNC, centrów obróbkowych) uzupełnionych stanowiskami nieobróbkowymi (np.: mycia, suszenia, kontroli wymiarowej), połączonych ze sobą zautomatyzowanymi urządzeniami transportu przedmiotów w taki sposób, że na poszczególnych stanowiskach możliwa jest obróbka różnych przedmiotów, przechodzących różnymi drogami przez system. Elastyczna linia obróbkowa ELO, która jest definiowana jako zestaw zautomatyzowanych stanowisk obróbkowych i stanowisk uzupełniających (mycia, suszenia, kontroli wymiarowej), ustawionych liniowo zgodnie z zasadami przebiegu produkcji potokowej (przepływ przedmiotów między stanowiskami bez nawrotów), połączonych zautomatyzowanymi urządzeniami transportowymi. Elastyczność linii polega przede wszystkim na łatwości jej przezbrojenia do obróbki różnych serii przedmiotów technologicznie podobnych. ELO zapewnia samoczynną pracę bez stałego udziału operatorów w ciągu drugiego czasu jedynie przy obróbce przedmiotów należących do tej samej serii produkcyjnej. Pojęcie linii obróbkowej jest znane z automatyzacji produkcji wielkoseryjnej i masowej. Cechą charakterystyczną linii obróbkowej jest tzw. takt, czyli odstęp czasu, po którym zostaje wykonany przedmiot oraz poszczególne operacje na poszczególnych stanowiskach. Największą wadą tej struktury organizacyjnej jest niewielka "odporność" na stany awaryjne. Awaria jednego stanowiska zatrzymuje całą linię.

25 Analogicznie można mówić o podobnych systemach organizacyjnych, ale o szerszych możliwościach technologicznych. Można tu wyróżnić: elastyczne gniazda wytwórcze EGW, elastyczne systemy wytwórcze ESW, elastyczne linie wytwórcze ELW. Elastyczny system wytwórczy ESW definiuje się jako zbiór zautomatyzowanych elastycznych jednostek wytwórczych (obrabiarek oraz innych maszyn i urządzeń technologicznych), pozwalających na stosowanie różnych technik wytwarzania (obróbka skrawaniem, obróbka plastyczna, obróbka cieplna, powlekanie powierzchni itp.), połączonych ze sobą automatycznymi urządzeniami transportowymi, zapewniający elastyczną automatyzację wytwarzania przedmiotów o wspólnych cechach technologicznych i zróżnicowanych cechach konstrukcyjnych. Z powyższej definicji wynika, że pomiędzy ESW i ESO nie występują istotne różnice strukturalne ani różnice w systemie sterowania. Różny jest natomiast zakres, tj. rodzaje i liczba wykonywanych operacji. 131.Wymagania dotyczące podsystemu transportu przedmiotów niezawodny i swobodny transport przedmiotów pomiędzy wszystkimi stanowiskami, spełnienie warunków bhp, żądaną dokładność pozycjonowania np. palet na poszczególnych stanowiskach (stosowanie urządzeń transportowych nie zużywających się), możliwości tworzenia magazynów pośrednich (stacji wyczekiwania) pomiędzy stanowiskami o zasadniczo różnym takcie pracy, prostą obsługę zwłaszcza podczas załadowania i wyładowania przedmiotów, możliwości rozbudowy stosownie do potrzeb systemu wytwórczego Struktury organizacyjne identyfikacji palet przedmiotowych. Rozróżnia się trzy struktury organizacyjne identyfikacji palet przedmiotowych [4]: 1. Struktura ze ściśle określonym taktem. Jest ona charakterystyczna dla szeregowego ustawienia obrabiarek w elastycznej linii. 2. Struktura "z poszukiwaniem wolnego stanowiska wytwórczego". Paleta (wraz ze swoim numerem identyfikacyjnym) porusza się od stanowiska do stanowiska poszukując wolnej (wolnych) obrabiarki, na której można wykonać niezbędne operacje. Taka struktura wymaga systemu elastycznego z obrabiarkami wzajemnie się zastępującymi. 3.Struktura "ze ściśle określonym (przez podsystem sterowania) stanowiskiem (stanowiskami) wytwórczym". Paleta przedmiotowa jest kierowana do stanowiska wytwórczego, które zostało określone przez nadrzędny układ sterujący. Taka struktura jest charakterystyczna dla elastycznego systemu z obrabiarkami uzupełniającymi się. Realizacja struktur organizacyjnych identyfikacji palet przedmiotowych wg wariantów 2 i 3 jest technicznie stosunkowo łatwo wykonalna dla równoległego ustawienia obrabiarek z zamkniętym obiegiem palet przedmiotowych (rys. 4.10). Przedmiot jest mocowany na palecie na stanowisku załadowczym w sposób ręczny. Paleta ma swój kod (numer identyfikacyjny) i adres stanowiska wytwórczego. Każda obrabiarka jest wyposażona w głowicę czytającą kod palety. Po zidentyfikowaniu odpowiedniej palety następuje jej załadowanie na obrabiarkę. Po