Классификация гибких производственных модулей

 

Основные классификационные группы ГПМ установлены в ГОСТ 26962- 86.

Металлорежущие ГПМ по назначению подразделяются для обработки:

- корпусных деталей,

- плоскостных (плоских) деталей,

- деталей типа тел вращения,

- универсальные, т.е. для обработки деталей различных технологических классов, например корпусных и тел вращения.

По признаку автоматизации ГПМ делятся на три уровня.

К первому уровню относят многоцелевые станки с автоматической сменой инструментов и заготовок, которые осуществляют автоматический цикл обработки деталей, но требуют постоянного наблюдения за технологическим процессом.

ГПМ второго уровня автоматизации оснащены устройствами контроля процесса обработки и потому не требуют постоянного присутствия оператора.

ГПМ третьего уровня характеризуются наличием устройств автоматической смены комплектов инструментов и приспособлений и возможностью адаптации к изменяющимся условиям технологического процесса, что необходимо при работе в режиме безлюдной технологии.

Каждую из перечисленных групп по признаку технологических классов обрабатываемых деталей можно более детально классифицировать по целому ряду других признаков:

- интеграции видов обработки,

- концентрации обработки,

- степени универсальности,

- точности,

- компоновке.

 

Классификация ГПМ для обработки корпусных и плоских деталей

 

Классификация ГПМ по интеграции видов обработки является в значительной степени условной и не всегда отражается в их названии. Следует отметить, что порядок перечисления предусмотренных на станке видов обработки - "сверлильно-фрезерно-расточные" - хотя и стал в какой-то степени установившимся, не определяет их значимости или приоритета.

К фрезерно-расточным относят тяжелые и крупные станки, оснащенные мощными шпиндельными бабками, на которых обрабатываются детали в индивидуальном и мелкосерийном производстве, чаще всего по разметке, а в серийном производстве подобные детали обрабатываются на координатно-сверлильных станках с ЧПУ. Примером фрезерно-расточных ГПМ могут служить двухстоечные вертикальные модули с подвижным столом.

Существует также сравнительно небольшая группа сверлильно-фрезерных ГПМ, предназначенных, как правило, для обработки плоских деталей с большим объемом сверлильных работ. В качестве основы для таких модулей используются обычно вертикальные станки с крестовым столом.

Дополнительные для корпусных деталей виды обработки, например точение, обычно используются в ГПМ с вертикальной рабочей поверхностью стола, который не только поворачивается для позиционирования заготовки в пространстве, но и вращается в регулируемом режиме с необходимой для токарной обработки скоростью.

Концентрация обработки зависит от типа производства, для которого предназначен станок.

В мелко- и среднесерийном производстве, как правило, используют ГПМ, работающие единичными инструментами, в результате чего достигаются большая гибкость и минимальные затраты при освоении новых изделий.

В условиях среднесерийного производства, особенно при стабильном повторении партий обрабатываемых деталей, могут применяться ГПМ с комбинированной инструментальной системой, в которой наряду с единичными инструментами используются многошпиндельные головки, или ГПМ только со сменяемыми многошпиндельными головками.

Степень универсальности станков, в смысле возможности их использования для обработки деталей различной формы и с различным расположением обрабатываемых поверхностей, зависит от компоновки станка и количества управляемых от ЧПУ координат, т.е. направлений перемещения рабочих органов станка.

При создании модулей для обработки плоских деталей целесообразно использовать вертикальные трехкоординатные станки.

Горизонтальные станки с тремя линейными координатами и поворотом стола вокруг оси, перпендикулярной оси шпинделя, предназначены, прежде всего, для обработки корпусных деталей с различных сторон.

Все большее распространение получают станки с пятью и более управляемыми координатами для обработки деталей, поверхности которых расположены под различными углами. Чаще всего для изготовления таких деталей применяют горизонтальные станки с поворотными вокруг двух осей координат столами, а также с поворотным вокруг двух осей шпинделем или автоматически сменяемыми угловыми шпиндельными головками, последние особенно эффективны в ГПМ для обработки крупных корпусных деталей.

Степень универсальности, конечно, является понятием условным и определяет, прежде всего, предпочтительную область использования ГПМ. При этом совершенно не исключается, например, возможность обработки корпусных деталей на вертикальных, а плоских деталей (с использованием угольника) на горизонтальных станках. Более того, например, крупные вертикальные двухстоечные станки, имеющие большой объем рабочего пространства, чаще применяют для обработки деталей, которые скорее можно отнести к корпусным, а не плоским. Именно поэтому практически во всех модулях такого типа предусматривается оснащение специальными автоматически сменяемыми угловыми головками, способными обрабатывать детали не только с верхней, но и с боковых сторон.

По точности ГПМ подразделяются на:

класс П основного исполнения,

класс А прецизионного исполнения.

Для модулей основного исполнения точность относительного положения рабочих органов и траектории их перемещения, соответствуют требованиям к точности изготовления ответственных поверхностей большей части деталей машиностроения.

Прецизионные ГПМ по геометрическим параметрам и точности позиционирования близки к координатно-расточным станкам соответствующего класса точности.

 

Компоновочные схемы ГПМ

 

В типовой ГПМ входит:

- многоцелевой станок с ЧПУ и робот, управляемый от ЭВМ,

- накопитель заготовок и обработанных деталей,

- вспомогательные устройства (механизм автоматического открывания и закрывания защитного экрана станка),

- устройство для удаления стружки с базовых поверхностей токарного патрона или зажимного приспособления,

- устройство для контроля износа режущего инструмента,кантователь для обработки деталей с двух или нескольких сторон и др.

В ГПС для многономенклатурного мелкосерийного производства ГПМ имеет широкий набор дополнительных устройств, увеличивающих их гибкость, поскольку в связи с большим разнообразием обрабатываемых деталей и относительно небольшим количеством в партии возрастает число переналадок.

К оборудованию, работающему в составе ГПС в режиме безлюдной технологии, предъявляются специальные требования, которые можно условно разделить на основные и дополнительные.

Применительно к токарным ГПМ основными требованиями являются:

- управление от ЭВМ,

- наличие магазина инструментов,

- наличие конвейера для уборки стружки,

- автоматический зажим и разжим деталей в патроне станка.

К дополнительным требованиям можно отнести:

- возможность автоматической переналадки патрона по программе на обработку деталей различных габаритных размеров,

- возможность регулирования по программе усилия зажима, определяемого жесткостью обрабатываемых деталей и силами резания,

- возможность автоматической корректировки управляющих программ при износе режущего инструмента и т. п.

Такие же требования в основном относятся к сверлильно-фрезерно-расточной группе ГПМ.

Однако есть и специфические требования, например:

- наличие магазинов приспособлений-спутников с деталями,

- магазинов многошпиндельных головок;

- должна быть предусмотрена возможность замены комплектов инструментов, необходимых для обработки заданной номенклатуры деталей, или целиком инструментальных магазинов;

- замена тары для стружки и ёмкостей для смазывающе-охлаждающей жидкости при переходе на обработку различных материалов,

- очистка от стружки опорных поверхностей приспособлений-спутников (сдув, смыв) перед закреплением новой заготовки,

- корректировка положения заготовки в спутнике и т.п.