5. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ

 

Многие детали сложных конструкций из-за большого количества

поверхностей, которые необходимо обрабатывать, не могут быть пол-

ностью изготовлены на одном станке. В этих случаях операции обра-

ботки распределяют таким образом, чтобы их можно было выполнить

на минимальном количестве станков. Если размеры деталей позволяют

вести их обработку на многопозиционных станках, строят поточную

линию из нескольких многопозиционных станков, при обработке дета-

лей крупных размеров – поточную линию из однопозиционных станков.

Требование повышения производительности труда привело к

созданию станков-автоматов, а затем к созданию автоматических ли-

ний, цехов и заводов автоматов.

Если в поточной линии осуществить автоматическую переда-

чу деталей от станка к станку, а также автоматический зажим и откре-

пление деталей в рабочих позициях, то поточная линия превратится в

автоматическую.

Таким образом, автоматическая линия – это система станков,

расположенных по ходу технологического процесса, для автоматичес-

кого преобразования заготовки в готовую деталь посредством выпол-

нения различных технологических, контрольных, сборочных и других

операций с автоматическим перемещением обрабатываемых деталей

от станка к станку и перезакреплением или перебазированием их непо-

средственно в приспособлениях станков или в специальных приспо-

соблениях-спутниках. Превращение поточной линии в автоматичес-

кую связано со значительными расходами и не всегда экономически

оправдывается. При обработке сложных по конструкции деталей, ког-

да для их базирования и закрепления приходится применять приспо-

собления-спутники, стоимость автоматического транспорта и спутни-

ков иногда составляет до 40 % стоимости всей линии. Если выпуск

деталей не особенно велик, выгоднее обрабатывать их на многосто-

ронних станках поточной линии, чем строить автоматическую линию,

где каждый станок будет иметь меньше инструментов и, следователь-

но, потребуется большее количество станков.

Выигрыш в производительности при использовании автома-

тических линий достигается за счет глубокой дифференциации произ-

водственного процесса, доходящей до разбивки отдельных операций с

целью создания единого ритма и упрощения самих операций и переходов.

Рассматривая различные варианты решения вопроса, конст-

рукторы и технологи выбирают такой, который обеспечивает изготовле-

ние заданного числа деталей с минимальной стоимостью их обработки.

 223Использование автоматических линий позволяет:

− повысить производительность труда;

− сократить производственные площади;

− высвободить рабочих;

− сократить вспомогательные транспортные средства;

− сократить время холостых ходов;

− уменьшить производственные заделы;

− соблюдать производственный ритм.

Применение автоматических линий для изготовления самых

различных деталей с выполнением разнообразных операций механичес-

кой обработки, сборки, контроля, упаковки и других операций вызвало

необходимость в большом числе конструктивных решений автомати-

ческих линий.

 

5.1. Типы автоматических линий

 

Автоматической линией называется автоматическая система

машин, расположенных в технологической последовательности, объе-

диненных средствами транспортировки, управления, автоматически

выполняющих комплекс операций и нуждающихся лишь в контроле и

наладке. Основными признаками автоматической линии являются: а) вы-

полнение технологических операций в определенной последователь-

ности без участия человека (его функции заключаются в контроле ра-

боты оборудования и его поднастройке, а также в загрузке заготовок де-

талей при сборке и выгрузке деталей или изделий после сборки); б) авто-

матическое перемещение заготовок (деталей) транспортными устрой-

ствами между отдельными агрегатами линии до окончания обработки

(сборки), предусмотренной технологическим процессом линии.

Таким образом, характерными чертами автоматической линии

являются:

− расстановка оборудования в соответствии с технологиче-

ским процессом;

− работа всех агрегатов линии в едином ритме;

− наличие общей автоматической транспортной системы.

Тогда схема общего структурного состава автоматической ли-

нии может быть представлена рис. 5.1.

Центральная система управления и контроля является общей

автоматической системой, управляющей всей системой оборудования.

По мере необходимости она вносит коррекции и обеспечивает

синхронную работу всего оборудования линии. Транспортная система

осуществляет передачу заготовок от станка к станку и обеспечивает

бесперебойную работу всей линии.

 224Центральная система

управления и контроля

Автоматическое рабочее

оборудование

 

Транспортная система

Рис. 5.1. – Структурный состав автоматической линии

 

Автоматическое рабочее оборудование производит обработку

деталей или сборку узлов. Каждая единица такого оборудования

может иметь свою локальную систему управления, управляющую

механизмами и всем станком, но она является системой более низкого

уровня и подчинена центральной системе управления.

Целесообразность применения автоматических линий опреде-

ляется:

− размером выпуска;

− стабильностью конструкции выпускаемых изделий;

− формой, размерами, материалом изготавливаемых деталей;

− технологичностью конструкции;

− выбранным технологическим процессом.

Основным критерием рационального технологического про-

цесса, структуры и режима работы автоматической линии должна яв-

ляться соответствующая им себестоимость обработанного изделия.

Задача состоит в выборе такого варианта автоматической линии, при

котором качество технологического процесса и количественные харак-

теристики ее структуры и режима работы обеспечивают минимальную

себестоимость продукции.

Проектирование технологического процесса обработки, выбор

заготовки, операции и баз обработки, припусков, межоперационных

технических условий, инструментов, их крепления, конструкции при-

способлений – сложная комплексная задача, которая по сути не может

быть решена строгими количественными приемами и однозначно. Это

положение сохраняет полную силу и в отношении автоматических

линий. Все же некоторые соображения по этому вопросу могут быть

высказаны.

Технологические процессы на автоматических линиях суще-

ственно отличаются от технологических процессов даже на поточных

линиях того же назначения. Отличия обусловлены в первую очередь

 225тем, что здесь, кроме обычных технико-экономических и технологичес-

ких соображений, должна обеспечиваться синхронность выполняемых

операций и возможность простого конструктивного воплощения их

намеченного порядка с наименьшим количеством перебазирований и

перезакреплений, обычно требующих введения в линию сложных

вспомогательных механизмов. В ряде случаев уже по одной этой при-

чине приходится выбирать специальный технологический процесс.

Чаще приходится отдавать предпочтение операциям со сквозным про-

ходом, т. е. с совмещенными рабочими и транспортными движениями

(наружное протягивание, барабанное фрезерование, бесцентровое шли-

фование, фасонное полирование).

Определяя целесообразную степень концентрации операций,

необходимо обеспечить удобное обслуживание (смену и наладку инст-

рументов) и наблюдение, синхронность работы отдельных позиций,

полный отвод стружки, повышение требований к жесткости и устой-

чивости против тепловых деформаций системы “деталь – инструмент –

станок” и др. Опыт эксплуатации автоматических линий для обработки

блока цилиндров двигателя автомобиля показал, что на некоторых по-

зициях допущена излишняя степень концентрации операций. Из-за

большого количества сверл и метчиков и их тесного расположения

сильно затруднена смена затупившегося инструмента. Это ощутимо

увеличивает простои. Кроме того, при затуплении группы сверл воз-

никают настолько большие усилия, что вследствие отжатий и дефор-

маций в системе нарушается фиксация обрабатываемых изделий, и

возможны ложные команды, если сигнал об окончании головкой рабо-

чего хода дается через реле давления.

Важным критерием при разбивке операций по позициям яв-

ляются условия обеспечения полного отвода стружки. Нередко боль-

шая степень концентрации операций затрудняет установку стружко-

ломов, подвод и эффективность действия струи охлаждающей жидкос-

ти или отсасываемого вакуумной установкой потока воздуха для уда-

ления дробленой стружки.

Синхронность работы отдельных позиций сблокированных

линий должна обеспечиваться таким перераспределением операций,

чтобы цикловые времена оказывались возможно ближе к наименьше-

му из них. Обеспечение синхронности может быть достигнуто разде-

лением путей обработки на участки (сверление, черновое обтачивание,

фрезерование), применением комбинированного инструмента (ступен-

чатые сверла, зенкера), согласованием режимов работы и введением

различного числа параллельных потоков обработки на отдельных опе-

рациях. Однако не для всех изделий и не по всем видам их обработки

 226возможна полная синхронизация. В таких случаях в циклограммах

работы соответствующих агрегатов предусматриваются выравниваю-

щие длительности циклов паузы – “выстои”.

При выборе баз изделия для обработки на автоматической ли-

нии, помимо обычных, должны быть удовлетворены еще дополни-

тельные требования: возможность автоматической фиксации нужного

положения заготовок, удобство транспортирования, загрузки и раз-

грузки, надежная защита от попадания стружки на базовые поверхно-

сти. В связи с этим при обработке на автоматических линиях широко

используются разного рода искусственные базы в виде дополнитель-

ных элементов, не требующихся для эксплуатационной службы изде-

лия, либо элементов-спутников той или иной формы, перемещающихся

вместе с изделием по трассе автоматической линии.

Известны также случаи, когда автоматизация производства по-

зволяет отказаться от искусственных баз, необходимых в обычном

производстве (например, от использования применявшегося в неавто-

матизированном производстве фиксирующего выступа на двухязычко-

вых трикотажных иглах).

При распределении операций по позициям должна приниматься

во внимание возможность осуществления бесподналадочной смены

инструментов блоками.

Последовательность операций технологического процесса для

автоматических линий должна строиться с учетом обеспечения наи-

меньшей вероятности утраты линиями работоспособности. Иногда,

чтобы гарантировать минимальную вероятность аварий, приходится

идти даже на введение дополнительных операций или переходов. В

качестве примера можно привести операцию предварительной торцов-

ки юбки поршня после литья на автоматическом заводе поршней, без

которой нельзя гарантировать нормальную работу принятых транс-

портных устройств между станком для отрезки литников и станком

для обработки базы.

Существенное влияние на структурную схему линии и ее кон-

структивную сложность оказывает также разветвление деталей на по-

токи в процессе обработки на линии. Автоматические линии послед-

них моделей характеризуются очень сложной структурой. Увеличива-

ется число станков, объединяемых в единую автоматическую систему

машин и количество выполняемых операций. Появились в линии но-

вые операции, которые раньше выполнялись отдельными станками

или даже вручную. Все больше линий строят для комплексной, полной

обработки деталей, причем обработку ведут не только резанием, но и

давлением, химическими и термическими методами.

 227Большие изменения в конструкциях автоматических линий

вызваны прежде всего необходимостью увеличить выпуск деталей.

Специализация предприятий, которая широко проводится в настоящее

время, а также значительный рост продукций машиностроительных

заводов резко повышают массовость производства. Это в свою очередь

выдвигает новые высокие требования к производительности проекти-

руемых автоматических линий. Сейчас вместо прямоточных автомати-

ческих линий проектируют линии, основанные на принципе ветвяще-

гося потока, что позволяет существенно увеличить производитель-

ность линий.

В ряде случаев построение линий по принципу ветвящихся

потоков взамен прямоточных позволяет почти вдвое увеличить их

производительность без существенного увеличения числа станков.

Наиболее часто к этому прибегают, когда для изготовления детали

необходимо выполнить наряду со сверлильно-резьбонарезными боль-

шое количество фрезерных операций. Так, при обработке головок бло-

ков цилиндров автомобильных и тракторных двигателей фрезерные

операции обычно занимают вдвое больше времени, чем обработка от-

верстий. Поэтому участок фрезерных операций на линии состоит из

двух потоков, но число станков здесь такое же, какое было бы и в од-

ном потоке. Удалось этого достичь благодаря применению двусторон-

них агрегатных фрезерных станков. Силовую головку с фрезами раз-

мещают в середине станка, детали проходят справа и слева двумя по-

токами. После обработки головка возвращается в исходное положение

и перемещает транспортер с деталями на один шаг, затем цикл обра-

ботки повторяется.

Наличие в линии разветвленных потоков позволяет также

удачно сочетать черновые и чистовые операции обработки деталей. В

ряде случаев чистовые операции требуют значительно больше време-

ни, чем черновые.

Таким образом, по

своей структуре автомати-

ческие линии можно раз-

делить на однопоточные

(рис. 5.2, а) и многопоточ-

ные (рис. 5.2, б).

а)

б)

Рис. 5.2. – Структура потоков

автоматических линий

По расположению

станков автоматические ли-

нии разделяются на линей-

ные, Г-образные, П-образ-

ные и О-образные. Наибо-

 228лее простую конструкцию транспортных средств имеют линии с ли-

нейным расположением оборудования, однако, такое расположение не

всегда возможно и рационально. В зависимости от характера обраба-

тываемых деталей, трудоемкости операций и других технологических

факторов автоматические линии могут быть с параллельной обработ-

кой, последовательной или смешанной.

Автоматическая линия

с параллельной обработкой

(рис. 5.3, а) позволяет обраба-

тывать несложные детали с

малым количеством обрабаты-

ваемых поверхностей. В этом

случае есть возможность для

всех автоматов пользоваться

одним транспортным устрой-

ством, а также одним бункером

для заготовок и одним бунке-

ром для готовых деталей.

Автоматическая линия

с последовательной обработ-

кой (рис. 5.3, б) экономически

выгодна для обработки деталей сложной геометрической формы, где

требуется обработка многих поверхностей различной сложности. В

этом случае вместо создания двух однопоточных линий целесообразно

применять автоматическую линию с многопоточной последовательной

обработкой (рис.5.3, в).

Рис. 5.3 – Схемы автоматических

линий с параллельной,

последовательной и смешанной

обработкой

г)

б)

в)

а)

Параллельно-последовательная автоматическая линия (рис. 5.3, г)

выгодна в тех случаях, когда по ходу технологического процесса от-

дельные операции требуют больших затрат времени, чем все осталь-

ные. Во избежание простоев на остальных операциях и снижения про-

изводительности линии для этих операций применяют параллельно

работающие станки.

Весьма эффективным структурным решением, позволяющим

существенно повысить производительность и надежность линий при

массовом выпуске продукции, является проектирование линий с па-

раллельными потоками. Нередко автоматические линии из нескольких

параллельных потоков строят для выполнения лишь чистовых опера-

ций. Объединение таких параллельных потоков единой транспортной

системой позволяет не только сократить число обслуживающих рабо-

чих, но и наилучшим образом использовать станки в линии.

 2295.2. Конструкции автоматических линий

 

По типу применяемого оборудования автоматические линии

подразделяются на состоящие из:

− агрегатных станков;

− универсальных автоматов и полуавтоматов;

− специальных станков;

− станков с числовым программным управлением;

− комбинированного оборудования.

Линии из агрегатных станков, так же как и линии из специали-

зированных станков серийного производства (например, многорезцо-

вые одношпиндельные и многоинструментные многошпиндельные

токарные полуавтоматы, фрезерные, зубообрабатывающие, шлифо-

вальные и другие станки, встраиваемые в автоматические линии),

применяют при крупносерийном и массовом изготовлении изделий.

При этом, как правило, линии из станков токарно-шлифовальной

группы применяют для обработки деталей типа тел вращения, линии

из агрегатных станков – для корпусных деталей типа рычагов, дисков,

цилиндров, и в большинстве случаев неподвижных в процессе обра-

ботки.

Линии из агрегатных станков получили очень широкое при-

менение в машиностроении, главным образом в крупносерийном и

массовом производстве. Они предназначены для обработки деталей

различных размеров и форм. Получив применение в первоначальный

период своего развития для изготовления главным образом корпусных

деталей, линии из агрегатных станков в настоящее время применяются

для деталей типа валов, рычагов, дисков, полых цилиндров, различных

деталей сложной формы крупных, средних и мелких размеров. В отли-

чие от линий из универсальных станков линии из агрегатных станков

создают по принципу высокой концентрации операций.

Более подробно преимущества агрегатирования станков и ли-

ний можно представить следующим образом:

1. Обеспечивается возможность создания оборудования по

наивыгоднейшему технологическому процессу. Когда намечается

применение агрегатных станков, сначала разрабатывают наивыгод-

нейший процесс обработки детали, а затем по этому процессу в корот-

кие сроки собирают станки из готовых узлов. Здесь нет необходимости

подгонять технологический процесс под возможности универсальных

или специализированных станков.

2. Создается многократная обратимость конструкций станков,

т. е. обеспечивается возможность многократного использования одних

и тех же узлов для создания станков различных конструкций. Это

 230обеспечивает быстрое переоборудование производства и способствует

совершенствованию конструкций машин, детали которых обрабаты-

вают на агрегатных станках.

3. Постоянно совершенствуется само оборудование, так как

надо переделывать не весь станок, а лишь тот узел, который устарел.

Например, заменив старые силовые головки у агрегатного станка но-

выми, можно использовать прежний стол, станину, кронштейн и т. д.,

создавая новую, более совершенную компоновку станка и увеличивая

его производительность.

4. Создаются благоприятные условия для узлового ремонта

станков. Вышедший из строя узел можно быстро заменить новым, по-

лученным со склада, а после пуска станка заниматься ремонтом неис-

правного узла.

5. Обеспечивается возможность выполнения самых различных

операций механической обработки деталей, а также сборки, сварки,

штамповки, контроля и других операций на одном станке.

6. Обеспечивается высокая производительность агрегатного

оборудования благодаря возможности одновременной обработки од-

ной или нескольких деталей большим количеством инструментов (вы-

сокая концентрация операций).

7. Повышается надежность работы оборудования с использо-

ванием метода агрегатирования, так как станки и автоматические ли-

нии создаются из проверенных в работе узлов-блоков, предварительно

изготовленных и тщательно испытанных.

8. Резко повышается серийность изготовления агрегатных уз-

лов вследствие возможности создания станков различного назначения

из одинаковых узлов и деталей, что позволяет применять высокопро-

изводительное оборудование при их производстве и значительно сни-

жает стоимость изготовления станков и автоматических линий.

Вследствие перечисленных преимуществ агрегатный метод

начинают применять не только при проектировании металлорежущих

станков, но и прессов, сварочных и литейных машин, сборочных авто-

матов. В станкостроении же принцип агрегатирования стал ведущим

направлением при создании самых разнообразных автоматизирован-

ных станков и автоматических линий.

Линии из универсальных автоматов и полуавтоматов при-

меняют при серийном и мелкосерийном характере производства. В

этих условиях необходима частая переналадка оборудования на изго-

товление ряда однотипных деталей. Универсальные станки по сравне-

нию со специальными многоинструментными создают возможность

быстрой переналадки линии на изготовление других деталей, обраба-

 231тываемых по тому же технологическому маршруту, но отличающихся

размерами, формой и требующих других режимов обработки.

Линии из универсальных станков получили небольшое приме-

нение в машиностроении. Их создают на базе действующих поточных

линий из универсального оборудования, они часто появляются в ре-

зультате автоматизации действующего производства силами самих

заводов. Для превращения поточных линий в автоматические заводы

оснащают каждый станок автооператором для автоматической загруз-

ки и выгрузки деталей, а станки связывают между собой автоматичес-

ким транспортом с применением бункеров и магазинов-накопителей

различных типов в случае необходимости.

Достоинством такой автоматизации являются сравнительная

ее простота и низкая стоимость, а также небольшие сроки проектиро-

вания и внедрения. В этом случае проектировать и изготовлять прихо-

дится лишь устройства автоматической загрузки деталей и транспорт-

ные механизмы.

Благодаря тому, что линию создают на базе действующего,

проверенного в работе оборудования, обеспечивается ее высокая на-

дежность. Использование универсальных станков позволяет создавать

быстропереналаживаемые линии или линии для групповой обработки

деталей. Это дает возможность применять их в мелкосерийном произ-

водстве, причем групповая обработка резко повышает загрузку линии

и делает использование их рентабельным даже при малых годовых

выпусках каждой детали в отдельности.

Вследствие этих особенностей применение линий из универ-

сальных станков является одним из эффективных путей автоматизации

мелкосерийного производства. Переналадку таких автоматических

линий осуществляют вручную.

Линии из станков с ЧПУ. Если переналадка необходима че-

рез короткие промежутки времени, иногда несколько раз в смену, т. е.

при обработке деталей мелкими партиями, создаются линии из уни-

версальных станков с программным управлением. В этих случаях не

только обработка и транспортировка деталей, но и изменение режимов

резания, смена инструментов, изменение положения детали по отно-

шению к инструментам и ряд других функций выполняются автомати-

чески по командам от перфорированной или магнитной ленты или с

использованием других носителей. Программа не только автоматиче-

ски управляет работой станков, но и осуществляет их переналадку при

переходе на новые детали.

Как и в предыдущем случае, каждый станок оснащают авто-

оператором для автоматической загрузки и выгрузки деталей, а станки

 232связывают между собой автоматическим транспортом с применением

в случае необходимости бункеров и магазинов-накопителей различных

типов.

Использование в автоматических линиях станков с ЧПУ по-

зволяет создавать гибкие автоматические линии, когда на линии одно-

временно производится обработка разных деталей. По входному коду

центральная система управления и контроля формирует технологиче-

ский процесс для данной конкретной детали и осуществляет управле-

ние маршрутом движения, технологическими переходами и режимами

обработки.

Линии из специальных станков и устройств проектируют и

применяют, когда деталь не может быть по тем или иным причинам

обработана на станках, выпускаемых серийно. Линии из специальных

станков получили применение в массовом производстве при изготов-

лении деталей, конструкция которых остается стабильной в течение

длительного времени. Этим условиям в определенной мере отвечает

подшипниковая промышленность, поэтому наибольшее число автома-

тических линий из специальных станков созданы для изготовления

подшипников.

Помимо указанных автоматических линий в производстве ши-

роко используются роторные линии конструкции доктора технических

наук Л.Н. Кошкина. Эти линии относятся к категории квазинепрерыв-

ных. Они эффективны для обработки деталей простой формы и сборки

изделий, состоящих из небольшого числа деталей, выпускаемых в мас-

совом масштабе.

Роторные автоматические линии относятся к линям из специ-

ального оборудования, так как они собраны из узлов и механизмов,

конструкции которых в большинстве случаев не нормализованы. В

последние годы роторные автоматические линий получают все боль-

шее применение в различных отраслях промышленности. Имеются при-

меры применения их и в автотракторостроении (линии для изготовле-

ния клапанов). Автоматическая роторная линия – это комплекс двух

или более роторных машин, установленных в технологической после-

довательности на общей станине и объединенных системой транспор-

тировки, привода и управления.

Автоматические роторные линии (рис. 5.4, б) независимо от

содержания технологического процесса имеют общую структуру

(рис. 5.4, а), которая характеризуется наличием ротора питания 2, ра-

бочих роторов 3, контрольных и транспортных роторов 5. Каждый ро-

тор представляет собой автоматическую роторную машину, имеющую

привод 1 и блоки с инструментами 4.

 233Рис. 5.4 – Роторная

линия:

а – структура;

б – компоновка

Одной из основных особенностей роторных линий является

то, что операции обработки деталей, подвода и отвода инструментов

производятся одновременно с перемещением объекта обработки. В

связи с тем, что в каждом рабочем роторе может быть размещено дос-

таточно большое количество обрабатывающих (сборочных, контроль-

ных) блоков, выполняющих параллельно, со сдвигом по фазе, одни и

те же операции, роторные линии обеспечивают очень большую произ-

водительность. Вследствие этого их применяют в массовом произ-

водстве при очень больших выпусках продукции.

Наряду с преимуществами необходимо отметить и недостатки

роторных линий, ограничивающих область их применения. Совмеще-

ние обработки и транспортировки во времени не позволяет произво-

дить обработку деталей одновременно в нескольких направлениях, как

 234это имеет место при неподвижной детали. Следовательно, для много-

сторонней обработки деталей линия должна иметь соответствующее

числу сторон количество роторов. Кроме того, практически неосу-

ществима и многопереходная обработка деталей на каждом роторе.

Вследствие этого применение роторных линий успешно решает задачу

автоматизации обработки простых деталей мелких размеров без снятия

стружки, например методами штамповки, вытяжки, прессования и

спекания. Помимо металлических изделий на роторных линиях эффек-

тивно изготовление деталей из пластмасс, стекла, резины, металло- и

минералокерамики. Применяются роторные линии при производстве

электро- и радиотехнических деталей (сопротивлений, химических

источников тока, выпрямителей, печатных схем), в метизном произ-

водстве, при выполнении сборочных операций (монтаж, запрессовка,

упаковка, заливка, свертывание мелких деталей типа тел вращения),

упаковке готовых изделий и расфасовке сыпучих и жидких материа-

лов, выполнении различных термических и термохимических опера-

ций, измерении геометрических размеров и физико-химических пара-

метров как отдельных деталей, так и готовых изделий.

Вид обрабатываемых деталей, их геометрическая форма вли-

яют на тип автоматической линии. Так, например, для обработки дета-

лей типа валов линия может быть скомпонована из универсальных

станков и станков-автоматов. Для обработки корпусных деталей при-

меняются линии из агрегатных станков, для обработки деталей типа

дисков – линии из станков-автоматов и агрегатных станков. Для изго-

товления крепежа используются обычно линии из станков-полуавто-

матов и автоматов. Каждая конкретная задача решается самостоятель-

но исходя из сформулированных ранее положений.

 

5.3. Транспортные устройства автоматических линий

 

Транспортные устройства предназначены для передачи обра-

батываемых деталей с одной позиции линии на другую и являются

наряду с силовыми головками важнейшими механизмами автоматичес-

ких линий. Степень совершенства конструкции транспортных уст-

ройств определяет не только надежность и производительность линий,

но и точность обработки деталей на ней.

Конструкция и принцип работы транспортного устройства за-

висят от типа и размера обрабатываемой детали, а также характера

протекания технологического процесса ее обработки. В свою очередь,

выбранная конструкция транспортных устройств существенно влияет

на компоновку автоматической линии.

 235По виду транспортных устройств и способу передачи загото-

вок деталей со станка на станок линии бывают:

а) со сквозным транспортированием через рабочую зону;

б) с верхним транспортированием;

в) с боковым (фронтальным) транспортированием;

г) с комбинированным транспортированием.

При сквозном транспортировании линия получается довольно

компактная, занимающая наименьшую площадь и высоту в рабочем

пространстве. Здесь легче сохранять ориентированное положение

транспортируемых заготовок. Однако транспортная система будет за-

нимать часть рабочего пространства и не всегда может применяться

из-за своих размеров.

При верхнем транспортировании транспортная система нахо-

дится над рабочими машинами (станками) и поэтому не занимает ра-

бочие площади, но над линией должно быть достаточно пространства.

Кроме того, теперь заготовки нужно опускать в рабочую зону и после

обработки возвращать на транспортер, что создает дополнительные

трудности.

Использование бокового или фронтального расположения

транспортных устройств исключает проблемы верхнего транспортиро-

вания (опускание и подъем заготовок), перегрузка заготовок в рабочую

зону осуществляется проще. Однако для размещения транспортных

устройств необходимы дополнительные производственные площади, а

сами транспортные средства в ряде случаев затрудняют доступ к рабо-

чим машинам при необходимости их обслуживания и наладки.

Комбинированное транспортирование применяется для устра-

нения или уменьшения недостатков перечисленных выше способов.

Заготовки в автоматической линии могут транспортироваться

периодически (с одной рабочей позиции на другую), не подвергаясь во

время перемещения обработке, и непрерывно с одновременной обра-

боткой. По расположению оборудования автоматические линии быва-

ют замкнутые и незамкнутые. В машиностроении и приборостроении

предпочтительное применение получили незамкнутые автоматические

линии.

Так же как и автоматические линии, транспортные устройства

по принципу работы подразделяют на две различные группы: цикли-

ческого и непрерывного действия. Транспортеры первого типа явля-

ются преобладающими и получили широкое применение в линиях ме-

ханосборочного производства различных типов. Транспортеры непре-

рывного действия используют в линиях для химико-термической об-

работки деталей, окраски, мойки, сушки деталей, а также в роторных

автоматических линиях.

 236С точки зрения организации потока и компоновки автоматичес-

кие станочные линии выполняют в трех вариантах (рис. 5.5):

I – с жесткой транспортной системой;

II – с гибкой транспортной системой;

III – со смешанной транспортной системой.

Рис. 5.5 – Компоновки автоматических линий

 

В варианте I станки 1 сблокированы в единую, неразрывную

цепь с жесткой подачей заготовок. В случае простоя какого-либо стан-

ка вся линия останавливается. В варианте II станки 1 гибко связаны

между собой через бункера 2 (приемники-накопители или магазины), и

поэтому каждый станок представляет собой независимую машину.

Если выбывает из строя какой-либо станок, впереди стоящие станки

продолжают работу, увеличивая запас деталей в бункерах. Станки,

расположенные позади, также не останавливаются. Их питание осуще-

ствляется за счет запаса деталей в соответствующих бункерах. В вари-

анте III, наиболее общем, автоматизация с жесткой связью произведе-

на в пределах коротких участков, соединенных между собой гибкой

связью при помощи бункеров 2. Этот вид компоновки станков является

самым распространенным. При таком способе организации потока

временная потеря работоспособности какого-либо участка не приводит

к остановке всей линии. В этом случае задачи при проектировании

сводятся: а) к выбору места установки и количества бункеров, обеспе-

чивающих самопополнение запасов деталей в бункерах; б) к определе-

нию величины этих запасов с таким расчетом, чтобы временная оста-

новка отдельных участков не нарушала выпуска изделий автоматичес-

кой линией.

Как отмечалось, рост выпуска машин сделал целесообразным

применение автоматических линий для изготовления таких деталей,

которые раньше обрабатывались на отдельных станках. Однако далеко

 237не все детали приспособлены для перемещения по направляющим

транспортера линии. Некоторые имеют очень сложную форму и край-

не неудобны в транспортировке. Для обработки на линиях такие дета-

ли устанавливают в специальные приспособления-спутники, которые

перемещаются вместе с деталями от позиции к позиции.

Обработка деталей в спутниках резко расширила область при-

менения автоматических линий. Однако вместе с этим появились и

трудности. Во-первых, спутники сразу увеличили стоимость автома-

тических линий, так как для каждой линии их должно быть по мень-

шей мере столько же, сколько деталей одновременно обрабатывают на

линии. Во-вторых, они требуют довольно точного изготовления, так

как определяют положение детали в позициях обработки. В-третьих,

после обработки деталей спутники надо вновь возвращать в исходное

положение, что требует специальных транспортеров на линиях.

Существует несколько способов возврата спутников. Для этой

цели можно использовать специальный транспортер под станками и

перегружатели. После обработки деталь вместе со спутником подни-

мается и выталкивается на рольганг, по которому подаются в позицию

загрузки. Здесь готовая деталь снимается, а в спутнике закрепляется

заготовка. Однако такая схема применима лишь в тех случаях, когда на

линии нет вертикальных и наклонных головок. Часто для возврата

спутников используют транспортер, расположенный за линией. В этих

случаях головки могут устанавливаться под любыми углами, но пло-

щадь, занятая линией, значительно увеличивается. Если высота дета-

лей невелика, транспортер может проходить через станины горизон-

тальных станков, а для подъема и перемещения их служат также спе-

циальные перегружатели.

На автоматических линиях с приспособлениями-спутниками

обрабатывают вентили, кассеты хлопкоуборочных комбайнов, вых-

лопной и всасывающий коллекторы автомобиля, катки трактора, рамы

пишущих машин и ряд других деталей. Кроме того, применение спут-

ников позволяет загрузку и разгрузку деталей выполнять одному рабо-

чему.

Как видно, способы транспортирования деталей на автомати-

ческих линиях в значительной степени определяют их схему и конст-

руктивную сложность. По способу передачи заготовок автоматические

линии подразделяются на линии:

− со свободной передачей заготовок;

− с фиксированной передачей приспособлением-спутником.

При свободной передаче заготовок транспортные системы не

фиксируют положение передаваемых заготовок во время их передачи

 238со станка на станок, и они могут частично или полностью терять свою

ориентацию. Тогда, перед каждой загрузкой заготовки на очередную

позицию обработки необходимо производить дополнительно ориента-

цию подаваемых заготовок. Это усложняет всю транспортную систему

линии, однако при простоте ориентации (т. е. заготовки легко ориен-

тируются) это усложнение может оказаться сравнительно незначи-

тельным.

Естественно стремление сохранить ориентацию обрабатывае-

мых деталей в течение всего времени их нахождения и обработки на

автоматической линии. Таким образом, заготовка ориентируется во

время загрузки на автоматическую линию и сохраняет ориентирован-

ное положение все время. При этом возможно возникновение необхо-

димости изменения положения заготовки в процессе обработки. Тогда

могут быть применены кантователи и поворотные устройства. Для

фиксации положения заготовок применяют специальные приспособле-

ния-спутники, которые могут служить либо только для транспортиро-

вания при передаче заготовок от станка к станку и передача их в рабо-

чую зону осуществляется специальным устройством или роботом (ко-

торый может и изменять положение заготовки), либо передаваемые

заготовки поступают на обработку вместе с приспособлениями-

спутниками. В последнем случае требования к точности приспособле-

ний-спутников значительно возрастают, да и рабочее пространство

станка должно позволить разместить на рабочей позиции приспособ-

ление-спутник. Однако как уже отмечалось, такие приспособления

спутники позволяют расширить диапазон деталей, обрабатываемых на

автоматических линиях, и вопросы ориентирования обрабатываемых

заготовок здесь решаются легче.

Транспортные устройства предназначены для передачи обра-

батываемых деталей с одной позиции линии на другую и являются

наряду с силовыми головками важнейшими механизмами автоматичес-

ких линий. Степень совершенства конструкции транспортных уст-

ройств определяет не только надежность и производительность линий,

но и точность обработки деталей на ней.

Конструкция и принцип работы транспортного устройства за-

висят от типа и размера обрабатываемой детали, а также характера

протекания технологического процесса ее обработки. В свою очередь,

выбранная конструкция транспортных устройств существенно влияет

на компоновку автоматической линии.

Линии для неподвижных при обработке деталей, как правило,

имеют сквозной транспорт с непосредственным перемещением объек-

тов обработки органами транспортера. При этом наибольшее распро-

 239странение получили шаговые штанговые транспортеры с собачками

(рис. 5.6, а). При, работе они совершают простейшее перемещение –

периодическое возвратно-поступательное. На штанге (обычно из поло-

совой стали), проходящей через весь сблокированный участок линии,

собачки закреплены шарнирно. Под действием пружин или противове-

сов собачки стремятся подняться над уровнем штанг и занять положе-

ние, показанное на рисунке. В момент возврата транспортера давление

зафиксированных на позициях обрабатываемых деталей на тыльную

часть собачек заставляет их утопать. Освободившись от этого давле-

ния, собачки занимают исходное положение и готовы для захвата оче-

редной детали при движении транспортера вперед.

Рис. 5.6 – Схемы шаговых транспортеров:

а – с собачками; б – с флажками; в – грейферный;

г – рейнерный; д – толкающий; е – цепной

а)

б)

в)

г)

д)

е)

Существенное преимущество шагового штангового транспор-

тера с собачками – простота движения и соответствующая ей простота

привода, который выполняется чаще от гидро- или пневмоцилиндра.

Весьма просто осуществляется и базирование штанг транспортера;

обычно они движутся на роликах, в качестве которых нередко исполь-

зуют шариковые подшипники, которые иногда выполняются с наде-

тыми на них бандажиками с бортом.

Недостаток штанговых шаговых транспортеров с собачками –

отсутствие фиксированной ориентации детали в процессе транспорти-

рования и определенности координат после перемещения. Для обеспе-

чения определенного положения детали в конце хода транспортера

скорость его движения приходится снижать и тем удлинять цикл дей-

ствия линии. Известна, правда, попытка устранить этот недостаток

введением встречных подпружиненных упоров. Упоры в момент воз-

врата транспортера в исходное положение утопают под действием

 240планок-кулачков. Планки имеют горизонтальные участки, обеспечи-

вающие утопленное положение упоров. При ходе транспортера вперед

планки освобождают упоры, и те ограничивают ход перемещаемой

детали вперед. Однако такое устройство загромождает рабочую зону и

усложняет приспособление, поэтому распространения не получило.

Шаговые штанговые транспортеры с флажками (рис. 5.6, б)

позволяют достаточно определенно фиксировать обрабатываемую де-

таль и при перемещении, и по координате в конце перемещения. Точ-

ность остановки детали на позиции после транспортирования здесь

определяется главным образом допуском на зазор в зеве флажков и

допуском на расстояние между флажками; она значительно выше, чем

у транспортеров с собачками, поэтому скорости движения для флаж-

ковых транспортеров допускаются большие. Однако шаговые штанго-

вые транспортеры с флажками имеют свои недостатки. Движение

транспортирующей штанги получается сложнее: кроме возвратно-

поступательного перемещения в направлении транспортирования, не-

обходимы еще возвратные повороты штанги с флажками в плоскости,

перпендикулярной к ходу транспортирования. Прямой ход совершается

с опущенными, возвратный – с поднятыми флажками. Детали переме-

щаются только при ходе вперед. Возвратные повороты штанги с флаж-

ками требуют введения дополнительного привода вращения штанги.

Усложняется также управление, потому что требуется большее согла-

сование фаз поворотов штанги с работой фиксирующих устройств.

Для надежной работы транспортера флажки должны быть достаточно

жесткими, а поворачивающаяся штанга с флажками после поворота,

особенно после поворота в рабочее положение, должна быть заперта;

самопроизвольный подъем флажков должен быть исключен.

Обычно флажковые являются верхними транспортерами.

Штанги флажковых транспортеров обычно выполняются круглыми,

опоры для них делаются в виде желобчатых роликов на неподвижных

осях. В отдельных флажковых транспортерах применены опоры

скольжения в виде втулок. Однако они быстро и главное неравномерно

изнашиваются, в результате чего штанги перекашиваются, перемеща-

ются рывками и флажки занимают неправильное положение.

Известны попытки совместить привод обоих возвратных дви-

жений штанги флажкового транспортера – прямолинейного и враща-

тельного. Практика эксплуатации показала, что такое совмещение не

обеспечивает длительной безотказной работы транспортера, поэтому

совмещенный привод применяется лишь в неответственных случаях.

Значительно реже применяются грейферные шаговые транс-

портеры (рис. 5.6, в). У грейферных транспортеров штанга поочередно

совершает два возвратно-поступательных перемещения в перпендику-

 241лярных направлениях и с чередованием фаз. Объекты обработки пере-

мещаются посредством жестких флажков. Конструктивное исполнение

таких транспортеров обычно получается сложным. Они применяются

только в тех случаях, когда подход к захватываемым деталям может

быть произведен лишь с определенной стороны, причем посадка

транспортируемых деталей на позициях такова, что для осуществления

перемещения детали с позиции на позиции транспортер перед пере-

мещением должен поднять деталь вверх.

Грейферные шаговые транспортеры применяют также в слу-

чаях, когда обрабатываемые детали неустойчивы и во время транспор-

тирования их приходится крепить и передавать в зажимы рабочих по-

зиций в закрепленном положении.

Рейнерные шаговые транспортеры (рис. 5.6, г) представляют

собой усложненный вид грейферных транспортеров. Кинематика их та

же; детали перемещаются не флажками, а посредством закрепленных

на штанге захватов, которые обычно расположены сверху. В дополне-

ние к замечаниям, сделанным в отношении этих транспортеров, ука-

жем, что они требуют громоздких надстроек над линиями. Для исполь-

зования на линиях, где детали при обработке неподвижны, они могут

быть целесообразны лишь в указанных выше случаях, когда захваты-

вающие органы имеют простейшее конструктивное оформление и не

требуют привода перемещений каждый в отдельности.

Однако для автоматических линий, на которых должны обра-

батываться валы, особенно сложной формы, применение рейнерных

транспортеров в ряде случаев оправдано, но эффективность их зависит

от простоты и надежности устройства рейнеров. Примером линии с

рейнерным транспортером может служить линия фирмы Нортон для

шлифования шеек коленчатых валов автомобильных двигателей.

Толкающие шаговые транспортеры (рис. 5.6, д) являются про-

стейшими. В них толкатель (обычно шток гидро- или пневмоцилинд-

ра) непосредственно воздействует на последнюю деталь их сплошной

кильватерной колонны. Вся колонна при ходе толкателя двигается од-

новременно за счет давления вплотную расположенных деталей друг

на друга.

Если масса колонны деталей велика, толкающий транспортер

выполняют с двумя толкателями, работающими от отдельных цилинд-

ров: в дополнение к основному толкателю с большим ходом штока (на

шаг транспортирования) применяют второй вспомогательный с корот-

ким ходом, который помогает преодолеть инерцию массы колонны

деталей в момент трогания. Недостаток толкающих транспортеров

заключается в том, что фиксация деталей колонны вследствие накоп-

 242ления ошибок в линейных размерах не может производиться одновре-

менно. Приходится производить фиксацию деталей после отвода тол-

кателя и притом последовательно, начиная с самой дальней от него

детали; из-за этого удлиняется цикл действия линии.

Толкающие транспортеры, несмотря на указанный недостаток,

благодаря их простоте найдут в будущем более широкое применение,

особенно в линиях для тяжелых и горячих работ, когда точность фик-

сации невелика, а требования к простоте устройства повышенные.

Цепные транспортеры (рис. 5.6, е) имеют широкое применение

в качестве средств непрерывного транспортера. Они используются с

этой целью в самых различных автоматических линиях. Например,

цепные транспортеры СКБ-6 установленные на линии ГАЗа для шли-

фования поршневых пальцев и линии для шлифования валов, а также в

качестве магистральных на линиях ГПЗ для обработки колец подшип-

ников качения [8].

Однако, в качестве шаговых цепные транспортеры применя-

ются лишь в единичных случаях. Базирование деталей, перемещаемых

звеньями цепи на позициях, практически недостижимо ни при какой

точности. К тому же первоначальное рассогласование непрерывно рас-

тет и влияет на неточность базирования накопленной ошибкой (вслед-

ствие износа шарниров цепи).

Можно указать на ряд затруднений, имевших место при экс-

плуатации линий с шаговыми цепными транспортерами, перемещаю-

щими детали флажками звеньев цепи. Совершенно неприемлемо при-

менение шаговых цепных транспортеров в случае их связанной рабо-

ты, когда деталь должна быть переброшена с флажка, крючка или

люльки звена одного цепного транспортера на аналогичный элемент

звена другого цепного транспортера.

Однако один вариант использования цепного транспортера в

качестве шагового возможен, хотя и для ограниченных случаев. Он

состоит в том: 1) чтобы перемещать свободно лежащие на звеньях це-

пи детали, 2) чтобы на позициях линии предусматривать выдвижные

упоры и 3) чтобы шаг перемещения звеньев цепи делать больше шага

между позициями на величину, заведомо большую максимальной на-

копленной ошибки рассогласования. Тогда все перемещаемые детали

будут досланы до упоров, а на величину рассогласования каждая де-

таль, остановленная упорами, проскользнет по несшему ее звену цеп-

ного транспортера. Так как в этом варианте положение перемещаемой

детали на звене цепи фиксировано только силами трения, он может

находить применение лишь для перемещения достаточно тяжелых де-

талей.

 243Транспорт линий для обработки деталей, перемещаемых вмес-

те с приспособлением-спутником, представляет собой усложненную

транспортную систему. В общем случае такая система имеет транс-

портер прямого перемещения, транспортер возвратного перемещения

и два связывающих их транспортных устройства, которые передают

объект перемещения – приспособление-спутник – с прямого транспор-

тера на возвратный и обратно.

Транспортеры прямого перемещения приспособлений-спутни-

ков, несущих объект обработки, выполняются, как правило, шаговыми.

Транспортеры же возвратных перемещений и пересаживающие уст-

ройства имеют ряд особенностей, а часто отличаются и по принципу

действия.

В отечественной практике построения линий наибольшее рас-

пространение получили компоновки, в которых транспортеры воз-

вратного перемещения приспособлений-спутников расположены под

транспортером прямого перемещения внутри станин автоматов линии.

Уже сама такая компоновка во многом предопределяет особенности и

устройства системы транспортера.

 

5.4. Вспомогательные механизмы автоматических линий

 

Автоматические линии для выполнения своих функций, т. е.

для обеспечения нормальной работы нуждаются в целом ряде вспомо-

гательных механизмов, которые обеспечивают надлежащие условия

обработки деталей и бесперебойность осуществления всего технологи-

ческого процесса.

 

5.4.1. Механизмы зажима и фиксации

обрабатываемых деталей

 

Помимо силовых узлов и транспортных устройств весьма

важными механизмами автоматических линий являются приспособле-

ния для зажима и фиксации деталей. Выбор правильного метода бази-

рования деталей и закрепление их с требуемым усилием зажима обес-

печивают точность обработки и надежность работы линии. Примене-

ние быстродействующих зажимных и фиксирующих механизмов по-

зволяет существенно сократить вспомогательное время и повысить

производительность линии.

В зависимости от конструкции обрабатываемой детали и спо-

соба компоновки линии приспособления подразделяют на две группы:

неподвижные (стационарные) и перемещаемые вместе с деталью, т. е.

 244приспособления-спутники. В стационарных приспособлениях закреп-

ляют как детали, которые являются неподвижными в процессе их об-

работки, так и детали, получающие при обработке поступательное или

вращательное движение. Стационарные приспособления используют

на одном из станков линии и обычно для него проектируются. Эти

приспособления на двух соседних станках линии могут иметь конст-

руктивные отличия. Приспособления-спутники используют на всех

позициях автоматической линии участка линии, конструкции их стро-

го одинаковы.

Для корпусных деталей в качестве базовых поверхностей счи-

тают плоскость и два отверстия. Детали зажимают сверху, в ряде слу-

чаев поджимают снизу. Верхнее расположение зажимного устройства

несколько упрощает конструкцию приспособления и его обслужива-

ние. Однако поджим детали к планкам, по которым она скользит при

перемещении от позиции к позиции, и которые изнашиваются вслед-

ствие этого, приводит с течением времени к постепенному опусканию

детали и нарушению точности обработки. Кроме того, попадание

стружки на направляющие может привести к погрешности базирова-

ния детали. В случае верхнего зажима усилие зажима воспринимает

вся деталь, что может привести к деформации при недостаточной ее

жесткости. Этих недостатков лишена схема базирования детали, при

которой закрепление ее осуществляется с поджимом к верхней плос-

кости. Здесь поверхности, к которым поджимаются детали или спут-

ник, всегда остаются чистыми, износ их практически отсутствует, а

нагрузки от зажимных усилий не деформируют деталь.

В стационарных приспособлениях как фиксация, так и зажим

детали в большинстве случаев осуществляется от гидравлических или

пневматических механизмов, что обеспечивает постоянство силы за-

жима независимо от колебания припусков на обработку. При этом на

каждом станке в начале каждого цикла осуществляется фиксация и

закрепление очередной детали. В приспособлениях-спутниках детали

закрепляют один раз, обычно это выполняют с помощью механичес-

ких систем, усилие зажима создают электромеханическим ключом.

 

5.4.2. Агрегаты накапливания и выдачи деталей

 

Устройства для накапливания и выдачи деталей широко при-

меняют в автоматических линиях.

Конструкции накопителей зависят от формы и размеров обра-

батываемых деталей, а также принципа работы и компоновочных осо-

бенностей линии.

 245Для создания заделов на линиях для обработки корпусных де-

талей широкое применение получили накопители транзитного и тупи-

кового типов, выполненные как обычные шаговые транспортеры. Ско-

рость перемещения такого транспортера-накопителя в несколько раз

выше скорости транспортера, передающего детали от позиции к позиции.

Для накапливания и выдачи деталей типа тел вращения нахо-

дят применение бункерные и магазинные устройства различных типов.

Причем в последних детали перемещаются без потери ориентации.

На рис. 5.7 показан магазин для корпусных деталей, у которо-

го транспортеры 1, 3 и 8 служат для перемещения деталей при работе

обоих участков линии, а транспортеры 4, 5 и 6 – для накапливания или

выдачи деталей при остановке одного из участков. Перед подачей в

магазин и после выдачи из него детали устанавливаются в правильное

положение с помощью поворотных устройств 2 и 7. Для накапливания

и выдачи деталей типа колец и втулок применяют многодисковые ма-

газины (рис. 5.8). Диски 1, 2, 3, 4 представляют собой спиральные лот-

ки, соединенные последовательно. На центральном валу 5 закреплены

щеткодержатель 6 со щетками 7 из капроновых нитей. При вращении

щеток детали в лотках катятся от периферии к центру диска, затем

проваливаются в соединительный лоток и попадают на следующий

диск. Качение детали в лотке осуществляется по ребру опорной поло-

сы 8, приваренной к решетчатому основанию 9 диска.

Рис. 5.7 – Магазин-накопитель автоматической линии

 

 246Разработаны и другие кон-

струкции для накапливания раз-

личных деталей массового произ-

водства разных типоразмеров. К

сожалению, их приходится конст-

руировать и изготавливать для

каждой конкретной детали. Их

принцип работы и спроектирован-

ные конструкции приводятся в

специальной литературе.

 

 

Рис. 5.8 – Многодисковый

магазин

В качестве агрегатов нака-

пливания и выдачи деталей на ли-

ниях с гибкими связями широко

применяются бункерные устройст-

ва, ряд которых описан в разделе 2

пособия, а также специальные виб-

рационные накопители, описанные

в [22].

 

5.4.3. Механизмы изменения положения деталей

 

В автоматических линиях со сложными структурными схема-

ми, а также в прямоточных линиях, предназначенных для обработки

деталей с разных сторон, широко применяют различные механизмы

для изменения положения деталей. К их числу относят кантователи,

предназначенные для поворота транспортируемых деталей вокруг го-

ризонтальной оси, и различные устройства для поворота деталей во-

круг вертикальной оси. Ряд таких механизмов нормализован и выпус-

кают их как самодействующие узлы для встраивания в автоматические

линии.

 

5.4.4. Устройства для отвода стружки

 

При обработке деталей из проката количество стружки со-

ставляет в среднем 15 % веса заготовок, при обработке поковок – око-

ло 20 %; чугунных отливок – 25 %; отливок из цветных металлов – до

60 %. В результате количество стружки, образующейся при обработке

на станке за каждую смену, составляет несколько килограмм. Поэтому

для нормальной работы станков стружка должна своевременно отво-

диться автоматически из зоны обработки.

Наиболее просто решается задача транспортировки сыпучей

стружки, которая образуется при обработке деталей из хрупких мате-

 247риалов (чугуна, бронзы, алюминия). Для ее транспортировки широко

применяются ленточные, скребковые, скребково-штанговые, цепные,

шнековые и другие транспортеры.

При обработке стальных деталей образуется вьюнковая и

сливная стружка. Сливная стружка особенно неудобна для транспор-

тирования. Она занимает большой объем при малой плотности. Чем

крупнее вьюнковая стружка, тем труднее она удаляется со станка. Вы-

сокая сцепляемость вьюнков между собой, способность проникать в

щели, обволакиваться вокруг выступающих частей механизмов, инст-

румента и т. д. заставляет применять транспортирующие устройства,

способные создавать большие тяговые силы с принудительным захва-

том стружки. Такими свойствами обладают, например, одно- и двух-

винтовые шнековые транспортеры.

Следует иметь в виду, что удаление стружки от отдельных

станков и от станков автоматических линий имеет некоторое отличие,

обусловленное объемами удаляемой стружки и длиной транспортиро-

вания. Но в любом случае наиболее рациональным является примене-

ние различных транспортеров.

Задача удаления стружки от групп станков автоматических

линий имеет специфическую особенность, поскольку для ее решения

приходится создавать транспортеры длиной в несколько десятков мет-

ров, а это создает дополнительные трудности в отношении приводных

механизмов. Масса транспортируемой стружки значительно больше,

чем у отдельных станков, больше вероятность застревания, заклинива-

ния транспортеров, что предъявляет к их надежности весьма высокие

требования.

Рассмотрение конструкций автоматических линий показывает,

что в зависимости от конкретных условий, определяемых их компо-

новкой и организацией труда на них, находят применение три сле-

дующие системы отвода и транспортирования стружки от автоматичес-

ких линий в общецеховую транспортную систему удаления стружки.

1. Транспортирование стружки в контейнерах, когда стружка

из отдельных станков через окна в станине высыпается в соответст-

вующую емкость (ящик, тележку). Такая система менее совершенная,

чем автоматизированная. Она применяется главным образом на давно

работающих автоматических линиях.

2. Транспортирование стружки транспортерами, проходящими

вне линии и имеющими отводящие конвейеры того или иного типа от

отдельных станков. Подобная система транспортирования стружки

применяется на линиях, где удается использовать ранее имевшиеся

 248цеховые подземные транспортные устройства, и остается только пре-

дусмотреть отвод стружки из приемников станков и линий.

3. Транспортирование стружки транспортерами, встроенными

непосредственно в линию или проходящими под ней в специальных

туннелях, Использование такой системы транспортирования исключа-

ет необходимость иметь на каждом из рабочих агрегатов линии уст-

ройства, отводящие стружку на общий транспортер, так как последний

расположен непосредственно под зонами обработки на самих этих аг-

регатах. Отсутствие необходимости в поперечных транспортерах на

каждом из агрегатов обусловило применение этой системы транспор-

тирования стружки на многих новейших автоматических линиях, где

транспортер стружки встроен непосредственно в линию или проходит

под ней в канаве под станками.

Выбор той или иной конструкции подобного встроенного

транспортера, а также его расположения (сквозь стенки линии или в

канаве под станками) зависит от конкретных условий работы линии и

ее компоновки (наличие смазочно-охлаждающей жидкости, нижнего

транспортера для возврата приспособлений-спутников, форма и разме-

ры отводящейся стружки). В двух последних транспортных системах в

качестве транспортных средств применяются транспортеры различных

типов: ленточные, скребковые, шнековые, вибрационные, ершово-

штанговые.

Ленточные транспортеры обладают высокой производитель-

ностью, позволяют транспортировать стружку на большие расстояния,

отличаются плавностью и бесшумностью работы. Так, на ЗИЛе в ряде

цехов применяются магистральные ленточные транспортеры, в кото-

рые несколькими линейными транспортерами стружка подается от

агрегатных станков и автоматических линий. Например, в цехе V-об-

разных двигателей работает ленточный транспортер длиной 189 м,

установленный в тоннеле под станками.

В целом, однако, в машиностроении ленточные транспортеры

нашли ограниченное применение из-за конструктивной сложности,

высокой первоначальной стоимости, малой долговечности ленты и

необходимости устройства бетонированных тоннелей.

Скребковые транспортеры применяются для транспортирова-

ния мелкой металлической стружки. Эти транспортеры удаляют

стружку за пределы автоматических линий и цехов на расстояние до

100 м. Скребковые транспортеры на таких заводах, как ЗИЛ, АЗЛК,

используются в качестве линейных и магистральных. Производитель-

 249ность их зависит от ширины лотка и высоты скребков, скорости их

движения и составляет до 3000 кг/ч, металлоемкость 1 погонного мет-

ра – около 40 кг.

Транспортеры надежны при транспортировании мелкой

стружки, но при попадании в них посторонних предметов могут выхо-

дить из строя. Этот тип транспортера может перемещать стружку го-

ризонтально и вертикально. При вертикальном подъеме стружки

скребки выполняются в виде ковшей. Вертикальные скребковые

транспортеры обычно имеют небольшую длину – до 5 м. Скребковые

транспортеры могут выполняться цепными и штанговыми с шарнир-

ными скребками.

Скребково-штанговые транспортеры применяются в основном

для перемещения чугунной стружки.

В последние годы в автоматических линиях все чаще приме-

няются шнековые транспортеры, состоящие из винта с приводом и

желоба, охватывающего винт. При вращении винта, расположенного

по оси желоба, винт проталкивает по этому желобу стружку, которая

насыпается через загрузочные патрубки. Шнековые транспортеры ис-

пользуются преимущественно для удаления сливной стружки и при-

меняются в качестве линейных и магистральных транспортеров на

длине транспортировки до 100 м. При транспортировании стружки от

станков, работающих с охлаждением эмульсией или сульфофрезолом,

желоба делаются герметичными и с небольшим уклоном для стока

жидкости.

В последнее время для удаления стружки от автоматических

линий находят применения также вибрационные транспортеры, кото-

рые представляют собой вибрирующий желоб на упругих опорах.

Принцип их работы и конструктивное исполнение рассмотрены в раз-

деле 2 настоящей книги. В качестве приводов таких транспортеров

используются электромагнитные или механические вибраторы.

Как известно, наибольшую трудность для отвода и транспор-

тирования представляет витая сливная стружка. В настоящее время

разработаны конструкции специальных ершово-штанговых транспор-

теров, предназначенных для ее транспортирования. Транспортер пред-

ставляет собой металлический желоб с приваренными шипами, внутри

которого совершает возвратно-поступательное движение ершовая

штанга. Совершая рабочий ход, штанга ершами увлекает находящуюся

в желобе стружку и проталкивает ее вперед. При обратном движении

штанга проскальзывает по стружке, удерживаемой шипами желоба.

Основным недостатком обычных ершово-штанговых транс-

портеров является возможная концентрация на дне желоба мелкой

 250стружки, которая совершает вместе со штангой возвратно-поступа-

тельное движение, не продвигаясь вперед. Это приводит к забивке и

заклиниванию направляющих.

Импульсные транспортеры для автоматических линий и цехов

хорошо себя зарекомендовали для удаления стружки из станков. Они

представляют собой металлический лоток, совершающий возвратно-

поступательное движение с разными скоростями, т. е. это разновид-

ность вибрационного лотка с продольным асимметричным движением,

рассмотренным в разделе 2. Такие транспортеры могут быть выполне-

ны длиной до 100 м и шириной до 1 м. При больших длинах транспор-

тировки транспортер рекомендуется делать из секций длиной 15–20 м

с индивидуальным приводом. При этом, ход секций берется разным, с

таким расчетом, чтобы они работали с пересыпкой с одного лотка на

другой. При такой конструкции каждая секция работает самостоятель-

но с наименьшими силами на разрыв. В импульсных транспортерах

для автоматических линий в качестве привода может быть использо-

ван гидроцилиндр, установленный в начале или в конце линии, кото-

рый отводит лоток на 50–100 мм. Лоток возвращается в исходное по-

ложение при помощи пружин или самим приводом.

В действующих автоматических линиях часто применяется

также комбинация из нескольких типов транспортных средств для

удаления стружки. Например, в автоматической линии для обработки

корпусов вентилей работают шнековые и скребковые транспортеры

одновременно.