1.10. Выбор методов и средств установки станин и разметка станин

Установка заготовки станины с требуемой точностью в соответствии с выбранными технологическими базами при выполнении операций технологического процесса может осуществляться двумя способами:

1) посредством контакта поверхностей, реализующих технологические базы каждой заготовки с соответствующими установочными элементами приспособления;

2) выверкой положения каждой заготовки по обрабатываемым поверхностям, разметочным рискам, обработанным поверхностям.

По первому способу достижение необходимой точности установки заготовки осуществляется по методу полной взаимозаменяемости в настроенном приспособлении с минимальными затратами времени и, как правило, не нуждается в контроле точности установки. Приспособление должно быть заранее настроено и выверено с требуемой точностью на станке или спутнике, что целесообразно при обработке заготовок станин в крупносерийном и серийном производствах при больших размерах партии запуска.

По второму способу положение каждой заготовки станины, устанавливаемой на столе станка или на плите-спутнике, регулируют, добиваясь необходимой точности положения разметочных рисок или поверхностей заготовки, реализующих технологические базы. Для регулирования положения заготовки станины используют регулируемые по высоте винтовые и клиновые опоры и домкраты. Индивидуальная регулировка положения каждой заготовки связана со значительными затратами времени, которые возрастают с повышением требуемой точности установки. При сокращении времени простоя станка путем совмещения времени выверки одной заготовки с временем обработки другой целесообразно использовать палеты, которыми оснащают современные многоцелевые станки с ЧПУ. В то время пока происходит обработка одной заготовки в рабочей позиции, на другом столе в нерабочей позиции устанавливают и выверяют новую заготовку. Многоцелевой станок, оснащенный накопителем заготовок, называют станочным модулем, он может обрабатывать предварительно установленные на палетах заготовки в течение одной или нескольких смен без присутствия оператора. Такой режим автоматической работы получил название безлюдного производства.

Процесс выверки заготовок по необработанным или обработанным ранее поверхностям или их осям может быть автоматизирован. С этой целью в инструментальный магазин многоцелевого станка помещают измерительную головку, которая автоматически устанавливается в шпинель станка вместо режущего инструмента.

Измерительный наконечник головки автоматически подводится к поверхностям заготовки, по которым осуществляется выверка заготовки на станке. По результатам измерений действительного положения баз заготовки в системе координат станка автоматически вычисляются величины коррекции, которые вводятся в систему ЧПУ станка. С помощью измерительной головки, например, можно определить положение центра литого отверстия или оси симметрии литого контура и от них вести отсчет размеров, заданных в программе обработки детали. Большинство станочных модулей оснащено измерительными головками.

При установке массивных заготовок станин на металлорежущих станках необходимо учитывать:

1) значительные контактные деформации основания станины на опорных элементах приспособления, реализующих установочную базу, вызванные высокими давлениями;

2) собственные деформации заготовки на опорных элементах установочной базы приспособления под действием силы тяжести и сил резания особенно в сечениях между опорными элементами;

3) возможность повреждения базирующих элементов приспособлений при опускании заготовки подъемным краном вследствие ударов и неодновременного соприкосновения заготовки с опорными элементами приспособления в начальный момент установки;

4) сложность обеспечения одновременного контакта устанавливаемой заготовки по трем базам — установочной, направляющей и опорной, поэтому массивные заготовки станины устанавливают сначала на установочную базу, а затем смещением вдоль установочной базы заготовка доводится до соприкосновения с опорными элементами, реализующими направляющую базу.

Первые два обстоятельства вынуждают использовать дополнительные опоры для повышения общей жесткости системы станок — приспособление — инструмент — заготовка и уменьшения контактных и собственных деформаций заготовки.

Достижение требуемой точности может осуществляться методом полной взаимозаменяемости при использовании неподвижных дополнительных опорных элементов, находящихся в одной плоскости с основными тремя, реализующими установочную базу.

Аналогично обеспечивается точность при установке заготовки непосредственно на стол станка. В этом случае установочная база литой заготовки должна быть предварительно обработана. Предотвращение собственных деформаций заготовки станины требует обеспечения определенного соотношения реакций каждой из опор установочной базы, включая реакции выдвижных опор.

Например, при симметричном расположении опор относительно центра массы заготовки реакции всех опор должны быть одинаковыми. Добиться этого можно регулированием высоты подводимых опор. При этом возможно несколько способов получения информации: измерение реакции каждой опоры; измерение деформации станины при установке, например с помощью наклеенных на станину тензодатчиков; уравновешивание станины на опорах методом вывешивания. Последний способ целесообразно применять при установке на спутники маложестких заготовок.

Для реализации установки заготовки по разметочным рискам каждая заготовка станины должна пройти операцию разметки, которая может преследовать несколько целей: создание технологических баз для установки по разметочным рискам; создание баз для настройки станков на черновую обработку по разметочным рискам; контроль заготовки по основным параметрам.

При разметке заготовки стараются обеспечить наиболее удачное положение станины внутри объема конкретной заготовки, обладающей индивидуальными отклонениями размеров. При разметке решают те же задачи, что и при выборе технологических баз на первой операции: обеспечивают размерные связи обрабатываемых и необрабатываемых поверхностей и распределяют фактически имеющиеся припуски между всеми обрабатываемыми поверхностями.

Разметка литой заготовки станины может осуществляться на координатно-разметочной машине, что позволяет вести отсчет перемещений при разметке заготовок с точностью ± 0,05 мм.

В гибкой автоматизированной системе при управлении группой станков с ЧПУ от ЭВМ (режим DNC) разметочная машина может подключаться к ЭВМ, управляющей системой, для ввода исходной информации о заготовках в банк данных.

Разметка заготовок станин эффективна при изготовлении крупных станин, в условиях единичного и мелкосерийного производства, при низкой точности литых заготовок. При комплексной автоматизации изготовления станин от разметки следует отказаться, так как разметка и установка заготовки по разметке трудно автоматизируются и требуют значительных затрат времени.

Автоматизация установки заготовок по разметочным рискам по- требовала бы применения видеоконтрольных преобразователей, реагирующих на изменение положения рисок. В гибкой автоматизированной системе обработки станин разметку и установку заготовок по рискам целесообразно заменить автоматической выверкой заготовок на отдельной станции с использованием спутников.

Применение плит-спутников или палет для установки заготовок станин позволяет обеспечить:

1. Возможность автоматизации загрузки и выгрузки станков, а также межоперационного транспортирования обрабатываемых заготовок, в том числе в многономенклатурном производстве при установке на палеты различных заготовок станин, оснований, колонн и других корпусных деталей.

2. Сокращение числа установок заготовок для полной обработки в пределах каждого этапа до двух.

3. Сокращение времени простоя станков путем совмещения времени обработки с временем установки заготовок на палеты и снятия обработанных деталей вне станков на специальных позициях.

4. Повышение точности размеров, получаемых обработкой за одну установку заготовки.

Применение палет позволяет, связав отдельные станки транспортной системой, создать гибкую автоматизированную систему, управляемую ЭВМ, по обработке станин, оснований и других базовых деталей станков. Кроме того, установив заранее в первую и вторую смены достаточное число заготовок на палеты, можно обеспечить автоматическую их обработку в течение третьей смены без участия операторов, если для этого обеспечены другие необходимые условия.

Вместе с тем применение палет и необходимых транспортирующих устройств значительно удорожает технологическую систему и создает дополнительные проблемы, в том числе:

1. Увеличивается поле рассеяния размера установки для партии заготовок из-за погрешностей установки заготовок на паллеты, погрешностей размеров палет и погрешностей с установки палеты на станок

2. Возникает необходимость в системе кодирования и идентификации палет: кодирующих устройств на палетах в виде кулачков, магнитных или штриховых карточек, соответствующих устройств считывания кодов палет и устройств управления.

Требуемой точности установки заготовок в системах координат станков при использовании палет добиваются следующими способами:

1) Повышением точности изготовления палет и износостойкости:

- повышением точности расстояний и поворотов поверхностей вспомогательных баз палет относительно основных, в частности повышением точности высоты палеты;

- повышением износостойкости базовых поверхностей;

- созданием на палете двух комплектов основных баз, один из которых используется при транспортировании и подвергается, поэтому, интенсивному изнашиванию, а другой используется при установке палеты на рабочих позициях;

- выверкой положения заготовок на палетах относительно основных баз палет;

- обеспечением постоянства схемы и сил закрепления палет на рабочих позициях станков.

2) Закреплением определенных палет за определенными станками, т. е. ограничение, например, поля рассеяния размеров палет по методу групповой взаимозаменяемости. Однако в этом случае невозможно межстаночное транспортирование заготовок без их вторичной установки.

3) Автоматическим учетом индивидуальных отклонений размеров каждой палеты, которые предварительно измерены и записаны в памяти управляющей ЭВМ, и вводом поправок, соответствующих коду палеты, в программу обработки, например путем смещения нуля программы и поворота стола станка перед началом обработки.

4) Введением обратных связей по положению заготовки, например с помощью измерительных головок на многоцелевых станках, обеспечивающих автоматическую выверку заготовок.

Установку заготовок на палеты осуществляют с помощью тех же средств, что и на станках. Для повышения точности установки заготовок винтовые зажимы затягивают с постоянным крутящим моментом градуированными ключами. Конструкции гидравлических и других механизированных зажимных устройств для палет должны обеспечивать автономность перемещения палет с заготовками. С этой целью гидравлические зажимы подключают к установленным на палете гидроаккумулятору и гидроцилиндру, создающему давление в гидросистеме. На позициях загрузки и выгрузки заготовок внешний привод автоматически подключается к винтовому штоку гидроцилиндра палеты. Привод вращает ходовой винт штока гидроцилиндра, перемещая поршень, создающий давление в гидросистеме палеты. Гидроаккумулятор компенсирует снижение давления в гидросистеме из-за утечек. Применяют также зажимы с тарельчатыми пружинами, которые отжимаются механическим или гидравлическим устройством под воздействием внешнего привода при установке и снятии заготовок с палеты.

Транспортирование палет с заготовками может осуществляться с помощью специального конвейера, или на тележках. Тележки могут быть самодвижущиеся или с внешним приводом, например цепным. Рельсовые тележки обеспечивают высокую грузоподъемность. Для транспортирования заготовок станин на палетах массой до 1 т могут применяться безрельсовые автоматические тележки, перемещающиеся с помощью индуктивного следящего датчика над кабелем, который проложен в полу цеха, или с помощью фотодатчиков по светоотражающей полосе, наклеенной или нанесенной флуоресцирующей краской на пол цеха. На тележках монтируют подъемный стол и выдвижные захваты для загрузки палет с заготовками на станки и для выгрузки их со станков.