CC BY
18
© А.А. Погонин, М. С. Чепчуров 2004
УДК 622.23.05
А.А. Погонин, М. С. Чепчуров
О СПЕЦИФИКАЦИИ НА НЕСТАЦИОНАРНЫЙ СТАНОЧНЫЙ МОДУЛЬ
ТУ* настоящему времени разработаны -**- различные конструкции нестационарных станочных модулей для восстановления работоспособности крупногабаритных деталей оборудования в процессе эксплуатации. К подобным станкам можно отнести УВС-01, разработанный на кафедре технологии машиностроения и робототехнических комплексов Белгородского государственного технологического университета. В. Г. Шухова, предназначенный для восстановления поверхности катания опорных роликов обжиговых цементных печей. Хотя до сих пор не сформулированы требования к конструкциям подобного оборудования, не определены только свойственные ему характеристики и состав узлов и агрегатов, а также их характеристики. Предлагаемая статья является попыткой в какой-то мере восполнить этот пробел.
Прежде всего, определимся с целью использования нестационарных станочных модулей, на примере обработки крупногабаритных деталей обжиговых цементных печей.
Как отмечалось в работах [1] и [3] при ремонте опорных роликов требуется восстановить форму рабочей поверхности, а также избавиться от дефектов на самой поверхности. Сам ролик имеет стационарную ось вращения, следовательно, его обработка по виду -относится к токарной. Станок, предназначенный для его обработки имеет управляемый привод продольной подачи (возможен и поперечный). Применяемая в нестационарном станочном модуле адаптивная схема управления позволяет достаточно эффективно вести обработку поверхности детали при минимальных затратах, а разработанные методические рекомендации по обработке требуют привлечения и не квалифицированного персонала.
При обработке поверхностей бандажей все обстоит сложнее: обрабатываемая деталь не имеет стационарной оси вращения, можно лишь говорить о мгновенной оси вращения. В связи с этим обстоятельством возникает проблема восстановления формы детали. На рис. 1 представлена одна из возможных схем обработки. Согласно исследованиям, проведенным на кафедре ТМ и РК БГТУ им. В.Г. Шухова [3] наиболее предпочтительным является расположение станка в подбан-дажном пространстве. Но каким бы не было расположение станка - у детали отсут-
Спецификация управления нестационарного станочного модуля
№ Наименование узла Наличие Примечание
п/п и блока узла или блока
1 Привод продольного перемещения суппорта Обязателен
2 Привод поперечного перемещения суппорта
3 Привод угла установки резца
4 Контроллер управления продольной подачей Обязателен
5 Контроллер управления поперечной подачей и углом установки резца Обязателен при наличии п. п. 2 и 3
6 Датчик усилия Обязателен
7 Датчик положения
8 Датчик расстояния
9 Процессор Обязателен при наличии п. п. 2 и 3
10 Компьютерный интерфейс
11 Дисплей
Рис. 1. Схема обработки бандажа
ствует ось вращения, а, следовательно, в процессе снятия припуска изменяется его толщина (что не допустимо), угол резания, силы, действующие на резец. Одним из вариантов, позволяющим, в некоторой мере, избегать этих неблагоприятных явлений, является использование плавающего суппорта. Который является механическим устройством, а следовательно, допускает определенные погрешности при обработке, а отсутствие управление им может легко привести к поломке инструмента.
Решением этой пробелы может быть использование автоматизированного суппорта, т.е. суппорта имеющего как поперечную подачу, так и механизм изменения угла установки резца в процессе обработки. Подобное техническое решение возможно в том случае, если управление движениями резца осуществляется от контроллера станка.
Перед началом обработки детали, с использованием автоматизированного станочного модуля, необходимо определить все необходимые режимы обработки, а главное -глубину резания. Выполнение подобной процедуры необходимо поручить самому станку, разместив на его суппорте все необходимые датчики. Установленные датчики должны определять расстояние до поверхности детали и длину обрабатываемой поверхности. Полученные значения позволяют рассчитать в каждой точке поверхности необходимую глубину резания. Регулировка продольной подачи может, осуществляется адаптивной системой управления. Вариант схемы управления нестационарным станочным модулем по предложенной схеме представлен на рис. 2.
Предложенная схема сочетает в себе адаптивную и СЫС схемы управления. Необходимость использования СЫС схемы управления продиктована наличием как предварительных, так и текущих расчетов при восстановлении поверхности катания бандажа. Решение вопроса об использовании различных узлов схемы управление определяется, главным образом, экономическими соображениями. Так, например, применение в качестве процессора ПК позволяет достаточно просто решить вопрос о структуре схемы управления, но его стоимость в промышленном исполнении для 1486 составляет порядка 10000 $. Оптимальным является - использование Р1С-контрол-леров, которые обладают достаточным быстродействием при низкой (порядка 10-20 $) стоимости. К качестве устройства отображения результатов вычислений и измерений можно использовать ЖКИ-индикаторы, а устройств хранения информации ЕЕРЯОМ. Для вывода на ПК результатов измерений и режимов обработки потребуется компьютерный интерфейс.
На основании представленной, на рис. 2 схемы и связанный с ней рассуждений можно сделать вывод: мы имеем не со станочным модулем, а со станком-роботом, а, учитывая, что рассматриваемый станок-робот имеет систему управления, которая позволяет ему самостоятельно выбирать режимы обработки, то мы имеем дело с интегральным станком-роботом [2].
Рассмотрим алгоритм управления станком-роботом:
1. Закрепленными на суппорте датчиком положения расстояния производим соответствующие измерения, которые автоматически сохраняются в памяти системы управления станком.
2. На основании результатов измерений система производит расчеты режимов резания и эквидистанты инструмента.
3. Станок выполняет все необходимые проходы для съема припуска.
4. Производим промер поверхности детали после обработки, если заданные параметры удовлетворяют условиям, но на этом обработка заканчивается. В том случае если результаты обработки неудовлетворительны - определяется возможность повторной обработки, и соответственно окончание обработки или возврат на шаг 1.
Специальный станок-робот может быть оснащен специальным устройством автономного питания [4].
Рис. 2. Структурная схема системы управления нестационарным станочным модулем
На основании всего вышеизложенного можно составить типовую спецификацию управления станка-робота или станочного модуля (в зависимости от комплектации). Для упрощения этой процедуры все необходимые данные сводятся в таблицу.
Согласно исследованиям [5] мощность привода продольной подачи при обработке опорных роликов составляет до 120 Вт.
Мощность привода поперечной подачи и угла установки до 30 Вт. В качестве привода продольной подачи рекомендуется применять асинхронный привод переменного тока, управляемый от специального преобразователя, а в качестве приводов поперечной подачи и угла установки резца - шаговые двигатели.
На основании данных, представленных в таблице можно заключить, что в зависимости от комплектации можно будет получить станочный модуль с адаптивной системой управления или интегральный станок-работ. Блочно-модульная конструкция системы управления позволяет формировать заказ в зависимости от условий производства или платежеспособности предприятия. Практически все узлы системы управления можно выполнить нормализованными, предприятие заказчик может собрать оборудование у себя.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. А.С. № 1266660 (СССР) Станок для обработки бандажей/ Пелипенко Н.А., Рязанов В.И., Погонин А.А. -опубликовано В Б.И., 1986, № 40.
2. Крайнев А. Ф. Словарь-справочник по механизмам М.: Машиностроение 1981. 438 с., ил.
3. Погонин А.А., Шрубченко ИВ., Хуртасенко А.В. Технологическая концепция разработки мобильного оборудования для обработки деталей агрегатов с использованием модульных технологий. Промышленность строительных материалов. Серия 1, Цементная промыш-
ленность. М.: ВНИИЭСМ, Экспрес-обзор, Выпуск 1-2, 2003.
4.Погонин А.А., Чепчуров М.С. Автономный нестационарный станочный модуль. СТИН, №10, 2002.
5. Погонин А.А., Чепчуров М.С. Исследование процесса точения крупногабаритных деталей при нестационарной обработке. Промышленность строительных материалов. Серия 1, Цементная промышленность. М.: ВНИИЭСМ, Экспрес-обзор, Выпуск 4, 2002.
__ Коротко об авторах
Погонин Анатолий Алексеевич — профессор, кандидат технических наук, зав. кафедрой, Чепчуров Михаил Сергеевич — старший преподаватель,
Белгородская государственная технологическая академия строительных материалов.
---------Ф
^-----------
