Оснач О.Ф. Товарознавство. Промислове обладнання, прилади, інструменти
Подождите немного. Документ загружается.
191
Розділ 5. Технологічне обладнання
ня стандартах або нормах, завдяки чому їх можна використо
вувати багаторазово, створюючи верстати з різними характерис
тиками. Агрегатування, тобто створення машин на основі стан
дартних вузлів, скорочує терміни і вартість їх проектування і
виготовлення, спрощує обслуговування і ремонт, створює мож
ливості переналагодження машин для обробки різноманітних
деталей. Крім стандартних в агрегатних верстатах є й оригі
нальні деталі і вузли.
Два або декілька агрегатних верстатів об’єднують в автома
тичну лінію, що представляє собою систему автоматів зв’язаних
засобами транспортування і управління. Автоматичні лінії мо
жуть бути скомпоновані не тільки з агрегатних, але і з універ
сальних та інших верстатів, що випускаються серійно, а також
із спеціального обладнання, що дозволяє автоматизувати весь
технологічний процес виготовлення виробу. Такі лінії об’єдну
ють у більш складні системи – цехи або заводи.
В автоматичні лінії об’єднують також верстати з програм$
ним управлінням, принципова відмінність яких від верстатів
автоматів полягає в наявності електронних систем управління
технологічним процесом, в той час як автомати управляються
за допомогою механічних пристроїв, що знаходяться на розпо
дільному валі. Застосування автоматів в умовах дрібносерійно
го й одиничного виробництва економічно невигідно через
складність їх перелагодження, що зв’язано з виготовленням
нових управляючих пристроїв. У верстатах із програмним уп
равлінням інформація про заданий рух виконавчих вузлів по
дається у вигляді визначеного коду. Найбільш повно техно
логічні можливості верстата реалізуються при використанні
числового програмного управління. Програма задається на про
грамоносії у вигляді чисел (координат переміщень), закодова
них електричними імпульсами. При зчитуванні програми за
допомогою різних пристроїв імпульси передаються виконавчим
механізмамдвигунам приводу подачі робочих органів. Пере
міщення робочого органа визначається кількістю імпульсів,
поданих на двигун. Таким чином, зміна форми і розмірів одно
типних деталей, оброблюваних на верстах із ЧПУ, не вимагає
«Товарознавство»
192
їх переналогодження, тому що програма фізично не зв’язана із
формою і розмірами деталі, як це має місце при використанні
шаблонів, копирів та інших механічних пристроїв, що знахо
дяться на розподільному валі. Подальше удосконалення таких
верстатів досягається використанням у пристроях ЧПУ мікроп
роцесорів і застосуванням управляючих ЕОМ, що передають
сигнали безпосередньо робочим органам.
Варто враховувати, що вартість верстатів із ЧПУ в декілька
разів вище, чим аналогічних пристроїв із ручним управлінням.
Тому їх застосування економічно доцільно за умови максималь
ного використання.
Значне підвищення продуктивності праці дає застосування
багатоопераційних верстатів, називаємих також обробними
центрами. Це високоавтоматизовані верстати із ЧПУ, що ма
ють інструментальний магазин великої ємності та пристрій
автоматичної зміни інструмента. На них здійснюється послідов
на обробка великого числа поверхонь різними способами (фре
зеруванням, свердленням та ін.), при цьому заготовка автома
тично переміщається уздовж трьох координатних осей і
обертається навколо осей столу. Програмне управління всіма
рухами робочих органів верстата й автоматичної зміни інстру
мента дозволяють обробляти складні деталі з одного закріплен
ня, що сприяє досягненню найвищої точності розташування об
роблених поверхонь.
5.2.8. Промислові роботи
Робот – це машина з людиноподібним поводженням, яка
частково або повністю виконує функції людини при взаємодії з
навколишнім світом.
Роботи дозволяють повніше використовувати можливості
технологічного обладнання, підвищити продуктивність праці,
вивільнити значну кількість основних та допоміжних робіт
ників, звільнивши їх від некваліфікованої важкої праці.
Роботи та маніпулятори на відміну від людини не втомлю
ються і можуть діяти в автоматичному режимі довготривалий
193
Розділ 5. Технологічне обладнання
час. Комплексна механізація, автоматизація та широке викори
стання промислових роботів і маніпуляторів дозволяють
здійснювати малолюдні та безлюдні виробництва. Особливість
використання роботів полягає в тому, що вони не керують об
ладнанням, а лише його обслуговують.
Виділяють три покоління роботів:
1. З програмним управлінням, призначені для виконання
операцій жорстко запрограмованої послідовності, що диктуєть
ся тим чи іншим процесом.
2. Працюючі за гнучкою програмою.
3. Зі штучним інтелектом, діючі цілеспрямовано, “розумно”,
без втручання людини.
Класифікація промислових роботів
За характером виконуваних операцій ПР підрозділяють на
виробничі, що безпосередньо беруть участь у виробничому про
цесі і виконують основні операції типу зварювання, фарбуван
ня, складання і т. ін; підйомнотранспортні (допоміжні) ПР, ви
користовувані для установлюваннязняття деталей і інструмента,
обслуговування транспортерів і складів і т. ін.; універсальні ро
боти, що виконують як основні, так і допоміжні операції.
За видом виробництва розрізняють ПР, використовувані в
ливарному, ковальськопресовому, зварювальному виробницт
вах, при механічній обробці, термообробці, нанесенні покриттів,
складанні, автоматичному контролі, транспортноскладських
роботах і т. ін.
За ступенем спеціалізації ПР поділяють на спеціальні,
спеціалізовані й універсальні.
Спеціальні ПР виконують визначену технологічну опера
цію або допоміжний перехід і обслуговують конкретну
модель устаткування.
Спеціалізовані ПР виконують операції одного виду, на
приклад зварювання, фарбування, складання, і обслугову
ють визначену групу моделей обладнання, наприклад вер
стати з горизонтальною віссю шпинделя.
«Товарознавство»
194
Універсальні ПР служать для виконання різнорідних опе
рацій і функціонують з обладнанням різного призначен
ня. Універсальні ПР, незважаючи на їх велику складність
і вартість, легше пристосувати до роботи з верстатами без
особливої модернізації і зміни конструкції. Гнучкі універ
сальні або широко спеціалізовані ПР використовують в
автоматизованих виробництвах високого рівня, наприк
лад у гнучких виробничих системах.
Промислові роботи відрізняються за вантажопід’ємністю
(граничною масою, з якою вони можуть оперувати, або за
найбільшою силою, яку вони можуть розвивати своїми орга
нами). За вантажопід’ємністю роботи бувають: надлегкі – до
1 кг, легкі – 1...10 кг, середні – 10…200 кг, важкі – 200…1000 кг,
надважкі – більше 1 т.
За мобільністю роботи можуть бути стаціонарними або пе
ресувними. Останні спроможні одночасно обслуговувати гру
пу різного технологічного обладнання. Стаціонарні промислові
роботи діють на обмеженій площі в межах кола, яке описуєть
ся радіусом їх пересування ( 2 м або більше).
За числом ступенів рухливості випускають роботи з двома,
трьома, чотирма і більше чотирьох ступенями рухливості.
За способом установки на робочому місці розрізняють ПР
напольні, підвісні, вбудовані.
Існує ще 2 ознаки, які характеризують промислові роботи:
вид управління та спосіб програмування. За першою ознакою
їх підрозділяють на роботи з цикловим програмним управлін
ням (ПРЦПУ) і з числовим (ПРЧПУ), адаптовні (АПР) та з
інтелектуальним управлінням. В кожній з цих груп використо
вують циклові, позиційні та контурні системи.
Циклові роботи усі рухи здійснюють від упору до упору.
Програмний пристрій його по заданій програмі вмикає привід
тієї чи іншої ланки маніпулятора. Контакт його з упором є сиг
налом на вмикання наступного етапу руху і так поки не
здійснюються усі елементи даного технологічного процесу.
Роботи з позиційними системами управління дозволяють
автоматизувати технологічні процеси і відрізняються складни
195
Розділ 5. Технологічне обладнання
ми маніпуляціями “руки” з деталлю або інструментом. Уся
траєкторія руху розбивається на багато крапок (від 100 до де
сятків тисяч), координати їх заводять в програму ЕОМ або
програмного пристрою.
Роботи з контурним управлінням діють за принципом зам@
кнутих автоматичних систем зі зворотнім зв’язком.
Рух робочих органів промислових роботів здійснюється в
основному електричним, пневматичним, гідравлічним та ком
бінованим (електромеханічними, пневмогідравлічними та елек
трогідравлічними) приводами.
Гнучкі виробничі системи. Вони представляють собою су
купність в різних сполученнях з числовим програмним уп
равлінням роботизованих технологічних комплексів, гнуч
ких виробничих модулів, окремих одиниць технологічного
обладнання і систем забезпечення їх функціонування в ав
томатичному режимі протягом заданого інтервалу часу, яка
має властивості автоматичного переналагодження при ви
робництві виробів різної номенклатури в заданих межах
значень їх характеристик.
Види ГВС за організаційними ознаками:
Гнучка автоматизована лінія (ГАЛ) – технологічне облад
нання розташоване згідно послідовності технологічних
операцій.
Гнучка автоматизована дільниця (ГАД) – система, яка
функціонує за технологічним маршрутом, в якому перед
бачена можливість зміни послідовності технологічного об
ладнання.
Гнучкий автоматизований цех (ГАЦ) – сукупність в
різних сполученнях гнучких автоматизованих ліній,
роботизованих технологічних ліній, гнучких автомати
зованих дільниць для виготовлення виробів даної но
менклатури.
Складові частини ГВС: гнучкий виробничий модуль (ГВМ)
одиниця технологічного обладнання для виробництва виробів
різної номенклатури з програмним керуванням, яка має мож
ливість встроювання в ГВС.
«Товарознавство»
196
Роботизований технологічний комплекс (РТК) – сукупність
одиниць технологічного обладнання, промислового робота і
засобів оснащення, яка функціонує автономно і здійснює бага
торазові цикли. РТК, який застосовується для роботи в ГВС,
повинен мати автоматизовану переналагодження і можливість
встроюванння в систему. В якості технологічного обладнання
може бути використаний промисловий робіт. Засобами осна
щення РТК можуть бути: пристрої накопичення, орієнтації та
ін., які забезпечують функціонування РТК.
5.3. Обладнання для електрофізичних
і електрохімічних методів обробки
Електрофізичні й електрохімічні методи обробки матеріалів
засновані на фізичних або хімічних явищах, що виникають при
дії на матеріал електричного струму, ультразвука, світлового
променя або плазми. Ці методи універсальні і використовують
ся для обробки матеріалів, що важко оброблюються: твердих
сплавів, високолегованих сталей, германія, кремнія та ін.
Існують наступні методи обробки матеріалів: електроерозій
ний, електрохімічний, ультразвуковий, світлопроменевий, плаз
мений та ін.
Електроерозійний метод. Робота електроерозійних верстатів
заснована руйнуванні матеріалу оброблюваної заготовки під
дією електричних зарядів. Залежно від способу подачі енергії
розрізняють електроіскровий, електроімпульсний і електрокон
тактний режими.
При електроіскровій обробці між двома електродами, роз
міщеними в діелектричній рідині (нафтове масло або його
суміш із гасом), виникає іскровий розряд, джерелом якого
є спеціальний імпульсний генератор. Один з електродів
(анод) – оброблювана заготівка, інший (катод) – інстру
мент. Процес обробки полягає в послідовному збудженні
дугових розрядів малої тривалості (соті частки секунди) між
електродами; при цьому на поверхні анода виникає висока
температура, що викликає миттєве розплавлення і внаслі
197
Розділ 5. Технологічне обладнання
док випаровування невеликого об’єму металу утворення на
його поверхні лунки. Цей процес називається ерозією. Він
відбувається при визначеному зазорі між електродами. Для
дотримання цього зазора верстати мають контролюючу си
стему й автоматичну подачу електродаінструмента.
Електроіскрові верстати використовують для утворення
отворів будьякої форми, профільованих контурів при виготов
ленні штампів, для заточення інструменту з твердих сплавів і
інших важкооброблюваних матеріалів. Ці верстати прості, пор
тативні і зручні в роботі, однак вимагають великих витрат елек
троенергії й електродів і малопродуктивні.
Більшою продуктивністю володіють електроімпульсні вер@
стати, у яких використовуються імпульсні розряди більшої
тривалості і потужності. Це дозволяє обробляти на них великі
заготовки, наприклад пресформи або штампи. Імпульсні роз
ряди створюються спеціальними генераторами імпульсів.
Інструментом є анод, а заготовкою – катод. Обробка ведеться
в рідкому середовищі. Інструмент виготовляють із міді, алюмі
нію, графіту та ін.
Верстати для електроімпульсної і електроіскрової обробки
утворюють розмірний ряд, у якому в якості основного парамет
ра обраний розмір столу. До цього ряду відносяться електрое
розійні копіювальнопрошивальні координатні верстати висо
кої точності 4Д722АФ1, 4Е723 і ін., електроімпульсний
копіювальнопрошивальний верстат 4726. Випускають ряд вер
статів для профільної вирізки дротовим електродом, у якому
електродний дріт перемотується при визначеному натягу з
котушки, що подає, на прийомну, прорізаючи в результаті елек
троерозії оброблювану заготовку.
Ще продуктивнішими є електроконтактні верстати, у яких
відбувається локальне нагрівання заготовки в місці її контакту
з інструментом і видалення розм’якшеного або розплавленого
шару металу механічним шляхом – у результаті руху інструмен
та. Джерело нагрівання – промисловий струм. Верстати не
відрізняються високою точністю і використовуються для зачи
щення виливків і прокату й іншої чорнової обробки.
«Товарознавство»
198
Електрохімічний метод. Він заснований на явищі анодного
розчинення, що відбувається при електролізі. Цим методом
здійснюються полірування і розмірна обробка. В усіх випадках
заготівка, що є анодом, знаходиться в електроліті, через який
пропускається електричний струм; у результаті на її поверхні
утворюються хімічні сполуки металу заготівки. Продукти елек
тролізу переходять у розчин або видаляються механічним шля
хом. Переваги цієї обробки – відсутність нагрівання, деформо
ваного шару, дзеркальний блиск поверхні. На верстатах для
електрохімічної обробки виконують заточення твердосплавно
го інструмента, обробку і маркірування поверхні, зняття зади
рок, розрізування заготівок і інші операції.
Ультразвукова обробка матеріалів відбувається в результаті
зняття припуску абразивними зернами, на які впливає інструмент,
що коливається з ультразвуковою частотою. Коливання інстру
мента виникають завдяки явищу магнітострикції. Це явище поля
гає в зміні форми, наприклад подовженні зразків із деяких металів
і з їх сплавів у магнітному полі. В ультразвукових установках до
сердечника з магнітострикційного матеріалу певним чином при
єднується інструмент. У змінному магнітному полі, створювано
му замазкоюгенератором, довжина сердечника змінюється з час
тотою, рівною частоті струму; ці коливання передаються
інструменту. Коливальний інструмент ударяє по зернах абразиву,
що сколюють частки на поверхні заготівки. На таких верстатах
обробляють деталі з твердих і крихких матеріалів, таких, як скло,
кераміка, кварц, діаманти та ін. В основному їх використовують
для прорізання щілин, круглих і фасонних отворів або заглиблень,
а також для гравірування і маркірування.
Для підвищення продуктивності ультразвукової обробки
металів абразивні зерна поміщають у середовище електроліту.
Таким чином, сполучається ультразвукова й електрохімічна
обробка. Перспективним є використання ультразвукових коли
вань при гострінні, свердленні, шліфуванні й інших операціях
різання. При цьому зменшується температура нагрівання оброб
люваної поверхні, знижується шороховатість, підвищується
стійкість інструмента.
199
Розділ 5. Технологічне обладнання
Промисловість випускає ультразвукові пришивочні верста
ти 4770, 4771, 4Д772.
Електронно$променева і світлопроменева (лазерна) оброб$
ка заснована на тепловому впливі пучка електронів і світлово
го променя високої енергії на поверхню заготівки. Джерело
пучка електронів – електронна гармата. Джерело світлового
випромінювання – оптичний квантовий генератор (лазер).
Електронні і світлові потоки спеціальними фокусуючими сис
темами концентруються у вузькі спрямовані пучки, під дією
яких відбуваються розплавлення і випаровування матеріалу
заготовки. Таким чином, одержують отвори дуже малих
розмірів (0,02...0,50 мм) у алмазах, рубінах, кераміці, твердих
сплавах, виготовляють дрібні сита, прорізають пази складної
форми і т.д.
Плазменна обробка. Сутність обробки полягає в тому, що
плазму (повністю іонізований газ), що має температуру
10000...30 000 °С, направляють на оброблювану поверхню за
готовки. Цим способом можна обробляти заготовки із будьяких
матеріалів, виконуючи прошивання отворів, вирізання загото
вок з листового матеріалу, стругання, гостріння. При проши
ванні отворів, розрізуванні і вирізанні заготовок плазменну
голівку ставлять перпендикулярно до поверхні заготовки, при
струганні і гострінні – під кутом 4060°С. Плазменні голівки за
стосовують також для зварювання, пайки і нанесення захисних
покрить на деталях.
Принципово новим є метод одержання деталей безпосеред
ньо з плазми. Він полягає в тому, що в камеру голівки подають
ся одночасно порошкоподібний конструкційний матеріал і інер
тний газ під високим тиском. Під дією дугового розряду
конструкційний матеріал плавиться і переходить у стан плаз
ми. Струм плазми стискується в голівці плазмоутворюючим
газом. Виходячи із сопла, струм плазми направляється на ек
ран. Системи вертикальної і горизонтальної розгорток забезпе
чують переміщення променя по всій площі екрана.
Деталі утворюються в результаті нарощування мікрочасти
нок конструкційного матеріалу у визначених місцях екрана.
«Товарознавство»
200
Іноді замість екрана використовують тонкостінну заготівку, на
якій відбувається нарощування металу до заданої товщини
стінок. Спеціальні контрольні пристрої стежать за нарощуван
ням металу й автоматично відключають систему, коли досяга
ються задані форма і розміри деталі.
5.4. Деревообробні верстати
Деревообробні верстати призначені для механічної оброб
ки деревини, із якої виробляють численні напівфабрикати і
вироби: пиломатеріали, фанеру, деревинностружкові і деревин
новолокнисті плити, будівельні деталі, меблі, музичні інструмен
ти, спортивний інвентар, деталі транспортних засобів та ін.
Деревообробні верстати мають цілий ряд спільних ознак із
металорізальними. Їх також класифікують за ступенем універ
сальності – універсальні, спеціальні і спеціалізовані; ступенем
автоматизації – ручні, напівавтомати й автомати. У них подібні
основні вузли: станина, шпиндель, робочий стіл та ін. У той же
час ці верстати специфічні, що пов’язано з їх призначенням і
властивостями оброблюваного матеріалу. Відрізняється і систе
ма умовних позначень моделей. Вона включає перші літери
найменування верстата і цифри, що позначають один із найваж
ливіших параметрів верстата або оброблюваної деталі, а також
номер моделі.
Види деревообробних верстатів і їх буквеної індексації
Лісопильні вертикальні рами: одноповерхова – Р; двопо
верхова – 2Р.
Лісопильні горизонтальні рами – РГ.
Стрічковопильні верстати: столярні – ЛС; ділильні – ЛД;
Для поздовжньої розпиловки колод – ЛБ.
Круглопильні верстати для поздовжньої розпиловки ко
лод (із подачею на візку) – ЦДТ; пиломатеріалів – ПД;
прирізні – ЦДК.
Круглопильні верстати для поперечної розпиловки: ба
лансирні – ЦКБ; маятникові – ЦМЕ.
Супортні (із прямолінійним переміщенням пилки) – ЦПА.