Увеличение производственных мощностей предприятия за счет внедрения АСУ (стр. 8 из 16)

Средства измерений играют важную роль при построении современных автоматических систем регулирования отдельных технологических параметров и процессов (АСР) и особо автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП), которые требуют представления большого количества необходимой измерительной информации в форме, удобной для сбора, дальнейшего преобразования, обработки и представления ее, а в ряде случаев для дистанционной передаче в выше ниже стоящие уровни иерархической структуры управления различными производствами.

В основе измерений параметров и физических величин лежат различные физические явления и закономерности. Измерительные схемы с использованием современных достижений микроэлектронной техники: микропроцессорных схем, твердых или полупроводниковых электрохимических элементов и другие. Для того, чтобы повысить производительность ОАО «Комиссаровский завод торгового машиностроения» и тем самым увеличить использование производственных мощностей предлагается данный проект.

Целью проекта является внедрение контроля состояния оборудования путем установки датчиков на оборудование. Для примера эти датчики будут установлены на токарно-винторезный станок.

Раздел 7.3. Предпосылки для внедрения средств автоматического контроля

Установка датчиков на токарно-винторезный станок является перспективным методом увеличения производства. Этот метод заключается в том, что датчики будут установлены на наиболее изнашиваемые части станка, и, путем создания базы данных, в которую будут вноситься данные с датчиков, будет контролироваться текущее состояние оборудования.

Как уже указывалось выше, датчики будут установлены на токарно-винторезный станок. Для этого рассмотрим схему такого станка.

Современный универсальный токарно-винторезный станок (рис. 2) состоит из станины /, передней бабки 2, задней бабки 4, суппорта 3, коробки подач 7 и фартука 8.

Станина служит для соединения всех узлов станка. На ней устанавливаются передняя бабка и коробка подач, а вдоль станины по специальным направляющим могут перемещаться задняя бабка и суппорт станка с фартуком.

Передняя бабка располагается на левом конце станины. Установленный в передней бабке шпиндель предназначен для закрепления обрабатываемой детали и сообщения ей главного вращательного движения.

Задняя бабка применяется для поддерживания детали при работе в центрах. Крепится она на правом конце станины и имеет возможность перемещаться по ее направляющим. Кроме того, она может быть использована также для закрепления режущих инструментов.

Суппорт служит для закрепления режущего инструмента и сообщения ему движения подачи при обработке детали.

Коробка подач передает вращательноедвижение от шпинделя станка ходовому пинту 5 или ходовому винту. Расположенныев коробке подач механизмы позволяют изменять скорость вращения холеною винта или нала, а следовательно, и величину подачи.

Фартук преобразует вращательное движение ходового винта или вала в прямолинейное поступательное движение суппорта. При нарезании резьб используется ходовой винт, а при всех остальных видах токарной обработки применяется только ходовой вал.

рис.7.3.1. Токарно-винторезный станок мод. 1К62

Рассмотрим более подробно основные изнашивающиеся части токарно-винторезного станка.

Станина

Станина должна обладать высокой жесткостью, обеспечивать длительное сохранение станком необходимой точности и позволять удобно отводить стружку из зоны резания. Вес и размеры станины должны быть минимальными. Конструкции станин разнообразны и определяются размерами и назначением станка.

рис. 7.3.2. Станина

Станина токарного станка средних размеров (рис.3) представляет собой полую корпусную деталь, устанавливаемую на полу цеха на тумбы или ножки. Для придания станине большей жесткости продольные ребра ее связаны параллельными (рис. 3, а) или диагональными (рис. 3,6) перегородками. На продольных ребрах станины расположены направляющие для перемещения суппорта и задней бабки. Форма и размеры направляющих разнообразны: в станках средних размеров часто встречаются комбинации плоских и треугольных направляющих — внешних для суппорта и внутренних — для задней бабки. Направляющие станины тщательно обрабатываются, так как точность станка зависит от точности изготовления исостояния направляющих.

Станины чаще всего выполняются из серого чугуна станины малых и средних станков — из II СЧ21-4О, а станины средних и тяжелых станков — из чугуна СЧ32-52. Станины из чугуна легче обрабатываются и снижают себестоимость станка при серийном производстве. Кроме того, станки с чугунной станиной имеют большую виброустойчивость. Однако чугунные направляющие недолговечны — они быстро изнашиваются, а вес литой чугунной станины велик. Во избежание этих недостатков все шире начинают применять стальные сварные станины, а для тяжелых уникальных токарных станков иногда используют железобетонные станины.

Передняя бабка

В большинстве станков в передней бабке размещаются механизмы главного движения, в задачу которых входит сообщать шпинделю с деталью вращательное движение, изменять скорость его вращения и в случае необходимости направление вращения

При использовании коробок скоростей с подвижными зубчатыми колесами или муфтами переключения на передней стенке корпуса передней бабки размещаются рукоятки управления. Здесь же обычно укрепляется таблица положений рукояток управления для различных вариантов скоростей вращения шпинделя.

Шпиндель станка представляет собой пустотелый вал, установленный на двух-трех подшипниках в корпусе передней бабки. Сквозное отверстие в шпинделе допускает изготовление деталей из пруткового материала — пруток проходит внутри полого шпинделя. На переднем конце шпинделя крепится кулачковый или поводковый патрон. Формыи размеры передних концов шпинделя токарных станков общего назначения стандартизованы (ГОСТ 16868-71).

Форма шпинделя, конструкция и состояние его опор определяют точность станка, его виброустойчивость. Конструкция передней и задней опор шпинделя токарно-винторезного станка мод. IK62 показана на рис. 7.3.3.

Нагрузка на шпиндель (рис. 7.3.3, а) в основном воспринимается его передней опорой. Передняя конусная шейка шпинделя вращается в регулируемом двухрядном роликовом подшипнике 2.

Регулировка подшипника имеет целью устранить излишний зазор (люфт) в опоре. Регулировка подшипника производится гайкой 3, причем предварительно должен быть ослаблен стопорный пинт 4. Подтягивание внутреннего кольца подшипника устраняет зазор. Правильно отрегулированный подшипник должен допускать проворот шпинделя вручную. После окончания регулировки стопорный винт затягивается. Наружный диаметр гайки 3 меньше диаметра отверстия наружного кольца подшипника 2, поэтому при разборке передней бабки можно удалять шпиндель, не нарушая положения переднего подшипника. Смазка переднего подшипника осуществляется с помощью плунжерного насоса. Задней опорой шпинделя (рис. 7.3.3) являются два радиально-упорных шариковых подшипника 5 и 6. Они нагружены значительно меньше передней опоры. Их основная задача — воспринимать осевые нагрузки на шпиндель. Наружные кольца этих подшипников устанавливаются до упора с помощью гайки 8. Регулируются они гайкой 7. Смазка подшипников фитильная.

Аналогичным образом смонтированы шпиндели и других современных токарных станков.

рис. 7.3.3 Устройство шпинделя токарно-винторезного станка

Путем консультаций с инженерно-техническими работниками и работниками цеха ОАО «Комиссаровский завод торгового машиностроения» были установлены наиболее изнашивающиеся части токарно-винторезного станка. Это шпиндельный подшипник, направляющие на станине и малые направляющие на суппорте.

Регулировка подшипника имеет цель устранить излишний зазор (люфт) в опоре, так как это может повлечь за собой нежелательные отклонения при обработке детали (смещение оси). Регулировка подшипника производится гайкой, причем предварительно должен быть ослаблен стопорный винт. Подтягивание внутреннего кольца подшипника устраняет зазор. Правильно отрегулированный подшипник должен допускать проворот шпинделя вручную. После окончания регулировки стопорный винт затягивается. Исходя из этого, можно сделать вывод, что регулировка зазора является важной составляющей при настройке оборудования. Поэтому, установив датчик в этот зазор, можно проследить за тем, соответствует ли зазор требуемым нормам.

Направляющие на станине и малые направляющие на суппорте выполняют похожие роли – регулируют точность движения коробки подач и режущего инструмента. Со временем они изнашиваются, что приводит не только к нежелательным отклонениям при обработке детали, но и выходу станка из строя. Поэтому экономически более выгодно проводить планово-предупредительный ремонт. Данные о состоянии направляющих будут получены с датчиков автоматического контроля дефектов поверхности.

Раздел 7.4 Создание схемы подключения датчиков к станку

7.4.1 Обоснование выбора датчиков

В механизированных средствах неразрушающего контроля автоматизирован процесс сканирования преобразователем контролируемой поверхности, а данные, полученные с этих средств, контролирует обслуживающий персонал. В состав средств представления информации (СПИ) входят устройства, предназначенные для преобразования полученных от входных преобразователей электрических сигналов в динамические, либо статические изображения исследуемых излучений или полей. СПИ количественно характеризуют дефекты типа нарушения сплошности, отклонения размеров, изменения физико-механических свойств, сигнализируют о возможности возникновения аварийной ситуации или достижении выбранных уровней разбраковки изделий.