§55. Автоматизация процессов фрезеровки-окантовки и шлифовки-полировки

  Главная      Учебники - Производство     Шлифовально-полировочные и фрезерные работы по камню

 поиск по сайту     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  50  51  52  53  54  55  56 

 

 

§55. Автоматизация процессов фрезеровки-окантовки и шлифовки-полировки

Структура управления современным промышленным предприятием характеризуется тремя уровнями управления: нижним, средним и высшим. Нижний уровень представлен так называемыми локальными (местными)’ системами управления, функции которых сводятся к автоматическому управлению работой отдельных станков, автоматическому регулированию некоторых технологических и рабочих параметров этого оборудования и автоматическому контролю за его работой. Такие относительно простые задачи обычно решаются с помощью автоматических систем управления (АСУ), регулирования (САР) и контроля (АСК).

Средний уровень образуют системы управления, решающие задачи оптимизации технологических процессов. В функции управления на этом уровне входит также выявление и устранение аварийных режимов, переналадка оборудования па другой технологический режим, вычисление технико-экономических показателей и определение эффективного применения оборудования на данном процессе. Такие системы управления получили название автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП).

На высшем (третьем) уровне осуществляется управление предприятием. Решаются задачи управления всем производством в целом с применением управляющих вычислительных машин. Система управления этого уровня получила название автоматизированной системы управления предприятием (АСУП).

Велика роль лекальных систем нижнего уровня в общем процессе управления предприятием, а именно: они являются периферийными органами управления, через которые реализуются решения, принимаемые в процессе управления на более высоких уровнях.

Следует отметить, что на камнеобрабатывающих предприятиях большое распространение получили именно автоматические системы управления первого уровня.

Автоматические системы управления (АСУ) в камнеобрабатывающем производстве сводятся обычно к работе оборудования по заданным программам, обеспечивающим определенную последовательность технологических операций и переходов при его работе в автоматическом режиме.

В классе фрезерно-окантовочного оборудования программное управление характерно для станков, обрабатывающих утолщенные заготовки из твердых горных пород, работа которых отличается известной сложностью (челночное многопроходное резание с постепенным заглублением дисковых пил или фрез в камень и последующей переустановкой инструмента на новое резание). Так, у станка СМР-014 при обработке твердых горных пород за несколько проходов подача на заданную глубину резания осуществляется в автоматическом цикле.

В автоматическом режиме эксплуатируется и ряд станков, изготовляющих изделия сложной формы и предназначенных для работы по копирам. В наибольшей степени работа по заданным программам свойственна шлифовально-полировальным станкам (портальным и мостовым). Подавляющее большинство этого оборудования работает, используя от 3 до 6 схем (траекторий)] перемещения инструмента по обрабатываемой поверхности, которые в определенной последовательности задаются программой (рис. 97)'. Основными формами траекторий перемещения инструмента, зависящими от конструкции оборудования, являются: ступенька
(продольная и поперечная), зигзаг, прямоугольник.
В мостовом станке СМР-013А заложены три программы автоматического перемещения инструмента по обрабатываемой поверхности (продольный и поперечный зигзаги и прямоугольник), обеспечивающие безостановочное изменение направления движения со срезанием углов на концах хода. Этим достигается более равномерная обработка поверхности камня. Необходимость последовательной смены траекторий движения инструмента обусловлена тем, что обработка камня на мостовых и некоторых портальных станках производится при неподвижной заготовке за счет одного простого движения каретки со шпиндельным узлом при неподвижном мосте, либо моста при неподвижной каретке; это обстоятельство требует изменения траекторий движения инструмента по изделию с целью устранения с поверхности следов предыдущей операции. Автоматические программы мостовых станков реализуются обычно путем использования в электрических цепях концевых выключателей и реле времени.

У конвейерных станков обработка изделий производится за счет одновременного поперечного перемещения шпиндельного узла, иногда с его покачиванием, с продольным перемещением обрабатываемого изделия на транспортере, поэтому необходимости в изменении траекторий движения инструмента нет. Системы автоматического управления у оборудования этого типа обычно обеспечивают работу шпиндельных узлов в так называемом скачущем режиме. Инструмент 2 плавно опускается на заготовку 1 и по окончании ее обработки поднимается, на следующей заготовке этот цикл автоматически повторяется за счет концевых выключателей 4, смонтированных па центральной оси транспортера между его параллельными дорожками 3 (станки ЛАУ-8, БКЗ и др.), которые срабатывают при воздействии на них массы обрабатываемых заготовок (рис. 98).

Автоматический режим подъема и опускания рабочих головок дает возможность обрабатывать в едином потоке заготовки различной толщины. Это позволяет уменьшить износ шлифовального инструмента, что особенно важно при обработке гранита. В то же время при использовании данной системы несколько снижается производительность конвейерной шлифовки-полировки, так как требуется соблюдение интервалов между обрабатываемыми изделиями.

Автоматическое управление поперечным перемещением рабочих головок обычно также осуществляется конечными выключателями, которые в данном случае должны быть отрегулированы в соответствии с заданной шириной обрабатываемых заготовок.

Системы автоматического регулирования (САР) обеспечивают работу оборудования по самоорганизующимся программам. Иногда автоматическое регулирование станка достигается путем стабилизации какого-либо технологического или рабочего параметра. Так, в некоторых конструкциях фрезерно-окантовочных станков иностранных фирм используется система автоматического регулирования скорости рабочей подачи со стабилизацией мощности, потребляемой электродвигателем шпиндельного узла. Наиболее приемлемым параметром при этом является активная составляющая тока нагрузки. Чувствительным элементом в системах автоматического регулирования нагрузки асинхронных двигателей служат в основном трансформаторы тока, выходной сигнал которых пропорционален полному току двигателя. Указанный сигнал, однако, не отражает в полной мере действительного характера изменения нагрузочного характера при окантовке-фрезеровке, поэтому САР, основанные на использовании полного тока как регулируемой величины, недостаточно точны.

Более совершенная система регулирования — это САР с датчиком, выдающим сигнал, пропорциональный активному току у асинхронного двигателя.

НПО «Камень и силикаты» разработана САР и изготовлен электронный прибор «Прогресс-2», обеспечивающий оптимальные условия резания (фрезерования)’ камня путем автоматического регулирования подачи стола фрезерно-окантовочных станков или скорости движения конвейера в зависимости от изменения физикомеханических свойств обрабатываемого камня, состояния режущего инструмента и условий обработки. Благодаря высокой чувствительности и малоинерционности прибор «Прогресс-2», управляемый информацией от электродвигателя главного привода станка, автоматически обеспечивает стабилизацию мощности резания, регулируя процесс обработки камня в широком диапазоне. Частным случаем САР камнеобрабатывающего оборудования является самонастраивающая (сканирующая*) система управления перемещением шпиндельного узла шлифовально-полировальных станков в зависимости от формы и размеров (в плане) обрабатываемой заготовки. За последнее время такие системы стали широко использоваться в различных конструкциях мостовых, портальных и конвейерных станков (СМР-036, СМР-013А, 303, 322Г и др.). У станков моделей 303 и 322Г исполнительным элементом системы автоматического управления является механический датчик, выполненный в виде четырех фторопластовых «каблуков», размещенных на рабочей головке в зоне шлифовального круга во взаимно перпендикулярных направлениях (рис. 99). Специальным передаточным механизмом «каблуки» связаны с реле. При выходе инструмента за край обрабатываемого изделия «каблук», опускаясь вниз, взаимодействует через тягу передаточного механизма с реле, подающим команду на перемещение шпиндельного узла в обратном направлении.

В другом конструктивном варианте этой системы, предложенном для отечественных станков и отличающемся простотой и повышенной эксплуатационной надежностью, исполнительным элементом служит омический датчик в виде центрального электрода 12 с металлической щеткой 11 на его рабочем конце (рис. 100). Электрод проходит внутри кольца 13, смонтированного внутри корпуса-стакапа 14, установленного па ограждении 8 в непосредственной близости от шлифовального круга 9\ при этом расположение датчика относительно шлифовального круга 9 обеспечивает контакт металлической щетки И с обрабатываемой поверхностью заготовки 10. Корпус-стакан, кольцо и электрод изолированы друг от друга. Электрод подключен к входу электронного усилителя 6, который через резистор 1 соединен с исочником напряжения 2; другой полюс 3 этого источника соединен со станиной 5 шлифовально-полировального с ганка. Выход усилителя 6 связан с реле 4, которое соединено с приводом подачи шпиндельного узла (на рис. не показан).

 

Рис. 100. Принципиальная схема устройства для автоматического слежения за контуром обрабатываемой заготовки

 


В процессе обработки шлифовальным кругом поверхности заготовки металлическая щетка электрода скользит по поверхности заготовки, покрытой слоем воды (шлифовка производится с подачей охлаждающей жидкости в зону обработки). При этом на вход усилителя поступает ток, соответствующий сопротивлению слоя воды на обрабатываемой поверхности. При перемещении шлифовального круга по обрабатываемой поверхности щетка, следуя впереди круга, выйдет раньше его за край заготовки, чем вызовет размыкание электрической цепи. Резкое падение тока на выходе усилителя приведет к замыканию контактов реле, вследствие чего привод механизма подачи изменит направление перемещения шпиндельного узла 7 с кругом на противоположное. Благодаря размещению электрода внутри кольца, подключенного к выходу усилителя 6, утечка тока с электрода на станину станка через корпус датчика при увлажнении последнего водой практически исключается. В результате разность потенциалов между электродом и кольцом равна нулю, в то время как чувствительность датчика к контактированию через воду со станиной остается достаточно высокой (кольцо 13 иногда называют потенциаловыравнивающим).

Рассмотренная система автоматики успешно внедрена на комбинате «Саянмрамор».

Системы автоматического контроля (САК) предназначены для контроля параметров, характеризующих работу фрезерно-окантовочных и шлифовально-полировальных станков. Контроль осуществляется датчиками и контрольно-измерительной аппаратурой. Основными контролируемыми параметрами являются: мощность

(ток), потребляемая главным приводом рабочих головок и приводом механизма подачи; давление в гидравлических (пневматических) системах и в водопроводной сети и др. Для замера загрузки электроприводов используют ваттметры или амперметры, например, типа Э377. Замер давления производится с помощью манометра. Подача охлаждающей жидкости на рабочий инструмент контролируется расходомерами.

Системы автоматического контроля параметров в зависимости от назначения и характера выходного воздействия можно разделить на три группы:

автоматическая сигнализация, предназначенная для подачи светового и звукового сигналов о нормальном ведении процесса обработки камня или о его нарушении (аварийная сигнализация);

автоматическая защита, обеспечивающая своевременное отключение отдельных узлов станка при возникновении аварийных ситуаций. Например, при подаче воды на шлифовальный инструмент ниже нормы реле давления автоматически отключает приводы вращения шпинделя и механизма подачи, защищая от перегрузок и коротких замыкании цепи и электроприемники:

автоматическая блокировка, предохраняющая оборудование от неправильных действий, например, ограничение хода, несвоевременное включение станка, нарушение последовательности включения отдельных узлов и т. п.