Сегодня понедельник 19 августа 2019 г. 15:35
сделать стартовой в избранное
О проекте
Контакты
Форум
Размещение рекламы
   
 
 
Логин Пароль  
 
 
запомнить на этом компьютере
регистрация  |  если забыли пароль
 
 
№140июнь 2019Промышленная площадка
Путь к повышению производительности
Так уж исторически сложилось, что конструкции механических узлов станков консервативны и со временем меняются медленно. Современная технология обработки узлов позволяет им работать 15–18 лет без капитального ремонта. После него механика может бесперебойно служить ещё 12–15 лет. Как показывает мировая практика, тяжёлые станки весом 80–180 тонн и более работают 30–45 лет, в отдельных случаях срок эксплуатации может достигать 70 лет. И это экономически оправдано. К сожалению, существует заблуждение насчёт того, что тяжёлые станки не нуждаются в капитальном ремонте и модернизации, а через 12–15 лет эксплуатации можно отправлять их под копёр и выплавлять новые базовые детали.

Рис. 1. Расположение оправок и режущего инструмента у тяжёлого станка

К счастью, тех, кто заблуждается, немного, но вредят они значительно.

Другое дело — система управления станка. Конструкцию и характеристики комплектующих, элементов, систем управления, из которых состоят привода УЦИ, ЧПУ, контроллеры и многое другое, производители конструктивно меняют чаще и значительно улучшают примерно каждые 5–7 лет, в результате чего получают улучшенные характеристики и большую надёжность.

Поэтому владельцам станков важно понимать, что модернизировать систему управления тяжёлого станка целесообразно и необходимо проводить дважды: во время среднего и капитального ремонтов. Последний — операция нетрудоёмкая и весьма выгодная. В результате практически полностью сохраняются базовые детали и большинство узлов кинематики с соответствующей обработкой. Это позволяет экономить значительные средства и время ввода производственной единицы в строй. При этом сохраняется фундамент тяжёлого станка, ведь его стоимость составляет до 50% от стоимости нового станка.

Что конструктивно меняется в станке при модернизации

Одна из трудоёмких операций на станках старой конструкции — это смена инструмента. На рис. 1 и 2 видно, как хранится инструмент у тяжёлого станка.

Вес оправок и фрезерных головок колеблется от 30 кг до 1 т. Обычно используется цеховой кран, но зачастую он бывает занят. Установленный на станке тельфер имеет очень малую зону обслуживания. Кроме этого, все оправки лежат хаотично, пылятся. При подъёме краном возможны удары и, как следствие, задиры, что в итоге будет влиять на увеличение погрешности при обработке. Налицо — потеря вспомогательного времени, а значит, производительности.

Рис. 2. Фрезерная голова у тяжёлого станка


Установить классическое устройство смены инструмента — неподходящее решение. Конструкция базовых деталей не приспособлена, а способ крепления инструмента в шпиндель не позволит полностью автоматизировать смену инструмента. Поэтому конструкторы ищут разные решения, одно из них показано на рисунке. Это эскиз станка, оборудованный полуавтоматической сменой инструмента и фрезерных головок. Эскиз станка, оборудованный полуавтоматической сменой инструмента и фрезерных головок, показан на рис. 3.


Рис. 3.
Рис. 4.
Рис. 5. Подвесной пульт управления модернизированного тяжёлого станка станка


Модульный магазин автоматизирован. При смене инструмента рабочий набирает номер, включает смену инструмента. Механизмы станка выходят в исходное положение и выезжают на позицию «смена инструмента». В это время сменный магазин устанавливает в позицию смены барабан. Шпиндель и инструмент встают на одной оси. Далее рабочий вручную наезжает шпинделем на оправку и зажимает инструмент тем способом, который имеется на шпинделе. Так же поступают с фрезерными головками, существующие контроллеры позволяют это осуществить.

Миссия: измерить

Один из важнейших узлов тяжёлого станка, определяющий точность обработки деталей, — это измерительный датчик. На ранее выпускаемых станках они были комбинированные. Длину более 2 мм измеряли рейкой-шестернёй (датчик Б2Р), а каждые 2 мм — развёрнутым сельсином (ПБСД), что позволяло измерять длину свыше 30 м с высокой точностью. Решение было эффективным: эти измерительные датчики работают и в настоящее время, им более 40 лет. Но всё стареет.

Современные тяжёлые металлорежущие станки используют оптические измерительные линейки фирм Renishaw или Heidenhain в виде светоотражающих полос, которые наклеивают на обработанные базы узлов. Эти измерительные датчики используют с целью сохранения точности при обработке, устанавливают их ближе к оси привода. Однако оптические линейки не могут работать в условиях обильной смазки. И на тяжёлых станках, где применена гидростатика, оптические линейки устанавливают далеко от оси привода, что приводит к потере точности измерений.


Объём затрат на выпуск нового станка составил 24000 н/ч, на капитальный ремонт и модернизацию — 12 000 н/ч. Производитель модели 2Б660Ф2 с ЧПУ — «Тяжстангидропресс» им. А.И. Ефремова, г. Новосибирск. Затраты при капитальном ремонте и модернизации — менее 50% от трудозатрат нового станка той же гаммы. Так как на станке заменено электрооборудование, установлены новые привода и измерительные датчики, обновлён инструмент, система ЧПУ, новая гидросистема — всё это позволяет поднять точность станка и скорости ускоренного хода до 5000 мм/мин. Этот станок почти не уступает современному, но гораздо дешевле. И сможет прослужить ещё 15–20 лет.


Для решения этой задачи наиболее подходящими оказываются индуктивные измерительные линейки фирм Newall и Depp. Но их точность измерения и длины всё же уступают оптическим. Правда, существует разработка индуктивной измерительной системы на базе линейного сельсина, которая позволяет получить почти такую же точность измерения, что и оптические линейки, а длина практически не ограничена.

Однако организаций, которые могли бы наладить выпуск этих линеек и значительно потеснить оптические линейки, сегодня нет. Принцип действия и общий вид такой линейки показаны на рис. 4.

Конструктивно этот индуктивный измерительный датчик состоит из стержня переменного сечения или вставленных в защитную немагнитную трубку шариков. Система ЧПУ позволяет значительно увеличить производительность при обработке деталей сложной конфигурации и получать стабильно высокую точность. Но конструкция интерполятора всех выпускаемых систем ЧПУ такова, что работать они могут только на станках с безлюфтовой кинематикой, то есть с минимальными люфтами. 85% работающих тяжёлых станков имеют люфты, в кинематических узлах достигают (конструктивно) 1–2 оборота приводного двигателя, что соответствует 1–2 мм. Компенсировать такие люфты системы ЧПУ не могут. Производители систем ЧПУ работают над созданием программ, способных компенсировать такие люфты, но пока решений нет.

Есть ещё один путь — заменить круговую интерполяцию на линейную с дискретой пути величиной 5–15 мкм. Иными словами, любую криволинейную поверхность дробить на участки 5–15 мкм. Но для больших деталей эта программа будет чрезвычайно громоздкой и неудобной. Существует аппаратное (не программное) решение этой проблемы.

Управлять универсальным металлорежущим станком с люфтовой кинематикой с помощью системы ЧПУ можно двумя путями: установить на станке беззазорные узлы кинематики либо дополнительно к системе ЧПУ установить устройство «Мотылёк». И если первый вариант требует больших затрат (без стоимости ЧПУ до 5 млн рублей), то второй вариант не превысит 1–1,2 млн рублей вместе с ЧПУ.

Эта схема работает следующим образом (на примере одной координаты). Система ЧПУ управляет промежуточным сервоприводом Р = 50-100 Вт. Вал электродвигателя, синхронного или шагового, жёстко соединён с задатчиком в виде резольвера или инкрементального датчика. Информация от этих датчиков в виде Step\Dir или +/- 10 В. поступает на соответствующий вход силового частотного преобразователя одного из приводов подач. Таким образом, двигатель подач переводится в следяще-регулируемый режим и не связан с интерполятором ЧПУ. Следовательно, возможна работа привода с любым зазором в кинематике. Выборка зазора при смене знака движения узла осуществляется автоматически с помощью дополнительного контроллера и генератора сигнала.

Как только узел станка останавливается (при смене знака движения), прекращается подача импульсов с измерительной линейки в контроллер. Он включает генератор импульсов, и привод подачи реверсируется, выбирая зазор. После этого на линейке появляется первый импульс, который отключает генератор импульсов, привод переходит в рабочий режим. Время выборки зазора составляет 0,3–0,5 сек. И существенно на ошибку не влияет. Эта конструкция носит название «мотылёк управляет орлом». В случае простейших операций рабочий может переключить станок в ручной режим. Универсальный пульт управления показан на рис. 5.



Текст: Борис Хоменко, директор ООО «Станкомодерн».

Новости
 
Оборонные предприятия получат господдержку для диверсификации производства
Для стимулирования диверсификации производства предприятия оборонно-промышленного комплекса......
 
 
На стадионе в Германии запустили «умный» насос
На одном из крупнейших и наиболее благоустроенных......
 
 
Hoffmann Group выпустила инновационные центрирующие тиски GARANT Xtric
Система быстрой смены губок «Click & Clamp»......
 
 
Бизнес продолжает развивать в России альтернативную энергетику
Вторую очередь солнечной электростанции (СЭС) начали строить......
 
 
В Минэнерго разработали законопроекты о безопасности ТЭК
Острую тему подняли участники «круглого стола» на......
 
 
76% активов ПАО «Россети» превысили нормативный срок службы
Износ основных фондов ПАО «Россети» составил 76%.......
 
 
На двух сечениях в ОЭС Сибири внедрили цифровую систему мониторинга запасов устойчивости
Фото: rosseti.ruФото: rosseti.ruЦифровая система мониторинга запасов устойчивости......
 
АРХИВ НОВОСТЕЙ
   
   
© 2006-2017. Все права защищены. «Единый промышленный портал Сибири»
Цитирование приветствуется при условии указания ссылки на источник - www.epps.ru
© Создание сайта - студия GolDesign.Ru