Veleuilite u Varadinu Struni studij: Proizvodno strojarstvo

SEMINARSKI RAD

AUTOMATIZACIJA PROIZVODNJE NA ALATNIM STROJEVIMA

Draen elar Varadin, studeni 2012

Uvod

Normiranje je u proces proizvodnje uvelo pojmove vremana izrade. Tako danas prepoznajemo: tpz pripremno-zavrno vrijeme ti vrijeme izrade, sastoji se od tz tehnolokog vremena i tp pomonog vremena tpz dodatno vrijeme Pripremno-zavrno vrijeme odnosi se na vrijeme potrebno za pripremu radnog mjesta i njegovo ureenje nakon izvrenja posla, dobavu materijala, upoznavanje sa dokumentacijom Vrijeme izrade je vrijeme koje se utroi na promjenu oblika izradka, a dijeli se na tehnoloko vrijeme koje oznaava vrijeme zahvata alata i pomono vrijeme koje se odnosi na vremena izmjene alata i obratka. Dodatno vrijeme je vrijeme kada radnik ne radi zbog zamora, zastoja ili neke od fiziolokih potreba. Predmentom ovog seminarskog rada biti e vremena koja se mogu smanjiti automatizacijom procesa proizvodnje. Jedna njemaka studija iz 80-ih godina prolog stoljea pokazala je kako se na tehnoloko vrijeme tj. aktivno vrijeme izrade troi manje od treine vremena izrade:

Izmjena izradka 15%

Priprema / Rasprema

radnog mjesta 27%

Aktivno radno vrijeme 31%

Izmjena alata 27%

slika 1 : razdoba vremena izrade

- 1 -

Automatska izmjena alata (AIA) Kao preduvjet za automatsku izmjenu postavljena je standardizacija prihvata alata. Kod glodalica se danas koriste stariji SK prihvati i noviji HSK prihvati. ISO 7388/1 standard je koji definira oblike prihvata.

SK (prema njemakom: Steilkegel strmi konus) starija je verzija prihvata. Dimenzija konusa je 7:24. Aksijalna tonost ovisi o snazi stezanja alata. Prilikom stezanja pojavljuje se zranost izmeu prihvata i vretena, pa se prijenos momenta vri samo preko povrine konusa. Nije pogodan za velike brzine obrade. slika 2 i 2 a : SK

slika 3 : stezanje SK prihvata

HSK (prema njemakom: Hohlschaftkegel uplji konus) dimenzija je konusa 1:10. Masa prihvata je manja, a uslijed elastine deformacije prihvat nasjeda na konus i elo glavnog vretena, te anulira zranost od 4 do 17 m, ime se poveava tonost obrade. HSK prihvat pogodan je za velike brzine obrade i

osigurava visoku statiku i dinamiku krutost sustava. slika 4 i 4 a : HSK prihvat

slika 5 : stezanje HSK prihvata

- 2 -

Prednamjetanje reznih alata Prednamjetanje reznih alata moe se vriti na samom stroju pomou ticala, ili na ureaju za prednamjetanje u alatnici. Kako je vrijednost rada samog stroja uvijek vea od vrijednosti rada ureaja za prednamjetanje, ono se uvijek izvodi na tim ureajima. Krutost ovog sustava mora biti vee nego onog na alatnom stroju, a tonost mora biti vea od 0,002 mm u promjeru i 0,01 u duini. Tonost uleitenja okretnog vretena mora biti tolika da udar radnog vretena ne bude vei od 0,001 mm. Materijali od kojih su izraene dosjedne povrine ureaja moraju biti izabrani na nain da osiguravaju minimalna troenja i osiguraju to dulju tonost sustava. Takvi sustavi esto rade sa tkz. Nultim kalibrom koji slui za umjeravanje alata.

slika 7 : umjeravanje alata prema nultom kalibru

slika 6 : ureaj za prednamjetanje alata Messma Kelch

Tokarski strojevi isto tako se slue brzoizmjenjljivim nosaima alata i prednamjetanjem. Za razliku od glodanja kod tokarenja vrlo je vano voditi rauna polumjeru otrice reznog alata i njegovom utjecaju na konanu mjeru obradtka.

slika 8 : tokarski brzoizmjenjljivi nosai alata

slika 10 : ureaj za brzo stezanje kerametalnog glodakog alata slika 9 : umjeravanje tokarskog noa

- 3 -

- 4 -

Vrste izmjenjivaa i skladita alata Obradni centri, fleksibilne elije i fleksibilni obradni sistemi opskrbljeni su skladitem alata i manipulatorom za automatsku izmjenu alata. Automatskom izmjenom alata postie se koncentracija operacija (obavljanje vie operacija u jednom stezanju), skraenje pomonog vremena obrade, automatizirani rad te fleksibilnost stroja. Kako bi se izvela automatska izmjena alata, potrebno je ispuniti slijedee pretpostavke: standardizacija draa alata, prednamjetanje, adekvatni prihvat za polugu izmjenjivaa, kodiranje, automatsko stezanje draa alata, spremnik alata.... Spremnici alata na glodakim obradnim centrima mogu biti:

- kruni - lanani - regalni - kazetni

Spremnici alata na tokarskim obradnim centrima su revolverski.

Na slici 13 prikazani su koraci izmjena alata. Izmeu glavnog vretena (1) i izmenjivaa (3) nalazi se ruka izmjenjivaa (2). U prvom koraku u izmjenjiva se pozicionira slijedei alat, a ruka izvri zahvat trenutanog i slijedeeg alata. U drugom koraku izmjenjiva vadi alate iz vretena i izmjenjivaa, pa ih u treem

slika 13 : shematski prikaz izmjene

slika 14 : ruka izmjenjivaa alata FADAL

slika 11 i 12 : revolverski izmjenjiva alata tokarskog stroja

koraku okree za 180 stupnjava. U etvrtom koraku ubacuje alate na mjesta u vretenu i izmjenjivau, da bi se u zadnjem koraku rotacijom za 90 stupnjeva izmakao iz zahvata glavnog vretena i izmjenjivaa. Dok se u izmjenjvau automatski namjeta slijedei alat. Na slici 14. prikaza je crte ruke izmjenjivaa proizvoaa Fadal. Spremita alata mogu biti: -lanana -kruna -sferna -kasetna Na slici 15 prikazano je jedno takvo spremite alata. Nedostaci lananih, sfernih i krunih spremita u odnosu na kasetna su ograniena koliina alata koje mogu

primiti. Kasetna spremita sastoje se od kazeta sa alatima, koje se mogu mijenjati i u toku obrade, s tim da je svaki alat kodiran, te ga centar samostano prepoznaje.

slika 16 : kazetni izmjenjiva alata

slika 15 : izmjenjiva s lananim spremitem

Na slici 16 prikazan je jedan takav regal sa izmjenjivaem.

slika 17 : kruni izmjenjiva alata stroja Makino MC65

slika 18 : lanasti izmjenjiva alata stroja Makino MC86

- 5 -

slika 18 : lanasti izmjenjiva alata stroja TOS WHQ 13

- 6 -

Automatska izmjena obratka Automatskom izmjenom obratka (AIO) smanjuje se pomono radno vrijeme, te se omoguuje poveanje vremena koritenja stroja. Kod jednopaletnog stroja vrijeme pripreme obratka (stezanje, umjeravanje..) automatski znai zaustavljanje radnog procesa. Kod dvopaletnog stroja, jedan je obradak u zahvatu, dok se drugi priprema za obraivanje. Pomono vrijeme tada se svodi samo na brzu izmjenu alata i obratka, a vrijeme stezanja i umjeravanja tada se gubi. Paletni izmjenjivai se dijele na dvije vrste:

- okretni (rotacijski) (slika 15) - s izmjenjljivim manipulacijskim stolom (slika 16)

slika 15 : rotacijski izmjenjiva slika 16 : izmjenjiva s izmjenjljivim stolom

Na automatsku izmjenu paleta postavljanju se sljedei zahtjevi: to manje trajanje izmjene paleta paleta treba viti dovoljno vrsta i kruta paleta treba biti dovoljnih veliine za primanje razliitih oblika i veliine obradaka, te omoguavanje njihovog stezanja stezna povrina palete treba biti veoma ravna (manje od 15 m/m) i paralelna s vodilicama (manje od 10 m) stezna povrina ne smije se elastino deformirati kod stezanja obratka manipulacija paletama na obradnim strojevima treba biti jednostavna visoka radna tonost i pouzdanost izmjenu paleta treba izvoditi automatski, a njeno stezanje na obradnom stroju treba pouzdano izvoditi prema programu obradni stroj na kojoj se automatizira izmjena obratka treba imati mogunosti prihvatanja i stezanja paleta

- 7 -

Na slikama 17 i 18 prikazane su palete i izmjenjiva paleta. Kod alatnih strojeva i obradnih sistema opremljenih sistemom za automatsku izmjenu obradaka, postoje

slijedee vrste paleta: kvadratne, pravokutne i krune. Vrste i oblik paleta propisane su standardom DIN 55201.

slika 17 : Dra palete, i tri vrste palete

slika 18 : a) paleta b) dra palete

slika 20: jednopaletni stroj DCM 50 sli dv

ka 19 : paleta za napravom za prihvat obratka opaletnog storja Makino Mc100

Kada je vrijeme obrade po jednom komadu relativno malo mora se razmiljati o smjetaju vie obradaka na jednoj paleti istovremeno. Bitno je da je sama paleta to

- 8 -

due u zahvatu. Na jednu paletu mogue je upotrebom draa postaviti od dva do nekoliko desetaka obradaka. Neki od tih draa prikazani su na slijedeim slikama.

slika 21,22,23: Naprave za stezanje obratka

Kod tokarskog stroja bitno je smanjena mogunost manipuliranja obratkom, poto se sam obradak kree. Postoja takozvani dodavai ipaka koji ubrzavaju umetanje ipke u steznu glavu, ali oni imaju smisla samo kod velikoserijske proizvodnje. Primjer takvog dodavaa dat je na slici 24.

slika 24: Dodava ipki tokarilice OKUMA

- 9 -

Skladite paleta Kod fleksibilnih obradnih elija (FO) i fleksibilnih obradnih sistema (FOS) upotrebljavaju se tkz. skladita paleta. Na slici 25 prikazane su razliite varijante skladita paleta i razliite mogunosti povezivanja strojeva i skladita paleta u

fleksibilni obradni sistem. Sastavni dio skladita paleta su ureaji za izmjenu paleta i nepomine stanice za izmjenu paleta. Ureaj za transport moe raditi kao odvojeni sistem ili kao sastavni dio skladita paleta. Kruno skladita i ovalno skladita paleta obavljaju funkcije transporta,spremanja i izmjene paleta. Na slici 26 prikazana je fleksibilna obradna elija koja se sastoji od dva stroja Makino MC 86 i skladita paleta.

Slika 25: vrste skladita paleta

- 10 -

- 11 -

ZAKLJUAK Postoje razliiti naini za smanjivanje pomonog radnog vremena, a na nama je da odluimo koji emo od tih postupaka upotrijebiti. Svaka od mogunosti ima svoju cijenu, pa emo shodno tome odluiti dali je ona adekvatna naim procesima s prihodovne strane. U svakom sluaju svaki od prije navedenih postupaka poveava produktivnost.