Curs Apsp Tcm IV 2015

8/19/2019 Curs Apsp Tcm IV 2015

1/122

U T OM T I Z R E

P R O C E S E L O R

Ş I

S I S T E M E L OR D E

P R O D U CŢ I E

Comunicación y Gerencia

Curs pentru anul IV TCM

Prof univ dr ing Cernăianu Adrian


2/122

Cap. 1 PROBLEME GENERALE ALE

AUTOMATIZĂRII SISTEMELOR DEFABRICAŢIE AUTOMATE

RECONFIGURABILE


3/122

1.1. INTRODUCERE

Termenul "automat" provine de la cuvântul grecesc "automatos"având semnificaţia "din impuls propriu". Încă din antichitate prin "automatos"se înţelegea "o maşină care se mişcă singură". Acest sens se păstrează până înprezent.

Definim următoarele noţiuni cu care se va opera frecvent în această lucrare:

• automatul, este o structură tehnică care efectuează anumite operaţii fără intervenţia nemijlocită a omului;• mecanizare, înlocuirea parţială sau totală a omului ca sursă de lucru mecanic în procesul de producţie. Elementele maşinilor care furnizează lucrul mecanic în forma cerută de procesul de producţie se numesc elemente de execuţie saumotoare;

• automatizare, înlocuirea totală sau parţială a omului în funcţiile de comandă, coordonare şi control a proceselor de producţie.La procesele neautomate (manuale), fig. 1.1, a, între factorul uman şi

obiectul muncii nu se interpune un sistem tehnic. Energia de transformare şi manipulare este furnizată de om ca motor viu. La procesele automatizate, fig.1.1, b, între factorul uman şi obiectul muncii se interpune un sistem tehnicautomatizat.


4/122

Procese neautomate şi automate

Specificaţia literelor din figură este următoarea:F.U. - factor uman; S - sculă; O.M. - obiectul muncii; E.T. - energia pentrutransformare; E.C. - energia de comandă; E.M. - energia de manipulare; R.I. -reacţia informaţională; S.A. - sistem tehnologic automatizat; S.M. - sistem demanipulare automatizat; C.O. - conducere operativă; S.P. - sistem deprogramare; E - energie.

Fig. 1.1


5/122

1.2 PROCESUL TEHNOLOGIC - BAZAPROIECTĂRII SISTEMELOR DE FABRICAŢIE

AUTOMATE RECONFIGURABILE

Pentru executarea aceleiaşi piese, procesul tehnologic respectivpoate fi realizat în mai multe variante, care diferă între ele prin următoarele:- procedeele şi metodele tehnologice de prelucrare a suprafeţelor piesei;- modul de generare a curbelor generatoare G şi directoare D;- numărul şi felul mişcărilor de generare şi auxiliare;

- succesiunea mişcărilor de generare şi auxiliare;- mărimea parametrilor regimului de aşchiere.Una din problemele principale ale proiectării maşinilor din

componenţa sistemelor de fabricaţie automate reconfigurabile, precum şi atehnologiei automatizată, este alegerea variantei optime a procesuluitehnologic care va sta la baza proiectării acestor maşini.

Varianta economică a procesului tehnologic este varianta care asigură uncost minim, C

min , pe unitatea de produs şi o productivitate mare.

Varianta productivităţii maxime este varianta care asigură Qmax pentruC>Copt.

Varianta optimă a procesului tehnologic este varianta care asigură un costoptim cop>cmin pentru o productivitate mare Qop


6/122


7/122

CICLUL DE FUNCŢIONARE

Ciclul de lucru (prelucrare), reprezintă totalitatea mişcărilor de generareşi auxiliare, necesare pentru prelucrarea unei piese pe o maşină sau pe unsistem de maşini-unelte, excluzând pornirea maşinilor-unelte, fixarea-eliberarea semifabricatului; alimentarea cu semifabricate şi evacuarea pieseifinite.

Ciclul de funcţionare , reprezintă totalitatea mişcărilor de generare şi

auxiliare, necesare pentru prelucrarea unei piese, inclusiv pornirea maşinilor-unelte, fixarea-eliberarea şi alimentarea-evacuarea cu semifabricate. Deci,ciclul de funcţionare include ciclul de lucru.

Durata (în timp) a unui ciclu reprezintă perioada ciclului T [min]. Ciclulde funcţionare, după modul de realizare a elementelor sale componente,poate fi:• c i cl u de func ţ i onare neautom at la care numai generarea suprafeţelor seexecută independent de om;

• c i cl u de func ţ i onare sem iau tom at , ciclul de lucru se realizează de cătremaşină în mod automat, fără participarea directă a omului; • c i cl u de func ţ ionare au tom at , ciclul de lucru şi mişcările necesare încărcăriimaşinii se realizează automat.


8/122

1.4 DEFINIREA AUTOMATIZĂRIIMAŞINILOR -UNELTE

Prin automatizarea maşinilor-unelte se elimină intervenţia directă aomului asupra acestora, iar rolul operatorului uman se rezumă lasupravegherea funcţionării, reglarea iniţială sau ulterioară, precum şi controlul periodic al calităţii pieselor.

Definim automatizarea maşinilor-unelte pe baza următoarelor criterii: A. Ponde r ea i n te r venţ i e i f a c to ru lu i uman î n a s i gu ra rea f unc ţ i onăr i i maş i n i i -une l te . Gradul de automatizare al maşinii-unelte:

unde: Tm - timpul în care maşina lucrează fără intervenţia manuală sauintelectuală a factorului uman;To - timpul în care se efectuează intervenţia manuală sau

intelectuală a factorului uman pentru continuarea lucrului maşinii (Tm + To = T - perioada ciclului).Cazuri: maşină-unealtă neautomată;

maşină-unealtă semiautomată; maşină-unealtă automată.

m 0

m

T T A

T

−=

o mT T A 0≥ ⇒ ≤

o mT T 0 A 1< ⇒ < <

0T 0 A 1= ⇒ =


9/122

DEFINIREA AUTOMATIZĂRII MAŞINILOR -UNELTE

B. N u m ă r u l l anţur i l o r c i nem at i ce aux i l ia r e au tom at i za te .

Pe baza acestui criteriu, maşinile-unelte se clasifică astfel:• Maşini unelte neautomate , maşini care execută numai generareasuprafeţelor în mod automat, fără participarea directă a operatorului uman.• Maşini-unelte semiautomate, maşini care execută toate fazele de lucru şi

auxiliare necesare pentru prelucrarea unei piese, mai puţin mişcările auxiliarede alimentare-evacuare cu semifabricate şi comanda pornirii maşinii-unelte, în mod automat fără intervenţia omului.• Maşini unelte automate (sisteme de fabricaţie automate reconfigurabile -SFAR ), care execută toate fazele de lucru şi auxiliare necesare prelucrării uneipiese, inclusiv mişcările auxiliare de alimentare-evacuare cu semifabricate, înmod automat, fără intervenţia directă a omului.

În funcţie de gradul de universalitate, maşinile-unelte pot fi:• Maşina-unealtă universală , maşina pe care se execută o mare varietate detipodimensiuni de piese.• Maşina-unealtă specializată , maşina pe care se execută câteva operaţii, pepiese de acelaşi tip, însă de dimensiuni diferite.• Maşina-unealtă specială , maşina pe care se execută o operaţie pe un singurtip de piesă, într-o anumită configuraţie dimensională.


10/122

1.5 SISTEME DE MAŞINI Sistem de maşini , este ansamblul de maşini-unelte grupate pe o suprafaţă,

amplasate într-o anumită ordine, destinate realizării aceluiaşi proces tehnologic.

Maşina-unealtă agregat , este sistemul de maşini-unelte cu un batiu comun, pecare se realizează procese tehnologice de aşchiere. Maşinile-unelte agregat pot fisemiautomate sau automate. Pe ele se execută lucrări prin găurire, alezare,filetare, lamare, frezare, strunjire, etc., dar numai prin aşchiere.

Linie tehnologică în flux , este sistemul de maşini-unelte, destinate executării unui proces tehnologic de prelucrare prin aşchiere, în care cel puţin două maşini-unelte componente, cu batiuri distincte, sunt dispuse pe posturi de lucru conformsuccesiunii operaţiilor.

Linie tehnologică în flux neautomată , linia compusă din maşini-unelteneautomate şi semiautomate, care lucrează independent între ele, pe caretransferul semifabricatelor de la un post de lucru la altul se face în grup, periodic,manual sau cu mijloace de transport clasice (autocare, macarale, poduri rulante),alimentarea, fixarea, eliberarea semifabricatului şi comanda de reluare a cicluluifăcându-se manual.

Linie tehnologică în flux mecanizată , linia compusă din maşini-unelteneautomate şi semiautomate, care lucrează dependente între ele, pe care

transportul semifabricatelor de la un post la altul se face individual cu mijloacede transport de tip bandă rulantă sau lanţ, alimentarea, fixarea-eliberareasemifabricatelor şi comanda de reluare a ciclului de lucru făcându-se manual saumecanizat.

Linie tehnologică în flux automată , linia care lucrează cu ciclu de funcţionare, de obicei rigid, compusă din maşini-unelte automate, care lucrează dependente între ele, pe care transportul semifabricatelor, de la un post de lucru la altul seface individual, cu mijloace de transport speciale, alimentarea, fixarea-eliberarea

şi comanda de reluare a ciclului făcându-se automat.


11/122

1.6 STRUCTURA MAŞINILOR -UNELTE AUTOMATE (SISTEME DE FABRICAŢIE

AUTOMATE RECONFIGURABILE - SFAR)În figura 1.2 se prezintă structura unei

maşini-unelte automate, în care: LCG - lanţ cinematic generator, execută mişcarea degenerare; LCA - lanţ cinematic auxiliar,execută mişcări auxiliare; OLM - organ delucru al maşinii (organul final al LCG),execută curse de lucru, precum şi apropieri şi retrageri rapide; OGM - organ de gol almaşinii (organul final al LCA), execută cursede gol.

Lanţul cinematic auxiliar (LCA), reprezintă ansamblul de mecanisme careprimeşte, transformă sau nu, calitativ saucantitativ, mişcarea primită şi o transmite

unui mecanism final ce acţionează un OGM înscopul executării unei mişcări auxiliare.

Urmărindu-se simultan uşurarea muncii operatorului uman şi menţinerea productivităţii muncii, s-a trecut de la etapaacţionării manuale la etapele mecanizării şi automatizării mişcărilor auxiliare.

Etapa mecanizării , energianecesară pentru efectuareamişcărilor auxiliare este luată de la

un lanţ cinematic generator sau dela motoare de acţionare independente.

Etapa automatizării , maşina-unealtă se autocomandă, operatorului uman, rămânându-isarcina programării lor.

Fig. 1.2


12/122

Metode de acţionare şi comandă a lanţurilor

cinematice auxiliare:

• acţionare manuală, individuală, descentralizată , este efectuată integral deom;

• acţionarea manuală centralizată , este efectuată prin manevrarea uneisingure manete, operatorul uman poate, acţiona sau comanda, simultan mai

multe mecanisme care execută diferite mişcări auxiliare;• acţionare cu comandă manuală , este acţionarea efectuată de un motorpropriu, comandat manual în momentul pornirii şi opririi mişcării de acţionare, ceea ce micşorează solicitarea fizică a muncitorului şi reduce timpul auxiliar;

• acţionare cu comandă program , care constă în programarea comenzilor pe

un port-program destinat acţionării mai multor lanţuri cinematice auxiliare;• acţionarea cu comandă adaptivă , denumită anterior sistem de reglareautomată a regimurilor de aşchiere sau sistem autoreglabil, au rolul de astabili parametrii regimului de aşchiere astfel încât ca aceştia să corespundă variaţiilor reale şi neprevăzute a parametrilor tehnologici de proces.


13/122

1.7 OPORTUNITATEA AUTOMATIZĂRII

Productivitatea unei maşini-unelte oarecare poate fi exprimată prinrelaţia:

unde: tu=ta+tb - reprezintă timpul unitar pentru prelucrarea unei piese;tb - timpul de bază (de maşină);ta - timpul auxiliar.

Creşterea productivităţii muncii, pe calea reducerii timpului auxiliar, sepoate face mai ales prin reducerea timpului auxiliar ta , aici existând rezervemari importante decât pe calea reducerii timpului de bază tb.

Ca regulă generală, cu cât sunt automatizate mai multe mişcări auxiliare, cu atât se poate conta pe o reducere mai substanţială a lui ta, maiales dacă există şi posibilitatea suprapunerii în timp a unor operaţii auxiliare.

Norma de timp pentru prelucrarea unei lot de piese este dată de relaţia:

unde: tpi - timp de pregătire-încheiere, timp necesar activităţii deprogramare a maşinii-unelte (asamblarea camelor, reglării, înlocuirii de scule aşchietoare, etc.);tu - timp unitar pentru prelucrare;

n - numărul de piese din lotul de fabricaţie.

m

u a b

1 1Q

t t t= =

+

pi

u

tT t

n= +


14/122

OPORTUNITATEA AUTOMATIZĂRII

Considerăm două maşini cu grade de automatizare diferite. Normele detimp pentru prelucrarea unei piese pe cele două maşini sunt date de relaţiile:

unde: tU1 - timpul unitar pentru prelucrarea piesei, pe maşina-unealtă automată cu grad de automatizare, A1 = 1;

tU2 - timpul unitar pentru prelucrarea piesei, pe maşina-unealtă automată cu grad de automatizare, 0< A2 < 1;

tPÎ1

- timpul de pregătire-încheiere corespunzător, A1 = 1;

tPÎ2 - timpul de pregătire-încheiere corespunzător, 0< A2 < 1;Creşterea gradului de automatizare al unei maşini, conduce la creşterea

timpul de pregătire-încheiere, deci tU1 < tU2 şi tPÎ1 > tPÎ2.Dacă, A2 < A1 , respectiv T2 > T1 , se ajunge la inegalitatea:

Se pune problema dacă ceea ce se câştigă prin automatizare nu sepierde prin reglare. Dacă inegalitatea, n(tU2 – tU1) > (tPÎ1- tPÎ2) are sens, seintroduce automatizarea.

Deci, diferenţa între timpii unitari ai celor două maşini, înmulţită cunumărul de piese n, trebuie să fie mai mare decât diferenţa timpilor depregătire-încheiere. Aceasta reprezintă condiţia ce ne confirmă dacă investiţia care se face în legătură cu automatizarea unei maşini este rentabilă sau nu.

pî1

1 u1

tT t

n= + pî22 u2

tT t

n= +

( ) ( )pî2 pî1u2 u1 u2 u1 pî1 pî2t t

t t sau n t t t tn n

+ > + ⋅ − > −


15/122

2.1 DEFINIREA NOŢIUNILOR:INFORMAŢIE, COMANDĂ, EXECUŢIE ŞI

ACŢIONARE

Procesele de comandă şi control lamaşinile-unelte au la bază circulaţia informaţiei.

Informaţia în tehnica prelucrărilor prin aşchiere pe maşini-unelte reprezintă, în sens general, orice cunoştinţă necesară

prelucrării unei piese rezultate dindocumentaţia tehnică (desenul deexecuţie, planul de operaţii, fişa tehnologică).

Comanda, în domeniul maşinilor-unelte exprimă o acţiune organizată externă, prin care se realizează transformarea informaţiei, în semnal, ce

poate fi înţeles de maşină şi transportulacestuia în lanţul cinematic al maşinii-unelte, în vederea realizării unui anumitscop.

Realizarea comenzii în lanţul cinematic se numeşte execuţie , iar efectulacestuia în lanţul cinematic - acţionare.

Relaţia între informaţie, comandă, execuţie şi acţionare este prezentată înfigura 2.1.

Fig. 2.1

Re ma r c ă :

Comanda este un semnal,iar execuţia şi acţionarea suntmişcări.


16/122

Structura unui lanţ cinematic de comandă

Structura unui lanţ cinematic decomandă pentru comandă individuală este prezentată în fig. 2.2, a, iar pentrucomandă în grup (simultană, dependentă) a mai multor lanţuri cinematice de acţionare ale maşinilor unelte în fig. 2.2, b, în care: EC - elemente

de comandă (manivele, opritori, rigizi,butoni, microcontactori, tije de pistonaşe, came, diferite port programe); ET -elemente de transformare (transmisiimecanice, electrice, hidraulice); EE -elemente de execuţie a comenzii (furci,culise, pârghii, cuplaje electro-magnetice,hidraulice, elemente hidraulice şi

pneumatice de tipul cilindru-piston); ED -elemente de distribuţie (distribuitoarehidraulice şi pneumatice, grupuri demicrocontactori, selectoare pas cu pas,distribuitoare electronice, port-programele); T- transmisie ; M - motor;OLM - organ de lucru al maşinii.

Fig. 2.2, a

Fig. 2.2, b


17/122


Re ma r c ă : Orice comandă şi deci orice execuţie trebuie să producă o trecere a elementuluiautomatizat de la o stare la alta. înfigura 2.3 se prezintă un ciclu demişcări de acţionare simple şi

comenzile corespunzătoare. Oricemişcare de acţionare necesită două comenzi, una de pornire şi alta deoprire în momentul iniţial şi final almişcării. Cama de impuls Cacomandă pornirea mişcării deapropiere A, cama Cg comandă oprirea apropierii rapide şi pornirea

mişcării de generare G, iar cameleCcc , Cr şi Cri comandă mişcările pentrurepaus la cap de cursă R cc , retragererapidă R r , şi repaus pe cercul inferior.

Fig. 2.3


18/122

Structura unui lanţ cinematic de comandă Deosebirile între acţionarea

manuală, comanda manuală şi comanda

automată a maşinilor-unelte rezultă dinfigura 2.4 unde se prezintă acţionarea şi comanda unui lanţ cinematic pentrupoziţionarea mesei (piesei) unei maşini degăurit.

Poziţia a, fig. 2.4, reprezintă acţionarea manuală, masa este acţionată manual de către muncitor. Poziţia b, fig.

2.4, comanda manuală internă, masa esteacţionată de către lanţul cinematic almaşinii iar comanda deplasării se faceprin apăsarea manuală de către muncitorpe butonul B, prin care se pune subtensiune electromagnetul EM care închidecuplajul C. Poziţia c, fig. 2.4,comanda externă automată, comanda

este dată de cama k.Caracteristica comenzii constă înfaptul că:iar cea a acţionării:

în care: T este perioada ciclului cinematicde mişcări, tc - timpul de comandă; ta -timpul de acţionare; vc - viteza decomandă; va - viteza de acţionare.

n

c ci c ai

t t T; v v= = ≈ <

Fig. 2.4, a

Fig. 2.4, b

Fig. 2.4 c


19/122


Comenzi posibile deexecutat la maşini-unelte: comenzi de pornire-oprire aoricărei mişcări de acţionare; comenzi de cuplare-decuplare: amişcărilor de generare şi auxiliară, amotorului electric, a mişcării

principale, a mişcării de avans, ainstalaţiilor de ungere şi răcire, amişcării de reglare la cotă; comenzi de limitare a curselor -deplasări liniare şi unghiulare; comenzi de variaţie ai parametrilorregimului de aşchiere: vaş , w, nap ,etc.; comenzi de inversare a sensului mişcării de transport asemifabricatului; comenzi pentru schimbarea şi transportul automat al sculelor; comenzi pentru controlul calitativ şi cantitativ al pieselor, etc.

La prelucrarea pieselor pemaşini-unelte automate (sisteme defabricaţie automate reconfigurabile -SFAR), executarea fazelor de lucru şi auxiliare se realizează cu ajutorulsistemelor de acţionare. Fiecărui mecanism de acţionare i se ataşează unorgan elementar de comandă (OEC).

În general, organeleelementare de comandă sunt alcătuite din trei elemente:• Generatorul de impuls GI, dă semnalulde comandă;• Elementul intermediar EI, transformă

semnalul:a) cantitativ - amplificare;b) calitativ: - semnal mecanic →

semnal electric;- semnal electric →

semnal electromagnetic.• Elementul de execuţie EE, execută

comanda asupra sistemului deacţionare.


20/122


Pentru o mai bună înţelegere a acestor noţiuni, se consideră caexemplu sistemul de acţionare şi comandă al unei sănii ce face partedintr-un sistem de fabricaţie automatreconfigurabil, fig. 2.5.

Sania este acţionată hidraulic iar sistemul de comandă

este electro-hidraulic. Obiectulcomandat OC este sania sistemuluide fabricaţie automat reconfigurabil,iar sistemul de acţionare este formatdin sursa de ulei sub presiune p împreună cu motorul hidraulic MH.

Din figură se identifică două organe elementare de comandă:

tab. 1 şi tab. 2.Condiţii impuse comenzii

maşinilor-unelte:• rapiditate maximă în darea,transmiterea şi execuţia ei; • siguranţă mare de execuţie; • simplitate şi eficienţă economică.

OEC1 GI - limitatorul de cursă LC1

;

EI - electromagnetul EM1

(transformă

Impulsul electric în forţă

electromagnetică);

EE - tija sertăraşului

distribuitor SD.

Comandă

deplasarea

saniei cu viteza

vaş,

OEC2 GI - limitatorul de cursă LC2

;

EI - electromagnetul EM2

(transformă

impulsul electric în

forţă electromagnetică);

EE - tija sertăraşului

distribuitor SD.

Comandă

deplasarea

saniei cu viteza

vr ,

Fig. 2.5


21/122

2.2. TRASAREA DIAGRAMELOR MIŞCĂRILORDE ACŢIONARE ŞI COMENZILOR

Pentru sincronizarea mişcărilor (funcţionării) diferitelor organe de lucru alemaşinii se trasează diagramele defuncţionare, aşa numitele ciclograme delucru.

Ciclograma arată dependenţa deplasărilor sau vitezelor organelor de lucru

şi de gol ale maşinii de timp sau de unghiulde rotaţie al arborelui de distribuţie.Ciclograma circulară constă în

trasarea unui număr de cercuri concentricede raze arbitrare, egal cu numărul organelorde lucru şi de gol utilizate pentru efectuareaunui proces tehnologic dat. Faţă de o linie dezero, aleasă arbitrar, se marchează pe cercul

corespunzător în valori unghiulare,momentul începerii şi terminării mişcării fiecărui organ de lucru şi de gol al maşinii, marcându-se şi unghiurile corespunzătoare.

În fig. 2.6 este redată diagrama delucru pentru o maşină care are două organede lucru mobile OLM şi două organe de golOGM, (strung automat monoax cu arbore de

distribuţie), în care:

Fig. 2.6- mecanism de fixare,

- mecanism de alimentare,

- sanie transversală,

- sanie transversală.

1OGM MF→

2OGM MA→

1OLM ST→

2OLM ST→


22/122

TRASAREA DIAGRAMELOR MIŞCĂRILOR DE ACŢIONARE ŞI COMENZILOR

Ciclograma liniară (încoordonate rectangulare), fig. 2.7,constă în ordonarea tabelară aorganelor de lucru şi de gol, precumşi a diagramelor de variaţie aparametrilor cinematici (s, ω, a), înfuncţie de timp. În ciclograma liniară funcţionarea fiecărui organ de lucrumobil şi de gol corespundesegmentului de dreaptă pe care, la oscară corespunzătoare, se marchează momentele începerii şi terminării mişcărilor componente şi se scriusemnificaţiile lor (MF - mecanism defixare, AP - arbore principal, SL -sanie longitudinală, ST - sanie

transversală, E - eliberat, E / A -eliberat / alimentare, F - fixat, AR -apropiere rapidă, AT - avans de lucru,RR - retragere rapidă).

Ciclul de funcţionare serealizează în perioada T. Fig. 2.7


23/122


Ciclogramele particulare, suntciclogramele simplificate care descriuciclul de lucru al unui automat dat.Pentru organul de lucru mobil cumişcare rectilinie alternativă seconstruieşte ciclograma liniară simplificată fig. 2.8, în care: - camă de impuls reglabilă poziţional, LC -limitator de cursă; MI - micro- întrerupător; i - punct iniţial; j - punctfinal.

Pot fi construite şi alteciclograme în coordonate: V - t; a - t; F- t; M - t. Pentru automatele care aucomandă dependentă de proces, cucicluri complexe, se construiescciclograme mixte compuse dinciclogramele mişcărilor organelor delucru mobile şi ciclogrameleelementelor de execuţie din sistemul decomandă.

Schema unui sistem electro-hidraulic de acţionare şi comandă adouă motoare hidraulice liniare, ceacţionează două organe de lucru mobile(capete de forţă, mese, sănii), esteprezentată în fig. 2.9.

∇

Fig. 2.8

Fig. 2.9


24/122


Ciclograma mixtă a funcţionării sistemului respectiv este prezentată în fig.2.10.

Numerele 0, I, II, ..., marchează momentele şi ordinea transmiteriiimpulsurilor de comandă. Fiecare comandă a unei mişcări componente a cicluluidefineşte un tact al ciclului.

Analiza funcţională a sistemuluiprin metoda tabelară este prezentată întabelul 2.1.

Fig. 2.10


25/122

2.3 PROIECTAREA CICLULUI DEFUNCŢIONARE

Etape:

- Elaborarea schemei tehnologice optime de prelucrare a piesei, cuschiţele operaţiilor, fazelor şi trecerilor care trebuie să conţină lungimilecurselor de lucru şi de gol, precizia dimensională, de formă şi poziţie, calitateasuprafeţelor;

- Determinarea duratei fiecărei etape a ciclului de funcţionare;- Elaborarea ciclogramei de funcţionare a sistemului de fabricaţie

automat reconfigurabil, având în vedere posibilităţile de suprapunere în timpa diferitelor mişcări;

- Se calculează, în funcţie de sistemul de fabricaţie automatreconfigurabil, durata curselor de lucru Cl şi de gol Cg. Durata Cl se determină în concordanţă cu necesităţile procesului tehnologic. Durata Cl se determină prin calcul sau pe baza datelor experimentale;

- Se construieşte diagrama de sincronizare a funcţionării (s-t). Dinaceasta se constată posibilităţile de suprapunere a mişcărilor organului delucru mobil;

Recomandări:- Să se prevadă pauze de siguranţă suplimentare între diferitelemişcări, prin care să se excludă posibilitatea suprapunerii lor în timp;

- La elaborarea schemelor de comandă succesive hidraulice şi pneumatice se construiesc ciclograme mixte pentru funcţionarea motoarelorşi a elementelor de comandă;

- Pentru mărirea siguranţei în funcţionare, să se introducă elementede comandă suplimentare (deplasarea sau chiar triplarea în paralel);

- Schema se simplifică prin comanda simultană a elementelor careacţionează simultan.


26/122

2.4 PARTICULARITĂŢI ŞI CRITERII DE ALEGERE A SISTEMULUI DE ACŢIONARE

După natura mediului deacţionare, sistemele de acţionare utilizate în structura sistemelor defabricaţie automate reconfigurabilepot fi: mecanice (fig. 2.11, a),electrice, hidraulice (fig. 2.11, b),precum şi combinaţii ale lor. Fiecărui sistem de acţionare i se ataşează unorgan elementar de comandă (OEC).Metodele şi natura sistemelor decomandă influenţează hotărâtor asupra cinematicii sistemelor defabricaţie automate reconfigurabile, în general asupra construcţiei sistemului de acţionare. Exemplul 1, fig. 2.12, sistem deacţionare mecanic, cu comandă mecanică (semi-cuplaj automat). Exemplul 2, fig. 2.13, sistem deacţionare hidraulic, comandatmecanic, cu camă disc, fig. 2.13, a)şi cu camă cilindrică fig. 2.13, b). Exemplul 3: Sistem de acţionare

hidraulic, comandat hidraulic, fig.2.14.

Fig. 2.11 Fig. 2.12

Fig.2.13 Fig. 2.14


27/122

Criterii de alegere a sistemelor de acţionare

Sisteme de acţionare mecanice (SAM)- permit realizarea celor mai complexe legi de mişcare aorganului de lucru mobil;- asigură cea mai mare siguranţă în funcţionare;- asigură cea mai mare precizie a mişcării;- exploatare şi întreţinere simplă.

În structura sistemelor mecanice de acţionare seutilizează toate tipurilor de mecanisme mecanice. În particular,la sistemele de fabricaţie automate reconfigurabile se utilizează sistemul de acţionare mecanic cu arbore de distribuţie (AD).

Dezavan ta j e :

când lanţurile cinematice de generaresunt complexe şi necesită mecanisme voluminoase, cu inerţie mare la primirea şi transmiterea mişcării, scade precizia, costul

este ridicat, reglarea dificilă, iar schimbarea reglajului impunemodificări cinematice.


28/122


Sisteme de acţionare hidraulice (SAH)- permit realizarea unor cicluri de funcţionare elastice şi deci oreglare uşoară şi rapidă (continuă a vitezelor);- permit automatizarea uşoară a comenzii.

Sistemele de acţionare hidraulică se proiectează pentru:

- transmiterea puterilor mari de acţionare, peste 3kW, la un lanţ cinematic;- când se urmăreşte reglarea continuă a vitezei organului de lucrumobil şi automatizarea comenzii;- când se urmăreşte realizarea unui ciclu elastic automat.

Dezavan ta j e :

asigură o precizie mică a mişcării organuluide lucru mobil, datorită nestabilităţii mişcării, chiar în cazulexistenţei stabilizatoarelor de viteză; cost acceptabil numai încazul tipizării elementelor hidraulice; exploatare şi întreţinere dificilă.


29/122


Sisteme de acţionare pneumatice (SAP) Avan ta j e : construcţie simplă şi sunt ieftine;

exploatarea este facilă şi ieftină; permit o automatizare maisimplă şi mai ieftină decât a celor hidraulice; permite realizareaunor cicluri de funcţionare elastice.

Sistemele de acţionare pneumatice se proiectează pentru:- când sunt necesare viteze mari de deplasare a OGM şi pentrumişcările de generare de puteri foarte mici (sub 0,5 kW);- când se cere realizarea uşoară şi rapidă a unor cicluri defuncţionare elastice automate.

Dezavan ta j e :

compresibilitatea aerului generează fenomenul deplasărilor neuniforme a organului de lucru mobil;nu permite realizarea vitezelor mici de deplasare a organului de

lucru mobil.


30/122


Sisteme de acţionare electromecanice (SAEM)SAEM cu arbori electrici, cu grup Ward-Leonard, motor decurent alternativ - generator - motor de curent continuu (cuamplidină), motoare pas cu pas, se proiectează pentru transmitereaunor puteri foarte mari, când necesită reglarea continuă a vitezelorde deplasare a organului de lucru mobil, simplificând construcţia lanţurilor cinematice mecanice şi uşurând automatizarea comenzii.

SAEM cu motoare liniare magneto-strictive se proiectează

pentru transmiterea unor puteri mici şi medii, însă în construcţia demaşini-unelte cu comandă după program şi pentru realizarea unorviteze foarte mici şi deplasări precise.

Avan ta j e :

au o inerţie mică de recepţionare şi transmitere amişcării; permite automatizarea uşoară şi rapidă a comenzii;permite realizarea unor cicluri de funcţionare elastice.

Dezavan ta j e :

sunt foarte complexe în raport cu sistemelede acţionare hidraulice; au un cost mai ridicat; siguranţă mai mică înfuncţionare; întreţinere şi exploatare costisitoare. Sisteme de acţionare pneumo-hidraulice (SAPH) se proiectează pentru transmiterea puterilor mici de acţionare (sub 1,5 kW),energia de acţionare fiind dată de mediul pneumatic, iar mediulhidraulic fiind utilizat pentru stabilizarea mişcării, permit oautomatizare uşoară în cicluri de funcţionare elastice.


31/122

Cap. 3

• SISTEME DE COMANDĂ DUPĂ PROGRAM


32/122

3.1. ANALIZA FLUXULUI DE INFORMAŢII ÎNETAPA PRELUCRĂRII EXTERNE A DATELOR

Un sistem de comandă este denumitdupă program (SCP) dacă comenzile sunt înregistrate pe un port-program, introduse însistemul de comandă din exterior şi transmise luidupă un program iniţial stabilit în concordanţă cusuccesiunea fazelor ciclului de funcţionare, şi care poate fi modificat şi schimbat rapid şi uşor.

Să considerăm cazul prelucrării uneipiese pe o maşină-unealtă, fig. 3.1. Între factoruluman (F.U.) şi maşina-unealtă (M.U.) seformează următoarele legături:• Desen - F.U., citire , transformare, memorare;• F.U. - M.U., acţiune, comandă;• Piesă - F.U., măsurare , comparare, decizie;• F.U. - M.U., reglare.

Dacă în locul F.U. se plasează un "sistemautomat" care să îndeplinească aceste funcţii seobţine un sistem automat de comandă, carenefiind capabil să citească desenul, necesită introducerea din exterior a "comenzilor cuadresă", într-o strictă ordine, deci după unprogram stabilit (fig. 3.2).

Fig. 3.1

Fig. 3.2


33/122

3.2 STRUCTURA SCP

În fig. 3.3 se prezintă schema bloc a unui sistem decomandă după program, în care:

DII - dispozitiv de introducere ainformaţiilor;

DC - dispozitiv de citire a port-programului;

C - convertor (A - analogic, D -digital);M - memorie;SA- sistemul de acţionare al

OLM pentru realizarea deplasărilor liniare şi unghiulare ;

Cp - element de comparaţie;

EC - element de comandă;EM (TR) - element de măsurare.Re ma r c ă

:

se constată că cele maimulte funcţii ale operatorului umansunt preluate de sistemul decomandă după program SCP.

Fig. 3.3

Ă


34/122

3.3 PARTICULARITĂŢILE CONSTRUCTIVE ALE SISTEMELOR DE COMANDĂ DUPĂ

PROGRAM SECVENŢIALE La sistemele de comandă după program secvenţiale (fig. 3.4) toate

comenzile (dimensionale şi adimensionale)sunt comenzi de comutaţie. De obicei secomandă: modificarea turaţiei arboreluiprincipal; modificarea avansului;schimbarea sensului mişcării; succesiuneafazelor; lungimile curselor de lucru şi de

mers în gol; oprirea la sfârşitul ciclului;alimentarea-evacuarea semifabricatelor.Pentru comenzile adimensionale

se folosesc dispozitive de introduceremanuală a programului DIMP, iar pentrucomenzi dimensionale placa sau tamburulport-came de impuls. Comparatorul Cp esteconstruit din elemente de comutaţie

bistabile de tipul releelor cu contacte.Traductoarele TR sunt de obicei de tipulcamă de impuls-microcontactor.

În general, decodificatoarele DCse construiesc cu elemente de comutaţie bistabile de tipul releelor cu contacte.

Fig. 3.4


35/122

S is t em e de com andă după p r og ram

secven ţ i a l e SCPS) .

Comanda şi transmitereaacesteia în lanţul cinematiccomandat se realizează în urmadeplasării unui organ mobil almaşinii. Mişcarea OLM estecontrolată cu EC de tipul camă-contactor. O secvenţă nu începe până când cea anterioară nu a fost

efectuată.Uti l i zare:

- pentru comenzi de poziţionare;- pentru comanda curselor cu ciclurectangular (fig. 3.5);- pentru comenzi de comutaţie:selectarea turaţiilor şi avansurilor;

preselectarea şi schimbarea sculelor;indexare-dezindexare; (se comandă numai mişcări de mers în gol). Fig. 3.5


36/122

S is t em e de com andă după p r og ram

numer i c e SCPN)

Noţiunea de conducere numerică Conducerea numerică

înseamnă comanda şi reglarea pebază de cifre, numere. Ideea a pornitde la faptul că toate cotele liniare şi unghiulare ale oricărei piese seexprimă valoric prin numere, precumcă şi orice turaţie, avans, sculă, operaţie, etc., pot fi exprimatecodificat prin numere.

Pas unitar - Orice dimensiune(liniară sau unghiulară) poate fi împărţită în deplasări unitare,deplasări elementare numite paşi unitari, elemente de deplasare sauincremente (creşteri finite ale uneimărimi) de deplasare a unei sănii sauşurub de acţionare.

De exemplu, numărul 623,47 mm (ce defineşte o cotă) poate fi descompus astfel :• în paşi unitari de 1 mm se obţine 623 sau 624 paşi, o măsură intermediară a numărului nefiindposibilă;

• în paşi unitari de 0,1 mm se obţin 6234 sau 6235 paşi, restul de 0,07mm trebuind neglijaţi;• în paşi unitari de 0,01 mm se obţin 62347 paşi care corespund exactcotei date, fără nici o aproximare;

Valoarea pasului unitar(incrementul), în principiu, poate fi

aleasă arbitrar, însă precizia de lucrua maşinii-unelte depinde de valoareaincrementului.


37/122

Comanda numerică

Schema circuitului de comandă numerică este prezentată în fig. 3.6. Să considerăm că OLM este sania unei maşini-unelte acţionată de un mecanism şurub-piuliţă şi sistemul de acţionare EA un motor comandatprin impulsuri C de comandă (MPP).

Sistemul de acţionare SA este astfelconstruit, ca la fiecare impuls de comandă C(tensiune, presiune), să producă o rotire aşurubui conducător, şi deci o deplasareelementară Δs a saniei maşinii-unelte.

Lungimea cursei OLM este egală cu unpas unitar Δs, obţinut la un impuls de comandă C înmulţit cu numărul de impulsuri C decomandă nc , este dat de relaţia:

[mm]unde: Δs [mm/impuls],iar viteza de deplasare a saniei se calculează cu relaţia:

[mm/min]; în care: f c - frecvenţa transmiterii impulsurilor[impulsuri/min].

cL n s= ⋅ ∆

= ⋅ ∆cv f s

Re ma r c ă :

Sistemul deacţionare care funcţionează cu impulsuri în circuite decomandă deschise sunt

motoarele pas cu pas (MPP)

Fig. 3.6

3 4 SISTEME PENTRU INTRODUCEREA


38/122

3.4 SISTEME PENTRU INTRODUCEREADATELOR LA MAŞINILE-UNELTE

AUTOMATIZATELa sistemele de fabricaţie automate reconfigurabile SFAR, informaţiile

ce alcătuiesc programul de lucru al maşinii se memorează pe un suport adecvat(purtător de program) prin intermediulcăruia informaţiile se introduc în maşină.

Prelucrarea externă a datelor, se face în exteriorul maşinii şi are rolul de a alcătui acest purtător de programe.

Prelucrarea internă a datelor , se face în interiorul maşinii şi are ca rezultatobţinerea piesei prelucrate.Exemple de purtători de program:• Axul cu came, la sistemele de comandă temporale.

• Panoul cu fişe , la sistemele de comandă secvenţială.Se pot programa 30-50 funcţii

(turaţii, avansuri, sens de rotaţie, sens şi direcţie de avans) şi 50-100 faze de lucru.

În fig. 3.8 se prezintă schemapanoului dispozitivului de programare cufişe.

Fig. 3.8

Crucea de Malta CM,are rolul de a asigurapoziţionarea comutatoruluilamelă M, pe rând, la fiecareplot, asigurând astfel trecereade la o secvenţă la alta.


39/122

• Tamburul de programare port-came deimpuls

Este un dispozitiv de introduceremanuală a programelor cu mişcare de rotaţie, care îndeplineşte rolul de purtător de program,fig. 3.9. Programul se introduce manual şi poate fi modificat rapid şi cu uşurinţă lareglarea iniţială a maşinii. Pe tamburul deprogramare, cu forma secţiunii transversalecirculară sau poligonală, în canale executate în

diferite plane transversale şi pe diferitegeneratoare, se fixează camele de impuls k i.Numărul canalelor transversale este

egal cu numărul maxim de funcţii pe care lepoate realiza, iar numărul generatoarelor esteegal cu numărul maxim de faze (funcţii) delucru ce pot fi programate. Pentru citireaprogramului, tamburul se roteşte periodic,

aducând fiecare linie de came în faţa bloculuide micro- întrerupători LCi.Dacă pe linia respectivă există cama

k i , acesta va închide contactul LCi şi va conectareleul Ri corespunzător, prin care se va realizacomanda programată. Rotirea periodică atamburului, în vederea trecerii de la osecvenţă la alta, se efectuează cu roată de

clichet RC la fiecare impuls introdus în înfăşurarea electromagnetului EM.

Fig. 3.9


40/122

• Tamburul de programare port-contacte

Tamburul de programareport-contacte este prezentat înfig.3.10. Tamburii cu contacte suntconstruiţi pe principiul formării contactului între perie (lamelă elastică) şi tambur (conducător electric) prin perforaţia existentă înfişa izolatoare ce îmbracă tamburul.

în momentul închiderii contactului între perie (lamelă) şi plăcuţa conducătoare, este pus sub tensiunereleul Ri şi ca rezultat, contactul său ND se închide şi conectează circuitulelectric corespunzător al sistemuluide comandă.

Rotirea pas cu pas a

tamburului se face cu RC acţionat deelectromagnetul EM sau cu motoarepas cu pas. Comanda de rotire atamburului este dată de contactorulde final de cursă în momentulatingerii poziţiei finale a curseiorganului de lucru mobil în fazarespectivă şi este transmisă

motorului pas cu pas.

Fig. 3.10

3 5 SISTEME DE AUTOMATIZARE A


41/122

3.5 SISTEME DE AUTOMATIZARE AMAŞINILOR -UNELTE

3 .5 .1 C l a s if i ca rea s i s tem e lo r de au tom at i za re

Sistemele de automatizare a maşinilor-unelte pot fi:

• rigide:• temporale:

» fără separarea funcţiei de comandă de cea de acţionare:- cu o turaţie la arborele de comandă;- cu două turaţii la arborele de comandă;

» separarea parţială a funcţiei de comandă de cea deacţionare:

- cu o turaţie lentă la arborele de comandă şi arbore auxiliar cu turaţie rapidă;» separarea totală a funcţiei de comandă fată de cea de

acţionare:- centralizate;- descentralizate.

• secvenţiale: centralizat, descentralizat, electro-hidraulice,

pneumatice.• combinate: temporale şi secvenţiale.

• elastice:• cu fişe;• cu bile;• cu comandă numerică.

Obse rva ţ i e : Există o mare varietate de sisteme de automatizare la maşinile-unelte.


42/122

3.5.2 Sisteme de automatizare rigide

Durata şi succesiunea semnalelor de comandă sunt determinate şi materializate precis pe port-programe şi nu se pot schimba cu uşurinţă, învederea prelucrării unei noi piese (exemple: sisteme mecanice cu came, cutambur şi opritori, sisteme hidraulice).

Se utilizează în producţia de serie mare (fiabilitate mare).S i s teme de au tom at i za re ri g i de tem pora l e

Durata şi succesiunea semnalelor de comandă sunt determinate de

timpul de realizare al unei operaţii, materializat pe un port-program (aparatde comandă) sau fixat prin reglarea unor relee de timp.

3.5.2.1 Sisteme de automatizare rigide, fără separarea funcţiei decomandă de cea de acţionare

La aceste mecanisme, funcţia de comandă şi funcţia de acţionare

sunt cumulate de mecanismele cu came. O camă disc reprezintă un port-program pentru funcţia de comandă şi cea de acţionare. Pe ea găsim programul pentru trecerea de la o fază la alta prin modificarea unghiului depantă şi în acelaşi timp găsim programată şi cursa sau viteza de avans ceasigură caracteristicile mişcărilor de generare. Camele acţionează asupraobiectului comandat (să intre sau să oprească acţiunea) la momentul stabilitde procesul tehnologic prin profilul lor şi prin poziţiile reciproce ale lor pearborele de comandă.


43/122

Grupa I-a de automatizare

Grupa I-a de automatizare ,

cuprinde maşinile automate echipatecu un singur arbore de comandă, fig.3.11, ce se roteşte cu o turaţie constantă pe parcursul unui ciclutehnologic (o rotaţie completă cu3600) pentru efectuarea tuturorfazelor de lucru şi auxiliare. În figură sunt prezentate: lanţul cinematic

principal care asigură gama de turaţii de aşchiere n1 , n2 , ... nn şi lanţul cinematic de comandă şi avans. Pedurata unei rotaţii complete aarborelui de comandă fazele de mers în gol şi de lucru alternează, aşa cumrezultă din fig. 3.12.

De exemplu, ciclul

tehnologic începe cu eliminareamaterialului, care durează un timpauxiliar ta1 în domeniul căruia arborele de comandă s-a rotit cuunghiul β1 , apoi urmează o fază delucru (strunjire) căreia îi corespundela centru unghiul β2 , după care poateurma o retragere a cuţitului, fază

corespunzătoare unghiului , ş.a.m.d.

Fig. 3.11

Fig. 3.12


44/122

Grupa I-a de automatizare

În general, vom avea: const. - corespunzător rotirii arborelui decomandă pentru realizarea fazelor de lucru, dar timpul necesar parcurgerii

sale este funcţie de lungimea curselor corespunzătoare mărimii piesei deprelucrat.

Se determină As/Bs în aşa fel ca arborele de comandă să se rotească cuunghiul α într-un timp dat tl. Deoarece suma , rezultă că Ţinând seama de proporţionalitatea între unghiuri şi timp se pot scrie relaţiile:

în care: T - timpul necesar pentru prelucrarea unei piese,tl - timpul de lucru, ta - timpul necesar fazelor auxiliare, de unde rezultă că:

Dar (constantă), atunci , adică timpul auxiliar ta la aceste maşini este direct proporţional cu timpul de lucru tl , ceea ce înseamnă că dacă secompară două piese cu rezultă implicit , de unde se poate trage oconcluzie utilă pentru domeniul de aplicare al acestor maşini (fig. 3.13).

=

α = α =∑n

l ii 1

2α + β = ⋅ π 2α = ⋅ π − β

⋅ π α β= =

l a

2

T t t

0a l

0

t tβ

= ⋅αβ

=α

0

0

c = ⋅a lt c t

>l2 l1t t >a2 a1t t

Fig. 3.13 Fig. 3.14


45/122

Grupa I-a de automatizareProductivitatea maşinilor din grupa I de automatizare Ql se

calculează cu formula, general valabilă:(piese/min)

în care: T, tl , ta au aceleaşi semnificaţii ca în relaţiile anterioare.Introducând valoarea lui în expresia productivităţii şi ţinând

seama de relaţia se ajunge la expresia finală a productivităţii maşinilor din grupa I de automatizare:

în care: Ql - productivitatea maşinilor din grupa I de automatizare, buc./min;- productivitatea tehnologică ideală (valoarea teoretică care arcorespunde productivităţii unei maşini cu timp auxiliar nul);

= constant, este coeficientul de productivitate al maşinilor automate din grupa I de automatizare;

βl - suma unghiurilor corespunzător fazelor auxiliare.

În fig. 3.14 este prezentat graficul de variaţie al productivităţii reale în funcţie de productivitatea tehnologică ideală k (o dreaptă).Se observă că productivitatea reală a maşinilor din grupa I creşte

odată cu creşterea lui k, adică odată cu mărirea timpului de maşină aşa cumprecizam mai sus. Se pot scrie inegalităţile următoare: Q2>Q1 dacă k 2>k 1 ,adică tl2 < tl1.

Conc lu z i e : Aceste maşini pot fi folosite în condiţii bune de productivitatepentru piese simple.

= = =

+l ac

l a

1 1Q n

T t t

⋅=

αl

360 tT

=l

1k

t

β = ⋅ − = ⋅ η

l

l lQ k 1 k

360

=l

1k

t

βη = −

⋅ πl

l1

2


46/122

Grupa II-a de automatizare

Grupa a-II-a de automatizare , sereferă la maşinile echipate cu un arborede comandă căruia i se imprimă două turaţii nac diferite în timpul unui ciclutehnologic:• nac lentă - pentru fazele de lucru;• nac rapidă - pentru fazele auxiliare.

La aceste maşini, cursele de golse execută tot cu ajutorul unor came deformă constantă, indiferent de piesa deprelucrat, numai că în acest cazfrecvenţa de rotaţie a arborelui decomandă este constantă şi de obiceimult mai mare decât ceacorespunzătoare fazelor de lucru.

În figura 3.15 este prezentată schema cinematică structurală aacestor maşini.

Antrenarea arborelui de comandă se poate face pe două traseecinematice: lent - prin mecanismul dereglare C/D şi rapid, prin intermediulcuplajului de depăşire CD, care permite

arborelui de comandă să primească oricând schimbarea turaţiei sale.

Fig. 3.15


47/122

Grupa II-a de automatizare

Re ma r c ă

: Pentru piese complexe: timpulde lucru mare implică timp auxiliar mare, decitrebuie să realizăm nacr >> nacl , deci tall


48/122

Grupa III-a de automatizare

Grupa a III-a de automatizare ,vine să acopere aceste neajunsuri,prin realizarea unor maşini echipatecu un arbore de comandă auxiliaralături de arborele de comandă.

Arborele de comandă esteintrodus pentru a mări frecvenţa schimbărilor de turaţie nac necesareprelucrării pieselor complexe, cufaze de lucru alternând cu celeauxiliare şi are o turaţie lentă unică pentru executarea fazelor de lucru şi fazelor auxiliare de mai scurtă durată.

În fig. 3.17 se prezintă schemacinematică structurală a acestormaşini, de unde rezultă că arborelede comandă este antrenat lent prinmecanismul de reglare As/Bs.

Productivitatea maşinilor dingrupa a III-a de automatizare seexprimă prin relaţia:

= =

+ +

lll

u l al all

1 1Q

T t t t

în care: taI - timpul corespunzător fazelor auxiliare nesuprapuse a căror desfăşurare se programează pe

camele disc sau spaţiale de pearborele de comandă;

taII - timpul auxiliarcorespunzător operaţiilor auxiliarenesuprapuse realizate prin mişcarea rapidă a arborelui de comandă

auxiliar.

Fig. 3.17


49/122

Grupa III-a de automatizare

Relaţia de proporţionalitate dintretimpii auxiliari şi unghiurile de golvalabilă la strungurile din grupa I-a:

conduce la , care introdusă înexpresia timpului unitar rezultă:

sau:Prin urmare expresia productivităţii

maşinilor din grupa a III-a deautomatizare va fi:

în care: ηl - coeficient de productivitateal maşinilor din grupa I de automatizare;

ηll - coeficient de productivitateal maşinii din grupa II de automatizare.

Reprezentând grafic variaţia productivităţii pentru cele trei grupe demaşini, figura 3.18, se pot trage

următoarele concluzii de ordin practic:

β=

πal l

t

T 2 β= ⋅

πl

alt T2

β= + ⋅ +πl

c allT t T t2

β = − ⋅ π + l

l all

1 11T 2 t t

β = ⋅ − ⋅ = ≤ ⋅η ⋅ η π + ⋅

ll ll

all

1Q K 1 K

2 1 K t

• K > K 3 - piese simple cu timp delucru mic ( productivitate mare), seutilizează maşinile din grupa I deautomatizare;• K 1 < K < K 3 - piese de complexitatemedie, grupa III de automatizare;• K < K 1 - piese complicate cu timp delucru mare, grupa II de automatizare.

Valorile orientative ale lui Ksunt date în figura 3.19.

Fig. 3.19

Fig. 3.18

3 5 2 2 Sisteme de automatizare rigide


50/122

3.5.2.2 Sisteme de automatizare rigidetemporale cu separarea funcţiei de comandă

de cea de acţionare Aceste sisteme presupunexistenţa unui aparat de comandă

control ce măsoară timpul pe careeste programată funcţionarea fiecărui organ de execuţie în parte, îndeplinind funcţia de port-program.

În fig. 3.20 este prezentat unsistem electric de comandă temporal în varianta centralizată care asigură comanda organelor de execuţie EE1 ,EE2 care pun în mişcare organelecomandate OC1 , OC2. Semnificaţia elementelor componente din figură este următoarea: AC - aparat decomandă (n AC = ct.), format dindiscuri cu lamele legate elastic cu

lamela lo şi măsoară timpul; ME -motor electric; R - reductor; A/B -mecanism de reglare a turaţiei; l1 , l2 - lamele de lungimi diferite; p1 , p2 -perii de contact, împreună cu lamelel1 şi l2 menţin conectate la reţea elementele de execuţie; l0 , p0 -menţine legătura între aparatul de

comandă şi conductorul pozitiv; EE1 ,EE2 - elemente de execuţie ale OEC;

SA1 , SA2 - sisteme de acţionare aleobiectelor comandate; OC1 , OC2 -obiecte comandate; P - buton depornire; O - buton de oprire.

Obse rva ţ i e

:

Programarea rapidă a comenzii unei faze se face prinlungimea lamelelor.

Fig. 3.20


51/122

Sisteme de automatizare rigide temporaleFuncţionare: Programarea aparatului de comandă constă în aşezarea

lamelelor într-o poziţie reciprocă în corespondenţă cu ciclul tehnologic. Deasemenea, trebuie realizată poziţionarea tamburului aparatului de comandă,

astfel încât ciclul tehnologic să poată începe cu prima fază.Butonul BP1 poate fi acelaşi cu butonul de pornire BP în situaţia în careaparatul de comandă poate fi poziţionat iniţial. Prin realizarea unei legături electrice, elementul de execuţie EE1 capătă informaţia, semnal ce îi permitecomanda sistemului de acţionare SA1.

Avan ta j e :

pot fi realizate în cadrul ciclului faze suprapuse prinsuprapunerea lamelelor.

Dezavan ta j e : prin existenţa unui program central se complică construcţia sistemului de automatizare; necontrolarea executării comenzilor.Eliminarea primului dezavantaj se poate face prin descentralizarea

comenzii. Un astfel de sistem este prezentat în fig. 3.21. Port-programul esteformat din relee de timp RTi folosite pentru reglarea timpilor de comandă aiobiectelor comandate OCi (măsoară durata fazelor).

Sistemul păstrează caracterul temporal datorită acestor relee de timp.Pentru fiecare obiect comandat OCi există un releu de timp RTi. Aparatul de

comandă este distribuit pe întreaga maşină.

Fig. 3.21


52/122

3.5.3 Sisteme de automatizare rigidesecvenţiale

Durata şi succesiunea semnalelorde comandă sunt determinate deparametrii mecanici, electrici, hidraulici,iar o fază de lucru (secvenţă) nu începedecât la sfârşitul celei precedente,practic ciclul tehnologic se desfăşoară secvenţă cu secvenţă. Le putem găsi îndouă situaţii:

- în variantă centralizată, cândcomandă se face de la o unitate decomandă centrală UC, ca: aparate decomandă şi port-programe şi programarea ciclului se realizează într-un singur loc, cu: arbore de comandă;disc de comandă; tambur de comandă;aparat de comandă; port-programe.

- în variantă descentralizată, cândprogramul se va găsi pe port-programedispuse în diverse zone ale maşinii.Elementul de comandă este de tipul camă de contact-microcontactor.

În fig. 3.22 se prezintă schematicun sistem rigid secvenţial în variantă centralizată.

Avan ta j e : permit controlul executării comenzii. În cazul neefectuării uneifaze maşina se opreşte automat;

Dezavan ta j e : nu au posibilitateasuprapunerii fazelor de lucru, există o creştere a timpului de desfăşurare a ciclului tehnologic,

Fig. 3.22


53/122

Sisteme de automatizare rigide secvenţiale

La varianta descentralizatprezentată în fig. 3.23, limitatorii de cursă LC cu câte două contacte, normal închis şi normal deschis, sunt distribuiţi pe întreaga maşină. Limitatorii au rolul deiniţializare şi desfăşurare a cicluluitehnologic.

Avan ta j e : o fază nu începe până când nu se termină faza precedentă;simplitate constructivă.

Dezavan ta j e :

imposibilitateasuprapunerii fazelor; timp de lucru mare,ceea ce conduce la o productivitatescăzută.

Obse rva ţ i e :

Utilizare răspândită, lapeste 90% din sistemele de fabricaţie

automate reconfigurabile SFAR.De obicei, asocierea sistemelorelectrice cu cele hidraulice se fac pe ideea"nervi electrici şi muşchi hidraulici", adică partea electrică comandă, iar parteahidraulică execută. Sistemul prezentat înfig. 3.24 constă dintr-un circuit electric şi un sistem mecanic compus din arborele de

comandă a.c, antrenat cu mecanismul cuclichet RC.

Fig. 3.23

Fig. 3.24


54/122

Sisteme de automatizare rigide secvenţiale

Pentru construcţia camelor,ciclograma ciclului tehnologic fig. 3.25 stă la baza determinării formei sau profiluluicamelor k i. Camele au o rază maximă corespunzătoare acţionării sertăraşelor distribuitor şi o rază minimă corespunzătoare nestaţionării acestora.Forma curbei între aceste valori este

stabilită pe baza criteriului de lamecanisme.Pe axul aparatului de comandă se

găsesc came de comandă. Arborele decomandă este rotit periodic cu un unghideterminat cu ajutorul mecanismului cuclichet. Contactele 1, 2, ..., 5, normaldeschise, sunt ale releelor electromagnetice

(nedesenate în figură), comandate delimitatorii de cursă Ai , Bi ai organului delucru mobil OLMi acţionate de motorulhidraulic MHi.

Camele de comandă K i acţionează sertăraşul distribuitorului:

Poziţia arborelui de comandă estefixată cu ajutorul indexorului I, fig. 3.26.

i i 1SD MH OLM→ →

Fig. 3.25

Fig. 3.26


55/122

3.5.4 Sisteme de automatizare rigide mixte

Pentru exploatarea avantajeloroferite de sistemele temporale şi secvenţiale pot fi concepute schemecombinate ca în fig. 3.27.

Regăsim elementele specificesistemelor temporale (prezenţa motorului electric ME şi a aparatuluide comandă AC a cărui construcţie

permite suprapunerea fazelor) şi elemente specifice sistemelorsecvenţiale (prezenţa limitatorilor LCi ce sesizează încheierea secvenţelor ciclului tehnologic), în plus este fixatdiscul DC ai cărui opritori reglabili Oisunt plasaţi în funcţie dedesfăşurarea ciclului tehnologic.

Opritorii Oi acţionează asupracontactului Lo normal închis plasatpe circuitul de alimentare amotorului electric ME. Ei sunt astfelreglaţi încât să acţioneze asupra luiLo , în acelaşi moment cu limitatorulde cursă LC1 (O1 – LC1; O2 – LC2).

Fig. 3.27


56/122


57/122

3.5.6 Sisteme de automatizare cu fişe

Maşinile-unelte dotate cusisteme de automatizare cu fişe aupe panoul de comandă, un tablou cufişe, fig.3.30, pe care se programează fiecare fază a ciclului de lucru.

Programarea se face pentrufiecare fază prin închiderea unorcontacte electrice. Circuitul electric

se stabileşte prin introducerea uneifişe metalice (jak) în orificiul formatde două semi-bucăţi legate electric laconductorii orizontali şi verticali, fig.3.31.

Func ţ i i

p r og r ama te

: turaţii, avansuri, poziţie cap revolver (30-50).

Secvenţe : faze de lucru (50-100).Avan ta j e :

uşurinţa şi rapiditateaschimbării programului prinredistribuirea fişelor; pot să programeze un volum mare deinformaţii (30 funcţii x 50 secvenţe).

Fig. 3.30


58/122

3.5.7 Sisteme de automatizare cu comandănumerică (SCN)

În fig. 3.32 este prezentată oschemă de principiu a unui strungautomatizat cu comandă numerică.Mişcările de avans sunt realizate cuajutorul unor mecanisme şurub-piuliţă cubile, antrenate de servomotoarele pas cupas MX şi MZ, plasate in paralel cu săniile transversale şi longitudinale. Mişcarea

principală este realizată de un motorelectric de curent continuu MP cu turaţia reglabilă măsurată de traductorul TN.

Comanda maşinii revineechipamentului de comandă numerică ECN, care prelucrează datele şi informaţiile înregistrate pe bandă perforată şi le transmite maşinii

întreţinând un dialog informaţional cuacesta. Pe banda perforată suntcodificate toate instrucţiunile din fişa program piesă care conţine, după cum seştie, blocurile de instrucţiuni, funcţiile premergătoare G, adresele geometrice X, Y, Z, A, B, C adresele tehnologice S, F, T şi funcţiile auxiliare M.

Fig. 3.32


59/122

3.5.8 Automatizarea unei maşini de găurit

Fie de prelucrat în mod automat,

opt găuri din flanşa unei piese pe omaşină de găurit verticală cu montant,echipată cu o masă rotativă.

În fig. 3.33 se prezintă o schemă a maşinii de găurit, care după cum sevede, pentru a fi automatizată esteechipată cu elemente specifice decomandă secvenţială: cama de

comandă k 1 situată pe capul de găurit şi limitatorii de cursă LC1 , LC2 şi LC3 ,care prin poziţionare pe batiu vordetermina lungimea curselor în fazele AR, AT şi RR ale ciclului elementar degăurire; cama de comandă k 2 şi limitatorii de cursă LC4 şi LC5 pentruindexarea şi dezindexarea mesei,

cama de comanda k 3 pentru rotireamesei şi limitatorii periferici LCi (i=1...8) pentru rotirea mesei cu unpas unghiular, electromagnetul EMpentru cuplarea rotirii mesei şi camak 4 respectiv limitatorul LC6 , de oprire aciclului total.

Fig. 3.33


60/122

Cap. 4

• REGLAREA ŞI OPRIREA LA COTĂ


61/122

4.1. FENOMENELE OPRIRII LA COTĂ

Lanţul cinematic de generare(lcg) şi lanţul cinematic de avans(lca) acţionează (deplasează) elementul de lucru mobil şi elementul de gol al maşinii.Deplasarea se face pe lungimea l acursei, adică între o poziţie iniţială şi una finală cu o viteză dată. Pentru

atingerea vitezei de deplasare vd,elementul de lucru mobil trebuieaccelerat de la viteza nulă la vitezade regim.

În general, oprirea la cotă depoziţionare l, este dată de o camă K.

Odată construită şi încărcată va duce la erori de poziţionare ale

mesei ±ε diferite ca mărime şi sens,figura 4.1, din cauza variaţia timpului de apăsare a butonului şi ungerii variabile a ghidajului.

Fig. 4.1


62/122

Soluţii pentru rezolvarea problemei.

Introducerea buclei de reacţie înschema sistemului de comandă program SCP deschis, fig. 4.2. Astfeltraductorul buclei de reacţie controlează poziţia efectivă finală amesei, măsurând eroarea ±ε ,transmiţând un semnal proporţional comparatorului Cp. Acesta primeşte

din exterior lungimea cursei l şi intervine în funcţionarea mesei decâtatunci când lungimea efectivă esteegală cu lungimea de referinţă lef = lrf (ε = 0).

În acest moment,electromagnetul EM, decuplează cuplajul C întrerupând acţionarea

mesei de la lanţul cinematic.Dacă, datorită inerţiei, masadepăşeşte cota l cu +ε , traductorul TRsesizează şi transmite un semnalproporţional cu aceasta în comparatorcare la rându-i transmitediferenţialului o mişcare proporţională cu eroarea opusă -ε , care va acţiona

şurubul şi deci masa până la oprirea eila cota impusă.

Fig. 4.2


63/122

Soluţii pentru rezolvarea problemei.

În cazul automatizării maşinilor-unelte în funcţie de cursă, odeosebită importanţă prezintă problema preciziei de reglare a curseielementului mobil, folosind limitatoarele de cursă. Dacă limitatoruldeconectează motorul de acţionare a avansului unei maşini-unelte la sfârşitul cursei de lucru, atunci precizia dimensiunii piesei prelucrate depinde deconstrucţia limitatorului de cursă (LC), precizia de execuţie a opritorului O saucamei care acţionează asupra limitatorului de cursă (LC), precizia depoziţionare a opritorului şi camei.

Eroarea determinată de imprecizia executării comenzii, se reduceprin micşorarea vitezei de deplasare înainte de sfârşitul cursei de avans. Esteindicat ca la oprirea mişcării, motorul electric să fie decuplat de restul lanţului cinematic (cu ajutorul cuplajelor sau ambielajelor).

Opritorii mecanici rigizi sunt came de impuls care au rolul ca după uninterval de timp, determinat de lungimea cursei, să acţioneze asupralimitatorului, care la rându-i va transmite o comandă.

Traductorii TR din construcţia sistemelor de comandă programsecvenţiale SCPS cu opritori mecanici rigizi sunt de tipul camă de impuls-limitator de cursă (Ci-LC), care controlează numai poziţia finală a cursei(traductori de poziţie) şi funcţionează în sistemul de numeraţie zecimal.

Comparatorul Cp este de tip relee bipoziţionale cu contacte. Anclanşarea releelor exprimă deplasarea săniei, declanşarea lor exprimă întreruperea mişcării săniei simultan cu frânarea bruscă a mişcării în lanţul cinematic.

4 2 REGLAREA ŞI OPRIREA LA COTĂ CU


64/122

4.2 REGLAREA ŞI OPRIREA LA COTĂ CUOPRITORI MECANICI (RIGIZI)

Opritorii mecanici fig. 4.3 sefixează pe ghidajele maşinii-uneltesau în canale corespunzătoare. Încorpul lor se află un cap opritor carepermite reglarea fixă a opritorului,putând fi prevăzut şi cu filetmicrometric. O contrapiuliţă asigură blocajul şurubului opritor în poziţia

reglată.Oprirea mişcării. Formareacontactului dintre tampon, reglabilsau nu, fixat pe sanie şi şurubul opritor implică decuplarea lanţului cinematic respectiv (manual sauautomat).

Oprirea automată. În scopul

opririi automate se folosescmecanisme corespunzătoare decomandă incluse în lanţul cinematicde avans. Dacă sania este acţionată hidraulic, oprirea la cotă esteacţionată hidraulic, oprirea la cotă cuopritori mecanici provoacă creşterea presiunii la motorul hidraulic peste

presiunea maximă admisibilă.

Fig. 4.3

REGLAREA ŞI OPRIREA LA COTĂ CU


65/122

REGLAREA ŞI OPRIREA LA COTĂ CUOPRITORI MECANICI (RIGIZI)

Pentru a înlătura neajunsulapariţiei eforturilor ridicate ce apar în elementele mecanismului de avans în momentul contactului cu opritorulrigid, se foloseşte un limitator decursă care deconectează motorulelectric cu câteva fracţiuni de "mm" înainte ca organul de lucru mobil să

ajungă la opritor, mişcarea până laopritor, realizându-se în virtuteainerţiei, figura 4.4.

În momentul când organulde lucru mobil întâlneşte opritorulrigid O, se închide circuitul înfăşurării secundare a transformatorului,conectându-se astfel bobina releului

RI. Contactele acestuia, se folosescpentru deconectarea motoruluielectric sau a cuplajului C.

Fig. 4.4

O i l tă it i fi ţi l


66/122

Oprirea la cotă cu opritori fixaţi pe organulde lucru mobil.

Oprirea la cotă cu opritori fixaţi pe organul de lucru mobil.Pentru a evita şocul în

momentul fixării poziţiei finale, estenecesar ca viteza de deplasare să fiemicşorată înainte de fixareafixatorului F în locaş fig. 4.5. Pentruaceasta, opritorul O de pe organul de

lucru mobil acţionează mai întâiasupra limitatorului LC1 care comută motorul electric pentru o turaţie maimică. În momentul când fixatorul F aintrat în locaş sub acţiunea arcului,tija fixatorului acţionează asupralimitatorului LC2 , care deconectează motorul de la reţea. Pentru a scoate

fixatorul din locaş, se conectează înfăşurarea electromagnetului EM.

Fig. 4.5

4 3 REGLAREA ŞI OPRIREA LA COTĂ CU


67/122

4.3. REGLAREA ŞI OPRIREA LA COTĂ CULIMITATORI ELECTRICI

Limitatorii electrici, constaudin blocuri de micro- întrerupători, montaţi fie pe batiu, fie pe sanie, înfaţa canalelor elementului în care sefixează camele de impuls Ci. reglareaconstă în montarea camelor deimpuls în canalele corespunzătoare, la o distanţă egală cu lungimea

cursei în faza respectivă, faţă de unpunct fix.Oprirea la cotă constă în

coincidenţa poziţiei camei Ci cucontactul corespunzător. Mărimea preciziei opririi la cotă se poateobţine prin folosirea limitatorilordubli. Primul comandă reducerea

vitezei de avans (de poziţionare) lacirca 10 mm/min, iar cel de-al doileacomandă oprirea la cotă, asigurând oprecizie a opririi la cotă de ordinul0,02 - 0,05 mm. Fixarea limitatorilorpentru următorul ciclu de mişcări, fig. 4.6 este prezentat în figura 4.7. Fig. 4.7

Fig. 4.6

4.4 PROGRAMAREA COMBINATĂ A


68/122

PARAMETRILOR TEHNOLOGICI CÂT ŞI ACURSELOR

Programarea lungimilorcurselor longitudinale ale unei sănii se face pe port-programul de tiptambur port-opritori la cotă TO, fixatpe axul tamburului portsculă (caprevolver CR) fig. 4.8. Numărul decanale şi deci numărul de opritori depe tamburul port-opitori este egal cu

numărul de locaşuri de scule alcapului revolver, fiecărui locaş descule corespunzându-i un canal şi deci un opritor. Prin aducerea uneiscule în poziţia de lucru se aducesimultan şi opritorul pentru lungimeacursei respective. După oprirea lacotă, sania se deplasează spre

dreapta, are loc rotirea automată acapului revolver.Programarea turaţiilor,

avansurilor şi sensurilor de rotaţie aarborelui principal se face pe port-programul tip tambur port-came deimpuls TC fixat pe axul disculuiportscule (capul revolver), solidar cu

tamburul port-opritori.

Fig. 4.8

4 5 VARIANTE CONSTRUCTIVE PENTRU


69/122

4.5 VARIANTE CONSTRUCTIVE PENTRUFIXAREA CAMELOR ŞI CONTACTORILOR

În figurile 4.9 - 4.15 suntprezentate câteva varianteconstructive pentru fixarea camelorşi contactorilor.

Varianta 1, fig. 4.9, cu camă de impuls Ci fixată, solidară cu batiuliar contactorul CTR i se deplasează odată cu sania maşinii-unelte cu care

este solidar. Varianta 2, fig. 4.11, cucontactorul CTR i fix, solidar cu batiul,iar opritorul Oi se deplasează odată cu sania maşinii-unelte cu care estesolidar. Se utilizează la comandameselor şi capetelor de forţă alemaşinilor-unelte agregat pentru

cicluri compuse, fig. 4.10.Numărul de contactori dintr-un bloc, deci numărul de came deimpuls Ci este egal cu numărul defaze de lucru ce pot fi programate,iar numărul de grupuri de opritorieste egal cu numărul de parametriprogramaţi.

Fig. 4.9

Fig. 4.10

VARIANTE CONSTRUCTIVE PENTRU


70/122

VARIANTE CONSTRUCTIVE PENTRUFIXAREA CAMELOR ŞI CONTACTORILOR

Varianta 3, fig. 4.12, pentrucomanda capului de forţă pentrurealizarea unor cicluri de lucru pas cupas (în repetiţie, fig. 4.13). Acestsistem este utilizat la prelucrareagăurilor adânci când se impuneeliminarea aşchiilor. Numărul de feţe

ale tamburului este egal cu numărul fazelor. La sfârşitul fiecărei fazetamburul se roteşte cu un unghi dat.Pe fiecare faţă se află câte un opritorcu care se comandă: deplasări liniare, avansuri rapide şi retragerirapide, rotirea tamburului.

Fig. 4.11

Fig. 4.12 Fig. 4.13

VARIANTE CONSTRUCTIVE PENTRU


71/122

VARIANTE CONSTRUCTIVE PENTRUFIXAREA CAMELOR ŞI CONTACTORILOR

Varianta 4, fig. 4.14 variantă de montare a limitatorului de cursă, încazul când elementul mobil trebuie să se rotească cu un unghi oarecare dat.Dacă unghiul cu care trebuie să serotească axul elementului mobildepăşeşte 360 grade, axul este legat deaparatul de comandă (tambur) prin

intermediul unei transmisii D1/D2demultiplicatoare fig. 4.15.În canalele tamburului se fixează came,care după rotirea aparatului decomandă AC cu un anumit unghi,acţionează asupra unuia dinlimitatoarele de cursă LCi.

Soluţia cu aparat de comandă se foloseşte uneori şi în cazul mişcării rectilinii când montarea limitatorului decursă LC pe traiectoria elementuluimobil este interzisă. De asemenea, seutilizează şi pentru curse mici când peparcursul ei trebuie să se acţioneze cumai multe limitatoare de cursă sau cândse cere o comandă centralizată.

Fig. 4.14

Fig. 4.15


72/122

Cap. 5

• FUNCŢIILE CIRCUITELOR DEAUTOMATIZARE ELECTRICĂ

HIDRAULICĂ PNEUMATICĂ ŞI

ELECTRONICĂ

5 1 AUTOMATIZAREA ÎN FUNCŢIE DE


73/122

5.1 AUTOMATIZAREA ÎN FUNCŢIE DECURSĂ

Automatizarea în funcţie decursă, constă în conectarea,deconectarea şi inversarea sensuluimişcării unui organ de lucru mobil almaşinii în momentul când acesta aajuns într-un anumit punct al curseisale. Se realizează cu ajutorul unuicircuit de comandă automată.

Varianta electrică. Conectareaşi deconectarea motorului electric deacţionare se realizează cu ajutorulunui circuit de comandă automată, care are ca element de comandă EC,un contactor cu contacte (normaldeschis ND sau normal închis NÎ)introduse în circuitul de alimentare al

motorului electric respectiv, figura5.1.Ciclul de mişcări: deplasare

spre stânga a mesei M; schimbareasensului de deplasare în momentulcând masa M a ajuns în punctulextrem stânga al cursei; deplasarespre dreapta; oprirea mesei în poziţia

extremă dreapta a cursei sale.

Fig. 5.1

AUTOMATIZAREA ÎN FUNCŢIE DE CURSĂ


74/122

AUTOMATIZAREA ÎN FUNCŢIE DE CURSĂ

Re ma r c ă :

Limitatoarele de cursă servesc

pentru rezolvarea celor mai variate problemede automatizare în funcţie de cursasubansamblurilor maşinii-unelte.

Să presupunem că la apăsarea butonuluide pornire P al maşinii-unelte, cei 2electromagneţi EM, trebuie să executeurmătorul ciclu de mişcări, figura 5.2:- A, se deplasează din poziţia 1 în poziţia 2, se

opreşte;- B, se deplasează din poziţia 3 în poziţia 4, seopreşte;- A, se deplasează din poziţia 2 în poziţia 1, seopreşte;-B, se deplasează din poziţia 4 în poziţia 3, seopreşte.

Pentru rezolvarea problemei semontează limitatoarele de cursă LC1 , LC2 , LC3 ,LC4 în punctele 1, 2, 3, 4 şi motoarele electricereversibile ME1 , ME2.

Schema de comandă şi acţionare careasigură realizarea automată a acestui ciclu esteprezentată în figura 5.3.

Fig. 5.2

Fig. 5.3


75/122

Î


76/122

5.2 AUTOMATIZAREA ÎN FUNCŢIE DE TIMP

În timpul funcţionării maşinii-unelte, de multe ori aparenecesitatea ca între două fazeconsecutive ale ciclului de lucru să serealizeze o pauză.

Exemp lu :

La sfârşitul cursei deavans scula va trebui să rămână untimp în această poziţie, pentru a

asigura o bună calitate a suprafeţelor prelucrate. Circuitele deautomatizare în funcţie de timp au caelement principal releul de timp.

Varianta electrică. Considerăm un organ de lucru mobil care trebuiesă realizeze următorul ciclu demişcări, figura 5.5: deplasare din

poziţia 1 în poziţia 2; rămânere înpunctul 2 pentru un anumit timp; întoarcere din poziţia 2 în poziţia 1.Schema de comandă care asigură realizarea în mod automat al acestuiciclu de mişcări este prezentată înfigura 5.6.

Fig. 5.5

Fig. 5.6

5 3 AUTOMATIZAREA ÎN FUNCŢIE DE


77/122

5.3 AUTOMATIZAREA ÎN FUNCŢIE DESARCINĂ

Constă în conectarea saudeconectarea mişcării organului delucru mobil în momentul când efortuldin circuitele cinematice deacţionare, presiunea din circuitelehidraulice sau curentul din circuitelede acţionare electrică a atins oanumită valoare.

Ut i l i za re : Mecanisme la careeste necesar controlul efortului:- mandrinele electrice pentru

prinderea pieselor;- mecanismul de strângere a

coloanei maşinilor de găurit.La protecţia circuitelor

electrice şi hidraulice de acţionare. Varianta electromecanică. În

figura 5.7 se prezintă un sistem deautomatizare în funcţie de sarcină învariantă electromecanică.

Semnalul de comandă este denatură electrică şi apare în momentulcând efortul în circuitul mecanic al

maşinii-unelte atinge valoareaprestabilită.

Fig. 5.7

Este învinsă forţa arcului şi semi-

cuplajul SCM se deplasează sprestânga desfăcând cuplajul.De asemenea, prin această

deplasare, este rotită pârghia P, careacţionează limitatorul de cursă LC, laieşirea căruia apare semnal decomandă.

Î Ă


78/122

AUTOMATIZAREA ÎN FUNCŢIE DE SARCINĂ

Varianta hidraulică. La executareaunui proces tehnologic pe maşini-unelte modificarea sarcinii la carelucrează motoarele hidraulice deacţionare are loc în momentulterminării cursei în gol (de apropierea sculei de poziţia de lucru) şi la începerea retragerii rapide a sculei.

La mersul în gol este necesară oforţă mică, şi o viteză de deplasaremare, iar la mersul în sarcină, vitezade deplasare este mică şi sarcina lacare lucrează motorul hidraulic estemare.

În figura 5.8 se prezintă schemade automatizare hidraulică care

asigură modificarea automată aacestor parametri după cum estenecesar.

Cursa de gol: SD

În timpul acestei curse, pompa P2 nu funcţionează la presiunea sanominală, ci la o presiune mai mică.

2

1

P 1 4;

P 5 SS 3 4;

− −

− − − −

Fig. 5.8

Â Ă Ă


79/122

5.4 AUTOMATIZAREA FRÂNĂRII MIŞCĂRII

Ob iec t i ve : Întreruperea aproape momentană a mişcării elementuluimobil sub acţiunea semnalului de comandă; încetinirea mişcării organuluimobil, care continuă să primească mişcare de la sursa de energie (deexemplu: la inversarea mişcării organului mobil; la sfârşitul cursei dedeplasare în gol a săniilor, suporţilor).

Frânarea mişcării se poate realiza:• mecanică - cu frâne electromagnetice;• electrică - frânarea în contracurent - prin inversarea a două faze de

alimentare;- frânarea dinamică - prin deconectarea înfăşurării motorului electric de la reţeaua de curent alternativ şi conectarea sa la curent continuu;

• hidraulică - prin micşorarea debitului de ulei admis în camera de lucrua motorului hidraulic de acţionare (se introduce un drosel pecircuitul de alimentare);

- prin crearea unei contrapresiuni pe conducta de evacuaredin hidromotor se introduce în circuitul de evacuare osupapă normal deschisă.

În momentul necesar droselul sau supapa îşi micşorează secţiunea prinacţiunea unei came sau prin alt procedeu.

5.5 AUTOMATIZAREA DIVIZĂRII MIŞCĂRII


80/122

ELEMENTELOR MOBILE ALE MAŞINILOR -UNELTE

Divizarea poate fi:• unghiulară , (când organul mobil seroteşte cu un unghi determinat);• continuă;• intermitentă (se realizează prinlegarea periodică a lanţurilor cinematice de divizare automată lasursa de acţionare).

Dispozitivele care realizează această divizare sunt prevăzute cumecanisme cu cruce de Malta. Pentru aasigura şi păstra poziţia obţinută prindivizare se introduce în lanţul cinematic de divizare un dispozitiv defixare, cu unul sau două indexoare.Locaşurile în care intră indexoarele,precum şi feţele indexoarelor, trebuiesă aibă feţe prismatice.• liniară (când organul mobil estedeplasat cu o mărime determinată).

Divizarea cu ajutorul motoarelorhidraulice auxiliare, figura 5.9, dă posibilitatea unei totale independenţe a

circuitului de divizare automată.

Fig. 5.9

5 6 AUTOMATIZAREA STRÂNGERII ŞI


81/122

5.6 AUTOMATIZAREA STRÂNGERII ŞIDESFACERII SEMIFABRICATELOR

În cazul prelucrărilor mecanice,timpul consumat cu prinderea şi desprinderea pieselor în/dindispozitiv are o pondere însemnată întimpul normat pentru fiecareoperaţie.

Procesul de fixare-eliberareconstă în aşezarea semifabricatului

orientat în dispozitivul de prindereuneori reorientarea lui, fixareasemifabricatului şi eliberareaacestuia la momentul stabilit deprocesul tehnologic.

Condiţiile principale pe caretrebuie să le îndeplinească dispozitivele de fixare-eliberare sunt:

siguranţa fixării pentru abaterileadmisibile ale dimensiunilorsemifabricatelor; asigurarea precizieifixării; timp minim posibil de fixare-eliberare; simplitatea comenzii şi posibilitatea automatizării ei;

În figura 5.10 este prezentată schema unui lanţ cinematic cu

închidere rigidă.

Fig. 5.10

AUTOMATIZAREA STRÂNGERII ŞI


82/122

AUTOMATIZAREA STRÂNGERII ŞIDESFACERII SEMIFABRICATELOR

Pentru strângerea automată asemifabricatelor care se rotesc se folosescmandrinele de toate tipurile: mandrine cu bucşe elastică, mandrine cu bacuri. Mandrinele cubucşe elastică sunt utilizate pentru prindereapieselor în general circulare, cu diametru relativmic, pe strungurile automate şi semiautomatemono şi multiaxe.

Mandrinele cu bucşă elastică pot fi: cu condirect , figura 5.11/a; cu con invers , figura5.11/b; cu con invers şi reazem în faţă figura5.11/c. Cama k, prin intermediul pârghiei P,deplasează tija de strângere TS care acţionează asupra bucşei elastice de strângere BS,realizând strângerea barei.

Bucşele elastice se construiesc cu

suprafeţele de strângere netede pentru forţe mici şi striate pentru forţe mari. În funcţie desemifabricat bucşele pot fi cu 3 sau 4 fălci.

Pentru mecanismul cu con direct, valorilecoeficientului de frecare sunt: µ = 0,2 - 0,3pentru suprafeţe netede; 0,35 - 0,4 când suntcanale inelate pe bacurile bucşei; 0,5 - 0,6când apare reţea; 0,8 - 1 reţea cu dinţi ascuţiţi.

AUTOMATIZAREA STRÂNGERII ŞI


83/122

AUTOMATIZAREA STRÂNGERII ŞIDESFACERII SEMIFABRICATELOR

Calculul forţei de acţionare S abucşei elastice şi a mecanismelor îngeneral se concepe pentru fiecarecaz în parte, în funcţie departicularităţile constructive. Pentrumecanismul de strângere cu coninvers şi reazem în faţă, forţa deacţionare S, în funcţie de fo

Curs Apsp Tcm IV 2015

Documents

Transcript of Curs Apsp Tcm IV 2015