44
К основным технологическим операциям ковки в ООО «РЕФЛЕКС»
относятся такие операции как осадка и прошивка. Технологический процесс
осадки направлен на уменьшения высоты заготовки при увеличении ее
площади и поперечного сечения. Для выполнения осадки производится
осаждение заготовки между плитами.
Технологический процесс протяжки предусматривают удлинение
заготовки за счет уменьшения площади поперечного сечения.
Протяжка производится последовательным ударом или нажатием на
отдельные участки заготовки, которые примыкают один к одному, с подачей
заготовки вдоль оси их поворотом на угол 90 градусов. При этом каждое
нажатие приводит к уменьшению высоты сечения, увеличению длины и
ширины заготовки. Протяжка применяется не только для получения поковок,
имеющих удлиненную ось, но и в процессах чередования с осадкой.
В ООО «РЕФЛЕКС» протяжка имеет различные разновидности, среди
которых следует отметить протяжку с отправкой. При выполнении этого
технологического процесса производится увеличение наружного и
внутреннего диаметра в кольцевой заготовке за счет уменьшения толщины
стенок.
В этом случае заготовка опирается на внутреннюю поверхность,
которая установлена на подставках с последующей деформацией между
отправками. Процесс прошивки предусматривает создание в заготовке
полостей за счет вытеснения металла.
Технологический процесс гибки в ООО «РЕФЛЕКС» основан на
предании заготовке определенного контура. За счет выполнения этого
процесса получают угольники, кронштейны, крючки. Он сопровождается
искажением первоначального вида заготовки и уменьшением площади с
последующей утяжкой.
45
Технологический процесс ковки в ООО «РЕФЛЕКС» предусматривает
подготовку исходного материала, нагрев металла перед ковкой, собственно
выполнение ковки и отделку.
На основании выполненного анализа технологических процессов в
ООО «РЕФЛЕКС» можно сделать выводы, что в настоящее время не
автоматизированными являются процессы металлообрабатывающего
производства.
Выводы по главе 2
После проведенного анализа автоматизированной системы управления
технологическим процессом ООО «РЕФЛЕКС» были выявлены недостатки в
недостаточном уровне автоматизации процессов металлообрабатывающего
производства.
Исследования показали, что автоматизированными процессами
являются технологические процессы термической резки за счет
использования ЧПУ INCUT CNC-1530T, автоматической формовки с
использованием автоматов КОРСТ АВС 2 и автоматических формовочных
линий ДИСМАК.
46
ГЛАВА 3. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА ООО
«РЕФЛЕКС»
3.1 Выбор оборудования для автоматизации
Для автоматизации технологических процессов
металлообрабатывающего производства в ООО «РЕФЛЕКС» предлагаем
внедрить токарный станок GTD 4000. Он позволит автоматизировать
процессы токарно-шлифовальной и фрезерно-сверлильной обработки
металла. Внедрение ЧПУ станка GEORG GTD 4000 позволит увеличить
производительность труда, за счет входящей в его состав подвижной кабины
с наблюдением для обслуживающего персонала [36].
Внешний вид ЧПУ станка GEORG GTD 4000 приведен на рисунке 20.
Рисунок 20 – Внешний вид ЧПУ станка GEORG GTD 4000
Многофункциональность ЧПУ станка GEORG GTD 4000
обеспечивается за счет передней бабки, планшайбы, суппорта с держателем
инструмента, держателя инструмента, интегрированного вертикально-
фрезерного суппорта, станины и электрического оборудования.
47
Технические характеристики станка ЧПУ GEORG GTD 4000
приведены в таблице 2.
Таблица 2
Технические характеристики станка ЧПУ GEORG GTD 4000
Параметр
Значение
Расстояние между центрами
15 мм
Максимальный диаметр ротора
турбины
4000 мм
Минимальный диаметр подшипника
250 мм
Максимальный диаметр
подшипника
2007 мм
Масса ротора турбины
300 т
Передняя бабка ЧПУ GEORG GTD 4000 представлена в виде мощного
главного приводного двигателя, позволяющего выполнять регулирование
частоты вращения. Переключение ступеней редуктора передней бабки
является электромеханическим, с обеспечением частоты вращения главной
оси редуктора 0,34 об/мин.
Планшайба ЧПУ GEORG GTD 4000 прикреплена на главной оси с
использованием цилиндрических болтовых шрифтов. Для перемещения
планшайбы используется трехфазный тормозной двигатель. Передача усилия
к зажимным кулачкам осуществляется с помощью зажимных винтов и
силового крепления.
Основные составляющие электрического оборудования ЧПУ GEORG
GTD 4000 включают:
- главный приводной двигатель передней бабки, имеющий тиристорное
управление (степень защиты IP54);
- двигатели для подачи (степень защиты IP65);
- вспомогательные приводы и распределительный шкаф, включающие
в свой состав программируемую адаптивную систему управления;
- панели управления с пультом и в режиме наладки.
48
В состав ЧПУ GEORG GTD 4000 входит система числового
программного управления Simulink 8D, которая позволяет реализовать
сложные задачи обработки и демонстрировать высокий уровень
динамичности. Модули NCU объединены в задачи автоматического
управления ЧПУ GEORG GTD 4000, также коммуникации установлены в
каркас.
В основе системы программирования станка ЧПУ GEORG GTD 4000
находится модульный принцип управления, основанный на Simulink 840D.
Он позволяет выполнять управлять одновременно 30 процессами.
Максимальное использование позволяет поддерживать 200 каналов в каждой
группе.
При этом каждый канал имеет собственную группу режимов. За счет
примирения Simulink 840D можно обеспечить защиту станков, а также
использовать сертифицированные функции защиты. Панель управления
Simulink 840D приведена на рисунке 21.
Рисунок 21 – Панель управления Simulink 840D
Как видно из рисунка 21 оператор может использовать цифровой
дисплей и выполнять управление и программирование за счет клавиш.
49
К Simulink 840D существует возможность подключения следующих
компонентов:
- панели оператора с PCU или модуля ММС и станочного пульта
SIMATIC OP7/OP17;
- кнопочного пульта РР 031-МС;
- ручного пульта управления BHG B-MPI;
- ручного терминала SINUMERIC HT 6;
- ручного программируемого устройства PHG MPI;
- ручного мини-пульта и периферии SIMATIC S7-300;
- простого периферийного модуля EFP.
Simulink 840D позволяет выполнять управления 31 шпинделями. Его
максимальное использование позволяет поддерживать до 10 каналов на
каждую группу, а также работать с различными каналами. При этом каждый
из каналов может иметь свою группу режимов работы.
За счет использования Simulink 840D ООО «РЕФЛЕКС» может
использовать сертифицированные функции защиты.
На станке ЧПУ GEORG GTD 4000 необходимо устанавливать
электрооборудование. При этом необходимо учитывать функции, размеры и
габариты станка, специфику обрабатываемых деталей и нагрузки. Одной из
важных частей станка является двигатель, задающий главное движение. В
качестве двигателя в станке ЧПУ используется двигатель постоянного тока
357kw.
Принципиальная электрическая схема главного привода ЧПУ GEORG
GTD 4000 приведена в приложении А.
Для управления станком ЧПУ GEORG GTD 4000 предлагаем
использовать SCADA-систему КРУГ, которая отличается высокой
надежностью, модульностью, глубокой интеграцией. В состав SCADA-
системы входит среда программирования контроллеров.
50
Для получения данных с ЧПУ GEORG GTD 4000 в состав SCADA-
системы КРУГ входят:
- библиотека драйвера верхнего уровня и нижнего уровня;
- OPS-клиент, который позволит обеспечить информационный обмен
со станком ЧПУ GEORG GTD 4000;
- внутренние высокоскоростные каналы связи для организации
информационного обмена со станком средства импорта данных;
- средства для разработки пользовательских драйверов SDK.
Характеристика основных модулей среды исполнения SCADA-системы
КРУГ приведена в таблице 3.
Таблица 3
Характеристика основных модулей среды исполнения SCADA-
системы КРУГ
Модуль
Описание
Сервер баз данных
Позволит обеспечить выполнение функций по
обработке переменных баз данных, вводить
оперативные тренды, обрабатывать события
Сервер архивной
базы данных
Позволит выполнение функций по хранению и
обработки событий, печатать документы, организовать
информационный обмен со станком ЧПУ
Просмотр архивов
Модуль, который позволит создать доступ к различным
архивам трендов и протоколов событий
Сервер ввода и
вывода данных
Позволит организовать связь с составляющими станка
ЧПУ через подключаемые драйверы
Сервер событий
Позволяет сформировать сообщения из событий,
которые отобраны с применением фильтра
Межсерверный
доступ
Применяется для отображения обобщенной звуковой
сигнализации с сервера баз данных
Графический
интерфейс
Предназначен для обслуживающего персонала.
Пользователь сможет вносить изменения в работу
станка ЧПУ
Кроме перечисленных компонентов в состав SCADA-системы КРУГ
входит модуль «Зеркалирование БД», который позволит регулярно
осуществлять резервное копирование в режиме реального времени.
К основным функциям SCADA-системы КРУГ будут относиться:
- выполнение контроля технологических параметров;
51
- обнаружение и сигнализация отклонений параметров;
выполнение функции автоматического регулирования и
дистанционного управления;
- формирование и выдача персоналу отчетов о работе станка и
выполнение его диагностики.
Для конфигурирования SCADA-системы КРУГ необходимо
использовать меню «Администратор», в котором можно описать функции и
группы доступа, права доступа обслуживающего персонала.
В системе существует возможность организации до 64 функций
доступа к базе данных с распределением по группам пользователей. Окно с
функциями доступа приведено на рисунке 22.
Рисунок 22 – Окно с функциями доступа SCADA-системы КРУГ
Как видно из рисунка 22, в SCADA-системе КРУГ можно настроить
функции по управлению прибором, организации передачи данных по
каналам связи, установки технологических защит.
52
3.2 Программирование станка ЧПУ GEORG GTD 4000
Выполним разработку основных алгоритмов для программирования
станка ЧПУ GEORG GTD 4000. В дальнейшем ООО «РЕФЛЕКС» может их
использовать в процессах эксплуатации станка.
При программировании станка необходимо использовать нулевые
точки. Пример задания нулевых точек для выполнения обработки заготовки
на станке ЧПУ GEORG GTD 4000 приведен на рисунке 23.
Рисунок 23 - Пример задания нулевых точек для выполнения
обработки заготовки на станке ЧПУ GEORG GTD 4000
Приведем пояснение к указанным точкам, которые необходимо
учитывать при программировании станка ЧПУ GEORG GTD 4000. Нулевая
точка станка М, ее установление происходит производителем, она не
изменяется. При выполнении операций фрезерования в этой точке будут
устанавливаться начальные координаты станка. В случае токарной обработки
53
металла – точка будет задаваться на поверхности упора переднего конца
шпинделя;
Нулевая точка детали W, ее называют нулевой точкой программы. Она
может быть выбрана свободно и при выполнении операций фрезерования она
может быть расположена там, где можно задать различные размеры. При
токарной обработке нулевая точка детали будет всегда размещена на оси
вращения или на торцевой поверхности;
В свою очередь, референтная точка R будет использоваться для
обнуления измерительной системы, а исходная точка инструментального
суппорта Т, будет позволять выполнять отладку с помощью предварительно
установленных инструментов. Используемые на рисунке длины L и Q,
которые будут относится к расчетным значениям инструмента и вводится в
память станка ЧПУ.
В станке ЧПУ GEORG GTD 4000 инструмент, как правило,
устанавливается параллельно осям, которые выравниваются под прямым
углом друг к другу. При выполнении операции фрезеровки основной осью
выступает ось Z в (G17), что видно из рисунка 24.
Рисунок 24 – Координация операций фрезеровки по оси Z
При выполнении токарных операций инструмент устанавливается
параллельно главным осям, которые находятся под прямым углом друг к