KATEDRA BUDOWY MASZYN

Zautomatyzowane maszyny i systemy wytwarzania

SPRAWOZDANIE

TEMAT: Zintegrowane gniazdo obróbcze FMS

Rok akademicki: 2005/06

Wydział: Mechaniczny technologiczny

Kierunek: Automatyka i Robotyka

Grupa dziekańska: IV

Sekcja:

1.

2

3. 4. 5.

1. Podstawowe pojęcia

Mechanizacja - zastępowanie pracy ludzkiej pracą wykonaną przez maszyny i urządzenia z wykorzystaniem energii mechanicznej

Automatyzacja - zastępowanie ręcznych czynności prowadzenia, kierowania, sterowania, procesów technologicznych czynnościami samoczynnymi bez bezpośredniego udziału człowieka

PEŁNA (wszystkie czynności związane z prowadzeniem obróbki), MECHANICZNA (sprzętowa, twarda),

KOMPUTEROWA (programowa, miękka) występuje przy maszynach sterowanych numerycznie.,

CZĘŚCIOWA (obejmuje jedynie wybrane czynności)

2. Elastyczna automatyzacja

Elastyczna automatyzacja wytwarzania (EAW) w procesach obróbki skrawaniem obejmuje elastyczną automatyzację środków (określoną zakresem możliwych do wykonania zabiegów obróbkowych), procesów technologicznych (łatwość zmiany narzędzi i oprzyrządowania oraz kolejności wykonywania operacji), zakresu produkcji (opłacalność zarówno dla jednostkowej, jak też seryjnej) oraz elastyczność rozwoju (możliwość łatwej rozbudowy celem realizacji nowych zadań).

Zautomatyzowane elastyczne środki wytwórcze można podzielić na trzy podstawowe grupy:

1. Zautomatyzowane elastyczne pojedyncze maszyny i urządzenia (obrabiarki sterowane numerycznie, centra obróbkowe, ASO).

2. Zautomatyzowane elastyczne systemy maszyn i urządzeń (elastyczne gniazda, systemy oraz linie obróbkowe).

3. Zautomatyzowane elastyczne wydziały i zakłady.

Podstawowe cechy elastycznej automatyzacji wytwarzanie w procesach obróbki skrawaniem:

• obrabiarki i oprzyrządowanie

• uniwersalność

• przezbrajalność

• układy sterowania (CNC, NC)

• dołączenie do systemów wyższego rzędu

• wielkość produkcji

• różne wielkości partii produkcyjnych

• kolejność operacji

• wybór kolejności operacji, przejmowanie zadań przez inne maszyny, np. w przypadku awarii maszyny

• wyrób

• podobieństwo technologiczne

• technologia grupowa

• rozwój

• modułowość

• możliwość rozbudowy systemu

3. Obrabiarki sterowane numerycznie

Obrabiarki NC jest specjalnie sterowaną obrabiarką do której dołożono sterowanie numeryczne.

Charakterystyczne cech obrabiarek sterowanych numerycznie:

• w każdej osi istnieją niezależne napędy

• w każdej osi układ pomiaru położenia lub przemieszczenia, będący w sprzężeniu zwrotnym ze sterowaniem numerycznym

• wysoka sztywność, stosowanie technik bezluzowych

• silnik o bezstopniowej regulacji prędkości i o dużej rozpiętości prędkości obrotowej i posuwu

• napędzane narzędzia co pozwala wykonywać również operację frezowania

• magazyny narzędzi z ich automatyczną wymianą

• możliwość automatycznej wymiany przedmiotu

• specjalne konstrukcje zapobiegające rozszerzalności cieplnej w wyniku zalegania wiórów np. na prowadnicach

Zalety i wady obrabiarek sterowanych numerycznie.

Zalety:

• uniwersalność (frezowanie, wytaczanie, wiercenia)

• możliwość wytwarzania przedmiotów, których nie można wykonać na obrabiarkach konwencjonalnych

• czas obróbki

• brak potrzeby zatrudniania wykwalifikowanej obsługi

• bezstopniowa zmiana prędkości

• bardzo wysoka dokładność obróbki (nawet rzędu μm) :

• bezluzowość

• sztywność

• odporność na drgania

• możliwość kontroli wymiarów

Wady:

• koszt

• każdorazowa zmiana programu (długi proces)

• konieczność zatrudnienia fachowego serwisu

W dzisiejszych czasach szybko zmienia się popyt na wyroby co zmusza producentów do częstego przeprofilowania produkcji. Również rosnąca oferta rynkowa powoduje skrócenie cyklu życia wyrobów. Przez to dąży się do skrócenia cyklu produkcyjnego, zmniejsza się serie produkcyjne kosztem zwiększonej oferty asortymentowej. Dąży się do lepszego wykorzystania możliwości produkcyjnych maszyn i urządzeń technologicznych. Powyższe czynniki świadczą o tym, że automatyzację nie trzeba, a nawet nie należy stosować tylko do produkcji wielkoseryjnej.

DNC (Direct Numerical Control) jest sterowaniem nadrzędnym dotyczącym wielu maszyn i urządzeń, podstawową funkcją DNC jest rozdysponowanie i przechowywanie programów technologicznych do poszczególnych odbiorców (np. obrabiarek NC i CNC)

4. Automatyczne stacje obróbkowe (ASO).

ASO jest samodzielną jednostką wytwórczą. W jej skład wchodzi centrum obróbkowe wraz z niezbędnymi urządzeniami transportowymi, magazynowymi, sterującymi i kontrolnymi. Zapewniają one automatyczną pracę stacji wyznaczonej partii przedmiotów jednakowych. Odbywa się to bez stałej obecności operatora.

5. Elastyczne gniazdo obróbkowe (EGO).

EGO to zbiór elastycznych obrabiarek NC lub CNC dobranych odpowiednio do przydzielonych im zadań. Oprócz obrabiarek w skład EGO wchodzą urządzenia transportowe łączące wszystkie elementy EGO, mogą również wchodzić urządzenia myjące i pomiarowe. Elastyczne gniazdo obróbkowe

Jest spotykane również pod nazwą FMM (fleksible manufacturing modul), które definiuje się jako zbiór wielu obrabiarek uzupełniających się, oraz urządzeń myjących, suszących, urządzeń do obróbki cieplnej często także stacjami montażowymi. Do podstawowego wyposażenia EGO wchodzi również zintegrowane sterowanie komputerowe, oraz połączenie siecią LAN z centralnym komputerem.

6. Elastyczny system obróbkowy (FMS).

Jest to zestaw wielu zautomatyzowanych stanowisk obróbkowych, w taki sposób, że na poszczególnych stanowiskach możliwa jest obróbka różnych przedmiotów, przechodzących różnymi drogami przez system. System ten spotykany jest również pod nazwą FMS (fleximble manufacturing system).

Główną różnicą ESO (FMS) w stosunku do EGO jest to iż w ESO następuje równoczesna obróbka różnych przedmiotów według równych procesów technologicznych. Oznacza to, że kolejne na gotowo wykonane przedmioty mogą być zupełnie innego asortymentu. Komputer nadrzędny w ESO spełnia dodatkowo funkcję sterującą przepływem przedmiotów przez system, co umożliwia samoczynne działanie systemu. Komputer nadrzędny decyduje, na którą obrabiarkę zostanie skierowany dany przedmiot. W ESO jest możliwa sytuacja, że w przypadku awarii jednego ze stanowisk komputer noże spowodować przesłanie przedmiotu do innej, aktualnie wolnej obrabiarki.

Programy obróbkowe dla tokarki i frezarki oraz programy sterujące ruchem robota znajdują się w komputerze zarządzającym. Program zarządzający gniazdem PRGFMS i zgodnie z programem pracy gniazda FMS umożliwia:

• wysianie odpowiednich programów obróbkowych do obrabiarek i ich uruchomienie,

• wysyłanie programów roboczych do robota i ich uruchamianie,

• sterowanie otwieraniem i zamykaniem drzwi maszyn,

• sterowanie uchwytami przedmiotowymi, :

• sterowanie ruchem pozycjonera.

W układach sterowania maszyn powinny się znajdować odpowiednie dyskietki z oprogramowaniem maszyn w wersji dla maszyn pracujących w systemie FMS.

Instrukcja obróbki

1. Pobranie materiału surowego z magazynu przedmiotowego I.

2. Transport przedmiotu do tokarki cNC.

3. Załadunek przedmiotu na tokarkę cNC.

4. Wykonanie zabiegu obróbczego I i II.

Zabieg I: Toczenie powierzchni walcowej; wiercenie

Zabieg II: Gwintowanie nawierconego otworu

5. Obrócenie przedmiotu obrabianego w uchwycie tokarki.

6. Wykonanie zabiegu obróbczego III.

Zabieg III: Toczenie powierzchni walcowej

7. Pobranie przedmiotu obrabianego z tokarki CNC.

8. Transport przedmiotu do frezarki CNC.

9. Wykonanie zabiegu obróbczego IV.

Zabieg IV: Frezowanie rowków wpustowych

10. Zmiana mocowania przedmiotu w uchwycie.

11. Wykonanie zabiegu obróbczego V.

Zabieg V: Frezowanie rowka wpustowego

12. Pobranie gotowego przedmiotu z frezarki CNC.

13. Odłożenie przedmiotu do magazynu przedmiotowego II.

Zabieg I: Toczenie powierzchni walcowej; wiercenie

Zabieg II: Gwintowanie nawierconego otworu

Zabieg III: Toczenie powierzchni walcowej

Zabieg IV: Frezowanie rowków wpustowych

Zabieg V: Frezowanie rowka wpustowego

Program produkcji jednego przedmiotu

;Program produkcji detalu z rysunku

start

;przygotowanie robota do transportu

SR0

;jazda transportera do pozycji o numerze 1

;pozycja odpowiada magazynowi przedmiotowemu I

SC 1

;Pobranie przedmiotu

SR pl_robl

SR0

;pozycja 4 stosowana do załadunku tokarki MIRAC

SC 4

;otwarcie drzwi tokarki

OLD

;otwarcie uchwytu tokarki

FLOFF

;wsunięcie przedmiotu do uchwytu

SR pl_rob2a

;zaciśnięcie uchwytu tokarskiego

FLON

;Wycofanie robota z obrabiarki

SR pl_rob2b

;zamknięcie drzwi tokarki

CLD

;uruchomienie programu obróbki - Zabieg I i II

SL pl_zabl&2[*]

;program czeka na sygnalizację zakończenia obróbki

OLD

SR pl_rob3a

FLOFF

SR pl_rob3b

CLD

;uruchomienie programu obróbki - Zabieg III

SL pl_zab3

OLD

SR pl_rob4

SR0

CLD

;pozycja 2 stosowana do załadunku frezarki TRIAC

SC 2

OMD

FMOFF

SR pl_rob5a

FMON

SR pl_rob5b

CMD

; uruchomienie programu obróbki - Zabieg IV

SM pl_zab3

OMD

SR pl_rob6a

FMOFF

SR pl_rob6b

FMON

SR pl_rob6c

CMD

; uruchomienie programu obróbki - Zabieg V

SM pl_zab3

OMD

SR pl_rob7

SRO

CMD

,-pozycja 3 odpowiada magazynowi przedmiotowemu II

SC 3

SR pl_rob8

;koniec programu

end

zabieg 1 i 2 następuje w tym samym cyklu, występuje w nim jedynie zmiana narzędzia obróbczego

---