Файл: EOM-Lek.doc

Застосування систем технічного діагностування дозволяє значно скоротити простої обладнання під час пошуку його несправностей, дає можливість прогнозувати стан окремих елементів технологічної системи (верстата, ПЧПК, різальних інструментів), оцінювати похибки оброблюваних заготовок і вчасно отримувати інформацію для здійснення якісного технічного обслуговування та ремонту.

Система технічного діагностування є, як правило, частиною системи керування даним конкретним технологічним обладнанням і у більшості випадків має загальні з нею інформаційні канали.

Системи технічного діагностування призначені тільки для виявлення несправностей, але не для їх усунення. Тому використання таких систем безпосередньо не забезпечує підвищення надійності машин, хоча і дозволяє швидше визначити місцезнаходження та характер дефектів, скоротити простої та підвищити продуктивність роботи обладнання.

У випадку виникнення критичних ситуацій, що загрожує, наприклад, поломкою різального інструмента, зміною параметрів функціонування окремих блоків системи керування, виходом за поле допуску розмірів оброблюваних заготовок, система технічного діагностування дає команду на зупинку технологічного обладнання, а при застосуванні сучасних систем ЧПК – виводить на дисплей інформацію про вид дефекту.

Під час функціонування автоматизованого обладнання на нього з боку системи діагностування можуть здійснюватись робочі та тестові впливи (останні подаються з метою отримання інформації про технічний стан машини).

При створенні системи технічного діагностування рекомендується керуватись такими основними принципами.

1. Система технічного діагностування повинна бути складовою частиною загальної системи керування технологічним обладнанням (верстатом з ЧПК) і створюватись на єдиній з нею методологічній та елементній базі з тим, щоб в процесі їх експлуатації можна було використовувати загальні інформаційні канали. Для одержання діагностичної інформації необхідно максимально повно використовувати наявні пристрої системи керування. Крім цього, ПЧПК повинен оснащуватись системою самодіагностування, що має працювати згідно із блоком тест-програм.

2. Система технічного діагностування повинна ефек­тивно функціонувати не тільки в процесі експлуатації технологічного обладнання, але й при його налагодженні, підготовці та ремонті.

3. Система технічного діагностування за своїми функціональними можливостями, структурою та використовуваними технічними засобами має відповідати ступеню автоматизації цеху або підприємства, на якому експлуатується машина, що перевіряється. У випадку, коли дане конкретне обладнання є вбудованим у гнучку автоматизовану лінію, ділянку або цех, система його технічного діагностування поряд із системою керування повинна увійти як складова частина до загальної АСУ виробництвом.

4. Діагностична інформація має надходити на цен­тральний пункт обслуговування технологічного обладнання у розшифрованому та доступному для користувача вигляді. Необхідна­ частина інформації повинна фіксуватись у пристроях запам'ятовування із зазначенням часу, дня тижня та дати надходження з метою її подальшого аналізу, а також прогнозування стану технологічного обладнання, його окремих вузлів та механізмів. При наявності на підприємстві центральної ЕОМ вказана інформація має надходити й до неї.

5. У випадку необхідності надходження діагностичної інформації повинне супроводжуватись подачею акустичних і (або) оптичних сигналів. Під час розробки системи діагностування потрібно детально вивчити всі можливі несправності, що можуть виникати при експлуатації даної конкретної машини, а також ретельно проаналізувати їх причини та наслідки. При цьому необхідно сконцентрувати увагу в першу чергу на тих несправностях, для усунення яких потрібні максимум часу та коштів.

Згідно із розробленою у роботі [11] загальною структурою системи технічного діагностування її рекомендується реалізовувати у вигляді п'яти підсистем: «Контроль готовності технологічного обладнання до роботи»; «Оперативне циклове діагностування»; «Оперативне вузлове діагностування»; «Спеціальне діагностування»; «Діагностування за результатами обробки заготовок».

Якщо система діагностування створюється для визначення стану автоматизованого обладнання, то у підсистемі «Контроль готовності верстата з ЧПК до роботи» з використанням таких засобів, як кінцеві вимикачі, реле блокування, датчики тиску, поплавкові реле та інших, здійснюється перевірка точності установлення заготовки на верстаті та інструмента у магазині, вимірювання тиску у гідросистемах приводів головного руху та подачі, змащення, подачі ЗОР, а також у пневмосистемі, контроль наявності у баках та резервуарах гідросистем необхідної кількості робочої рідини.

Узагальнена інформація про готовність верстата виводиться на його контрольно-діагностичний пульт, на дисплей комп’ютерної системи вищого рівня керування та на пульт диспетчера.

У підсистемі «Оперативне циклове діагностування» за допомогою кінцевих вимикачів, реле, вимірювальних перетворювачів систем зворотного зв'язку за положенням виконавчих елементів та таймерів системи керування верстатом, здійснюється узагальнене оцінювання його технічного стану, а також оперативний пошук місць та причин відмов або збоїв під час відпрацьовування обладнанням заданої керуючої програми. При цьому контролюється фактична тривалість робочого циклу та його окремих етапів (наприклад, час повороту на один крок інструментального магазину, кантувача інструмента, столу). Аналізуються одержані відхилення фактичних значень параметрів від розрахункових, і на їх основі прогнозуються зміни технічного стану вузлів та механізмів верстата, що забезпечують виконання даного етапу циклу. Враховується також число і тривалість простоїв з організаційно-технічних причин та інше.

У момент надходження сигналу про те, що тривалість того чи іншого етапу циклу перевищує допустиму (останнє рівнозначне виникненню ситуації «збій» або «відмова»), на контрольно-діагностичний пульт або на дисплей ПЧПК безпосередньо або в кодованому вигляді виводиться інформація про місце збою або відмови. Причина їх визначається самою машиною під час попереднього логічного аналізу або людиною-оператором за таблицями несправностей.

Підсистема «Оперативне вузлове діагностування» використовується у тих випадках, коли можливості двох розглянутих вище підсистем є недостатніми. Як правило, спрацьовування даної підсистеми відбувається при порушенні функціонування верстата. Як засоби контролю у ній застосовуються тест-програми діагностування ПЧПК, пристрої приймання сигналів від елементів керування приводами головного руху та подач, а також пристрої електроавтоматики верстата. Крім цього, підсистема служить для визначення технічного стану вузлів та механізмів верстата, а також блоків ПЧПК, що забезпечують його функціонування згідно із заданою програмою.

Дані про причини відмов та рекомендації з їх усунення виводяться на екран дисплея ПЧПК. При відмові ПЧПК за допомогою вбудованої у нього комп’ютерної системи здійснюється операція самодіагностування. У випадку неможливості проведення останньої підключається комп’ютерна система керування вищого рівня, яка і здійснює діагностування ПЧПК.

Підсистема «Спеціальні методи діагностування» служить для виконання складних операцій діагностування з використанням спеціальних пристроїв, постійне функціонування яких у складі верстата з техніко-економічних міркувань є недоцільним. Тому дані пристрої установлюються на окремій пересувній платформі і з'єднуються з обладнанням гнучкими каналами зв'язку. Для діагностування в цьому випадку використовується комп’ютерна система керування вищого рівня.

Завдяки широким діагностичним можливостям розглядувана підсистема забезпечує визначення та аналіз технічних параметрів верстата, що характеризують його працездатність (точності позиціонування, точності обходу контуру, частотних характеристик приводів та несучої системи обладнання, точності його геометричних параметрів, а також жорсткості кінематичних пар, зазорів в них, сил тертя, ступеня зносу тощо). На основі аналізу величин змін фактичних характеристик і зіставлення їх з нормативними значеннями прогнозується ймовірність збереження працездатності машини протягом певного проміжку часу (функціональна та параметрична надійність).

Підсистема «Діагностування за результатами обробки» забезпечує контроль зміни стану тих вузлів та механізмів верстата, від точності роботи яких безпосередньо залежить точність виробів (перевіряються відхилення величин фактичних конструктивних параметрів верстата від заданих, зношування напрямних його виконавчих елементів, температурні деформації або нагрівання базових деталей, зношування різального інструмента та інше).

При обробці заготовок в умовах високоавтоматизованого виробництва особливо важливе значення має контроль стану різального інструмента (його поточного зносу та наявності поломок). Він може виконуватись з використанням контактних та безконтактних датчиків оптичного, електричного або пневматичного типу як у процесі механічної обробки заготовки, так і після його завершення.

У випадку посереднього оцінювання вимірюються сила різання, обертальний момент на шпинделі, потужність привода головного руху. У момент досягнення максимально допустимих значень вказаних параметрів система діагностування дає команду на зміну затупленого або зламаного інструмента, або забезпечує зупинення обробки. Однак у наш час ще мало надійних датчиків, за допомогою яких може здійснюватись описаний контроль. Тому посереднє оцінювання ще досить рідко реалізується на практиці.

Як було показано вище, задачі технічного діагностування можуть бути різними, тому контроль тих чи інших параметрів обладнання, залежно від конкретних виробничих умов та вимог його експлуатації здійснюється частіше або рідше (рис. 9.1).

Діагностування може проводитись безперервно (рис. 9.1, а) у процесі всього часу роботи верстата та обробки заготовок. Згідно із таким законом контролюється, наприклад, температура у шафі ПЧПК або температура робочої рідини у гідросистемі верстата та інші характеристики. Ряд параметрів, наприклад функціональні характеристики системи централізованого змащення, зусилля фіксації заготовки та точність її обробки, повинні контролюватися періодично (рис. 9.1, б), але з великою частотою. Частина контрольних операцій проводиться з меншою частотою, наприклад один раз у зміну або після завершення обробки чергової партії виробів (рис. 9.1, в). Такі характеристики верстата, як точність його геометричних параметрів, кінематична точність, жорсткість та інші можуть контролюватись через тривалі проміжки часу з відносно низькою частотою (рис. 9.1, г), оскільки змінюються вони дуже повільно, тоді як для вимірювання даних параметрів потрібні значні витрати часу та коштів. В окремих випадках діагностування може проводитись за рішенням та командою оператора, залежно від конкретних вимог і умов (рис. 9.1, д).

10. Експлуатація агрегатних верстатів та автоматичних ліній

10.1. Особливості експлуатації автоматичних ліній

Забезпечення раціональної експлуатації агрегатних верстатів та автоматичних ліній на їх основі має особливо важливе значення, оскільки вихід з ладу тільки частини обладнання призводить до простоїв всієї лінії та різкого зниження її ефективності. У зв’язку із цим, необхідне комплексне вирішення проблем обслуговування, ремонту, контролю основних функціональних і експлуатаційних параметрів, а також керування автоматичними лініями. Технічне обслуговування автоматичної лінії включає операції з підтримання обладнання, що входить до її складу у працездатному стані, в тому числі: постачання у цех, де експлуатується лінія заготовок, інструмента, оснащення, робочої рідини, ЗОР і т.д. у кількостях, що забезпечують її безперебійну роботу; догляд за обладнанням; своєчасне виявлення та попередження несправностей; усунення найпростіших дефектів шляхом заміни або відновлення деталей або складальних одиниць, що відмовили. Технічне обслуговування автоматизованих машин повинно бути плановим, в іншому випадку різко збільшується частота відмов обладнання, знижується його довговічність, зростають експлуатаційні витрати. Основним документом, що визначає обсяг та послідовність робіт з технічного обслуговування автоматичних ліній, є план-регламент.

Заготовки доставляються до лінії в уніфікованій оборотній тарі, що забезпечує можливість використання для їх транспортування навантажувачів, а також здійснення багатоярусного зберігання у штабелях та на стелажах.

Важливу роль відіграє також підготовка оснащення. Стан тих елементів оснащення, що мають порівняно короткий термін служби (кондукторних втулок, фіксаторних пальців, базових планок тощо), перевіряють щодня перед пуском лінії; звичайно вони підлягають заміні у плановому порядку. З метою скорочення часу вивірення положення швидкозношуваних елементів, застосовують спеціальні пристосування для налагодження їх поза лінією.

Свою специфіку при експлуатації автоматичної лінії має й задача її безперебійного забезпечення інструментом. Вказана специфіка полягає у численності типів та видів інструмента, одночасності роботи великого числа інструментів, значному коливанні та скороченні періодів їх стійкості у порівнянні з аналогічним параметром інструментів, що працюють на універсальному обладнанні, а також у ритмічності та повторюваності операцій зміни. Для скорочення простоїв обладнання підналагодження положення інструмента, як правило, здійснюють за допомогою спеціальних пристосувань, що розробляють паралельно з проектуванням інструментального оснащення. Поза верстатами можна налагоджувати лише стандартизований інструмент, що швидко замінюється. Форма поверхонь еталона, що використовується для налагодження інструмента, повинна відповідати конфігурації оброблюваної поверхні, а його твердість має бути рівною або лише на дві-три одиниці НRС нижчою твердості робочої частини інструмента.