Балансировка роторов в серийном производстве

Предприятие ООО «Акрон-3» специализируется на разработке и поставке балансировочного оборудования на различные предприятия промышленности. Для балансировки роторов в серийном и крупносерийном производстве ООО «Акрон-3» разработало насколько  видов полуавтоматических балансировочных станков.
Полуавтоматические балансировочные станки имеют две позиции – измерительную и позицию корректировки. В некоторых станках эти позиции совмещены в едином конструктиве. В качестве измерительных позиций полуавтоматов используются хорошо себя зарекомендовавшие соответствующие универсальные балансировочные станки разработки ООО «Акрон-3» (см. статью «Универсальные балансировочные станки» в журнале «Инженер и промышленник сегодня», сентябрь, 2013 г., с.42-47). Компьютеры измерительных позиций связаны с позициями корректировки полуавтоматов и осуществляют управление ими.
Для балансировки малых роторов в серийном производстве предназначен станок АТМ-001А на базе универсального станка АТМ-001У. Рядом с позицией измерения располагается сверлильная позиция корректировки. Она располагает специальным ложементом для ручной установки ротора, который даёт возможность подставлять для сверления либо правую, либо левую плоскость коррекции ротора. Позиция корректировки снабжена датчиком касания сверла поверхности ротора, датчиком глубины сверления, датчиком поворота ротора на ложементе.

После измерения дисбаланса оператор перекладывает ротор с измерительной позиции станка на ложемент позиции корректировки. На экране монитора автоматически появляется интерфейс процесса корректировки. Далее он разворачивает ротор в первой плоскости коррекции на требуемый угол, ориентируясь на движения картинки на экране монитора. Оператор начинает сверление, на экране монитора в реальном масштабе времени в графическом режиме указывается текущая, а также требуемая глубина сверления. При совпадении этих отметок оператор переходит к аналогичному сверлению в другой плоскости коррекции. Коррекция занимает по времени не более 30 секунд, а общее время балансировки одного ротора – в среднем около 40 с. Компьютер автоматически рассчитывает количество сверловок в каждой плоскости коррекции, место каждого сверления и его глубину, а также отражает эти данные на экране монитора.
Описанный простой алгоритм балансировки применяется на нескольких станках данной серии полуавтоматов, которые работают на различных производствах с 1994 года. Опыт показывает, что такое построение станков позволяет  получить высокую производительность балансировки, высокую надёжность станка при постоянной загрузке в две смены, а также простоту обучения работе на станке операторами невысокой квалификации.
Другим типом балансировочного полуавтомата, работающего по близкому принципу, является станок АТМ-005А. Этот станок предназначен для балансировки роторов массой до 5 кг (например, роторов автомобильных генераторов), станок напольного типа. Этот станок также имеет две позиции – измерения и корректировки, все данные для работы оператора выводятся на экран монитора.
Высокая надёжность станков позволяет им работать вот уже двадцать лет на производстве с высокой степенью нагрузки. В дополнение к перечисленным ранее системам данный станок оснащён узлом  отсоса образующейся при сверлении ротора стружки, которая состоит из специального узла засасывающей форсунки вокруг сверла и промышленного пылесоса. Эта система позволяет содержать рабочее место в чистоте и не снижать производительности работы для уборки. Операторы быстро обучаются работе на станках из-за простоты алгоритма работы и постоянного указания последовательности их действий на экране монитора. Точность балансировки и производительность станка являются высокими, что связано с высокой точностью измерения дисбаланса, высокой разрешающей способностью датчика перемещения шпинделя сверлильной позиции и тщательно изготовленным узлам станка.
Описанный алгоритм работы полуавтоматических станков также применён в станке АТМ-030СА для балансировки плоских деталей типа маховиков. Станок конструктивно объединён в одно рабочее место, система управления станка находится внутри станины. Станок оснащён датчиками касания, поворота ротора, глубины сверления, а также системой отсоса стружки и автоматическим упором, выдвигающемся при проведении сверления. Программа станка позволяет учитывать эксцентриситет оправки, на которую устанавливаются ротора. Станок работает более десяти лет в условиях сильной мелкодисперсной чугунной пыли цеха.
Система управления выводит на экран монитора данные измерения дисбаланса в одной плоскости коррекции, а при переходе к корректировке дисбаланса сверлением – данные о количестве необходимых сверловок, их месте и глубине. Количество сверловок может достигать 21 при диаметре сверла 16 мм, что связано с большим начальным дисбалансом маховиков, которые изготавливаются методом литья.
Работа в одной плоскости коррекции позволяет представить весь алгоритм балансировки на экране монитора без его переключения. В левой части экрана представлены результаты измерения дисбаланса, а в правой – наглядные графические указания для сверления. Эти указания рисуются в виде движущегося столбца, длина которого увеличивается пропорционально соответствующему перемещению сверла в глубину балансируемой детали. Также показана требуемая глубина сверления, достигая которую оператор переходит к сверлению следующего отверстия. Требуемый угол поворота указывается и контролируется на экране монитора. Простота работы на станке позволяет оператору пройти обучение работы на нём в течение одного дня.
По другим алгоритмам работает полуавтоматический станок АТМ-001АА. Этот станок производит корректировку дисбаланса также методом сверления, но кроме перестановки ротора с позиции сверления  на позицию корректировки оператору более ничего делать не надо. На фото представлен данный станок в модификации, предназначенной для балансировки вентиляторов.
В качестве измерительной позиции используется высокоточный станок АТМ-001Е. Он соединён с позицией корректировки, содержащей автоматически управляемый шпиндель, поворачивающуюся цангу для установки вентилятора на его внутренние поверхности, которая установлена на движущийся столик для смены плоскостей коррекции.

Процессом балансировки управляет компьютер позиции измерения. После измерения дисбаланса оператор вручную устанавливает вентилятор на цангу позиции корректировки.
Цанга с вентилятором вращается вокруг своей оси, выставляя последовательно поверхность вентилятора для сверления нескольких отверстий на расчётную глубину. Корректировка происходит последовательно сначала в одной, затем в другой плоскости коррекции. Особенностью процесса является то, что в одной из плоскостей коррекции сверление допустимо в два ряда и имеются запретные зоны для сверления - лопатки вентилятора (см. фото).

Балансировка роторов в серийном производстве с корректировкой дисбаланса фрезерованием осуществляется на станке АТМ-001АВ. Станок также состоит из позиции измерения и позиции корректировки, а функция оператора заключается в переносе ротора с одной на другую. В качестве измерительной позиции используется балансировочный станок АТМ-001У, чей компьютер также управляет позицией фрезерования.
Фрезерная позиция станка содержит поворотную цангу, управляемый захват ротора, шпиндель с двумя разнонаправленными фрезами, системы подачи фрезы в рабочем направлении резания и перехода с одной плоскости корректировки к другой.

После проведения измерения дисбаланса на позиции измерения оператор устанавливает ротор на позицию фрезерования, помещая ось ротора в цангу, которая зажимает ротор и разворачивает относительно фрезы для корректировки. Затем ротор зажимается губками захвата ротора, включается шпиндель фрезы и производится её подача в глубину требуемого полюса ротора на необходимую величину. Далее захват ротора освобождается, ротор поворачивается  для обработки следующего полюса и т.д. После проведения корректировки в одной плоскости производится обработка в другой плоскости. Затем ротор освобождается от захватов, и оператор снимает его с позиции корректировки. Вид позиции фрезеровки без кожуха представлен на фото.

Таким образом,  в настоящее время на предприятии  ООО «Акрон-3» разработан ряд станков, позволяющий проводить балансировку большой номенклатуры роторов в серийном и крупносерийном производстве в различных отраслях промышленности с высокой производительностью. Эти отечественные разработки снижают зависимость нашей промышленности от импорта технологического оборудования.

Александр ТИМОФЕЕВ,
Леон МАРАНДЖЯН,
Сергей ТИМОФЕЕВ,
ООО «Акрон-3»