Лекция 3. Основные требования к технологии и организации механической обработки в переналаживаемых автоматизированных производственных системах

Для разработки технологии в АПС характерен комплексный под­ход — детальная проработка не только основных, но и вспомогатель­ных операций и переходов, включая транспортировку изделий, их кон­троль, складирование, испытания, упаковку.

В силу необходимости и возможности быстрой переналадки при се­рийном и мелкосерийном производстве в АПС для каждой возможной детали (изделия) или типоразмера должна быть разработана подроб­ная технология изготовления с возможными отклонениями, разработа­ны специальные или универсальные приспособления, в том числе спут­никовые. Условия транспортировки, контроля, испытания, упаковки должны быть соответствующим образом определены и запрограмми­рованы. Это необходимо для обеспечения быстрого перехода с одного изделия на другое буквально в течение суток или смены.

Для стабилизации и повышения надежности обработки применя­ют два основных метода построения ТП:

1) использование оборудования, обеспечивающего надежную об­работку почти без участия оператора;

2) регулирование параметров ТП на основе контроля изделий в ходе самого процесса.

Для повышения гибкости и эффективности АПС предпочтитель­но использовать принцип групповой технологии, позволяющий обра­батывать на одном и том же оборудовании большую группу разно­типных деталей с минимальными затратами на переналадку.

Указанные принципы реализованы при создании технологии обра­ботки основных типовых деталей: корпусных и в форме тел вращения.

При обработке корпусных деталей предпочтение отдается много­инструментальным станкам с ЧПУ типа «обрабатывающий центр». При разработке технологии для «обрабатывающих центров» учиты­вают ряд предложений:

• технологические переходы обработки элементарной поверхно­сти детали выбирают по технологическим схемам — комплек­сам последовательных технологических переходов, необходи­мых для обеспечения требуемого качества обработки;

• назначают последовательность переходов: фрезерование вне­шних и внутренних поверхностей, пазов, контуров; обработка

основных и вспомогательных отверстий большого диаметра; обработка вспомогательных отверстий малого диаметра;

• обеспечивают минимальное число смен инструментов и пово­ротов стола с деталью, особенно при обработке точных отвер­стий с жесткими допусками по расположению. Стремятся к ми­нимальным изменениям относительного положения детали и инструмента;

• обеспечивают обработку базовых поверхностей за одну уста­новку;

• последовательность черновых переходов определяют исходя из условия уменьшения t_всп; последовательность получистовых и чистовых переходов — исходя из уменьшения количества из­менений положения инструмента и детали в плоскости, пер­пендикулярной оси обработки. Последовательность переходов обработки точных поверхностей устанавливают с целью умень­шения суммарной погрешности .

При увеличении серийности выпуска корпусных деталей их обра­ботку производят на переналаживаемых автоматических линиях (АЛ), агрегатных станках, модулях со сменными агрегатными головками, обрабатывающих центрах с использованием комбинированного ин­струмента, специальных приспособлений.

Обработку деталей в форме тел вращения осуществляют в основ­ном на токарных станках с ЧПУ и гибких модулях на их основе. Для улучшения качества обработки широко применяют проверенную в конкретных производственных условиях типизированную операцион­ную технологию (ТОТ).

Основой построения ТОТ обработки деталей на станках с ЧПУ является совокупность правил обработки отдельных элементарных поверхностей. Типизированная операционная технология должна быть построена так, чтобы обеспечить для всего многообразия деталей, зак­репленных за станком с ЧПУ, производительность и надежность об­работки в автоматическом цикле.

Для создания ТОТ всю поверхность заготовки представляют в виде основных и дополнительных поверхностей. Основные поверхно­сти: цилиндрические, конические поверхности с криволинейными об­разующими, неглубокие канавки. При их образовании удаляют 85-90 % всего припуска на обработку. Дополнительные поверхности: канавки на внутренних и наружных поверхностях, резьбовые повер­хности.

Независимо от вида закрепления заготовки на станке (в кулачко­вом самоцентрирующем патроне, в центрах с поводком) применяют следующий маршрут обработки: черновая обработка основных поверхностей, подрезка торцов; обработка дополнительных поверхностей, не требующих черновой обработки.

При обработке деталей в форме тел вращения на токарных стан­ках крупными сериями выявлены следующие особенности:

1) увеличение производительности за счет широкого применения комбинированного инструмента (сокращение t_осни t_всп;)

2) использование осевого мерного инструмента (развертки, зенкера);

3) упрощение траекторий перемещения инструментов;

4) сокращение числа поверхностей, обрабатываемых одним режу­щим элементом (резцом), переход к многоинструментальным налад­кам последовательного и параллельного действия.

Рассмотренные особенности обработки корпусных деталей и де­талей в форме тел вращения могут быть реализованы при создании технологии их обработки на автоматизированных участках (АУ) и линиях. В зависимости от серийности производства в состав участков и линий могут входить станки с ЧПУ, роботизированные модули, аг­регатные станки, специальное и специализированное технологическое оборудование.

При обработке деталей на автоматических линиях — непрерывно действующих комплексах взаимосвязанного оборудования и систем управления — необходимо обеспечивать временную синхронизацию операций и переходов. Наиболее эффективными методами синхрони­зации являются концентрация и дифференциация ТП.

Дифференциация ТП, упрощение и синхронизация переходов яв­ляются необходимыми условиями надежности и производительности. Однако есть свои рациональные пределы дифференциации ТП и уп­рощения переходов. Чрезмерная дифференциация приводит к услож­нению обслуживающего оборудования, увеличению площадей и объе­ма обслуживания.

Целесообразную концентрацию операций и переходов, не снижая практически производительность, можно осуществить путем агрега­тирования и применением многоинструментальных наладок.

Для синхронизации работы в АЛ выделяют лимитирующий инст­румент, лимитирующий станок и лимитирующий участок, по которым определяется реальный такт выпуска АЛ, мин, по формуле

τ = (60Ф) / N

где Ф — действительный фонд работы оборудования, ч; N—програм­ма выпуска, шт.

Для обеспечения высокой надежности АЛ делят на участки, кото­рые связаны друг с другом через накопители, осуществляющие так называемую гибкую связь между участками, обеспечивая независимую ра­боту смежных участков в случае отказа на одном из них. Внутри участ­ка сохраняется жесткая связь, которая структурно проще. Для оборудо­вания с жесткой связью важно планировать время и длительность плановых остановок. Оптимальное количество оборудования внутри участка, количество участков, емкости промежуточных накопителей оп­ределяют расчетным путем, исходя из обеспечения максимальной про­изводительности и минимальной стоимости линии.