Комплексная автоматизация серийного производства

Поскольку такое производство многономенклатурное, то применяемое оборудование должно обладать свойством быстрой переналадки на изготовление новых изделий и изделий произвольной номенклатуры. Такими свойствами обладают ГПС. Каждый вид ГПС (гибкий производственный модуль, гибкая автоматизированная линия, участок, цех) характеризуется тем, что может функционировать автономно, представляет собой технически законченное целое и имеет свою локальную систему управления и возможность встраивания в систему более высокого уровня.

В основу системы ГПС входят станок с ЧПУ. Загрузка и разгрузка его производится с помощью промышленного робота или автоматизированного загрузочного устройства (АЗУ). Смена инструмента осуществляется из магазина инструментов или револьверной головки. ГПМ обладает способностью подсоединения к центральной транспортно-накопительной системе, системе инструментального обеспечения и управляющим устройствам высшего ранга.

Основные характеристики ГПМ: способность работать ограниченное (3-12 ч) время без непосредственного участия оператора, автоматическое выполнение операций, легкость наладки, устранение простоев и введение изменений в управление, легкость встраивания в существующие производства и в ГПС более высокого уровня.

Не следует считать, что любой станок с ЧПУ может входить в ГПМ без всяких переналадок. Основными требованиями ко всем элементам ГПС являются высокая надежность и автоматизация всех основных вспомогательных и рабочих ходов. Даже ГПМ должен иметь в своем составе транспортно-накопительную систему, контрольно-измерительную и диагностическую системы, систему удаления стружки. Например, токарный станок с ЧПУ в ГПС должен быть снабжен системами контроля состояния инструмента, смены инструмента и удаления стружки. Простейший ГПМ включает станок с ЧПУ типа «многооперационный» с одним или двумя инструментальными магазинами.

Рис. 34.1.Схема ГПМ

Станок имеет два рабочих стола. Заготовку устанавливают на стол вручную, в то время как на другом столе изготовляется деталь. Совмещение времени установки со временем обработки дает выигрыш в производительности. Более совершенным является ГПМ, содержащий многооперационный станок с одним или двумя магазинами инструментов (рис. 34.1.). Шаговый конвейер-накопитель с 4, 6, 8 или 12 заготовками позволяет длительное время вести обработку с ограниченным участием оператора. На таких ГПМ можно обрабатывать различные детали разнообразным инструментом.

ГПМ со стендовым (стационарным) накопителем веерного типа характеризуется тем, что число стендов-позиций накопления заготовок можно наращивать постепенно, что позволяет уменьшить первоначальные затраты. Заготовки со стендов на станок перегружаются с помощь поворотного стола.

Гибкий производственный модуль со стендовым накопителем веерного типа показана на рис. 34.2.

Рис. 34.2.Схема ГПМ со стендовым накопителем веерного типа: 1 – станок с ЧПУ, 2- поворотный стол – перегружатель, 3 – веерный накопитель заготовок, установленный на паллетах

Загрузка заготовок в накопитель может осуществляться роботом и роботкаром. Отсутствие конвейера упрощает конструкцию, увеличивает надежность.

Рассмотренные выше ГПМ содержали сверлильно-фрезерно-расточные станки с ЧПУ. Как основное оборудование, в ГПМ широко применяют также токарные станки с ЧПУ и многооперационные токарно-фрезерные станки. Инструмент меняется из магазина или путем поворота револьверной головки. Применяют станки с одним или двумя шпинделями. В таких ГПМ загрузку деталей наиболее часто осуществляют с помощью промышленных роботов (рис. 34.3).

Гибкий автоматизированный участок (ГАУ) состоит из двух единиц (и более) основного оборудования, загрузочно-разгрузочных устройств, устройств автоматической смены инструмента, накопительных устройств. Участок может функционировать автономно. Особенностью обработки на ГАУ, является возможность изготовления на одном или нескольких станках в любой последовательности.

Рис. 34.3.Схема ГПМ с промышленным роботом и транспортером накопителем

Простейший ГАУ состоит из двух станков типа многоцелевых, общего перегружателя заготовок, закрепленных на палетах. Каждый станок имеет свой комплект палет (до 15 шт.). Заготовки загружаются на палеты чаще всего вручную. ГАУ такого типа обеспечивает снижения затрат на автоматизированные загрузочные устройства. Применения в ГАУ станков разного технологического назначения позволяет обработать на участке детали большой номенклатуры.

Рис. 34.4.Схема ГАУ с одним комплектом палет: 1, 2 – станки с ЧПУ; 3 – рельсовая тележка (перегружатель паллет; 4, 5 – стенды с паллетами, закрепленными за каждым станком

На участке, показанном на рис. 34.4, объединены устройства для смены палет, применена единая система автоматической смены инструмента для нескольких (до четырех станков). Инструмент меняется с помощью специального промышленного робота. В отличие от рассмотренного выше ГАУ, здесь один комплект палет используют для нескольких станков. Это сокращает затраты времени на перезакрепление заготовки и повышает точность взаимного расположения поверхностей, обработанных на разных станках. Взаимозаменяемость станков сокращает простои участка при отказах какого-либо станка или необходимости его ремонта.

Рис. 34.5. Гибкий автоматизированный участок с двумя модулями и единым автоматизированным загрузочным устройством смены палет и инструмента: 1 и 2- станки с ЧПУ, 3- накопитель инструмента, 4- промышленный робот смены инструмента, 5- рельсовая тележка- перегружатель палет, 6- палеты для любого станка участка, 7-позиции загрузки- разгрузки палет, 8- АСУ распределения загрузки.

Гибкий автоматизированный участок с двумя модулями и единым автоматизированным загрузочным устройством смены палет и инструмента, показан на рис. 34.5.

Гибкая автоматизированная линия (ГАЛ) состоит из нескольких ГПМ с единым устройством загрузки и транспортирования заготовок, с последовательным выполнением операций, представлена на рис. 34.6.

Рис. 34.6.Схема ГАЛ: 1 - конвейер подачи заготовок на линию, 2 - автоматический загружатель заготовок, 3 - шаговый транспортер, 4 - станки с ЧПУ, 5 - накопитель шпиндельных головок, 6- промышленный робот, 7 - станок с ЧПУ имеющий многошпиндельные головки, 8 - установка для удаления стружки и мойки деталей, 9 - контрольно-измерительная машина, 10 - конвейер с обработанными деталями, 11 - ЭВМ линии.

Группы деталей обрабатывают в принятой последовательности по фиксированному программой циклу. Для повышения производительности в ГАЛ используют станки с многошпиндельными головками. Такая линия имеет более высокую производительность, вследствие потери гибкости. На гибкой автоматической линии с жестким конвейером подачи заготовок обработка производится последовательно на каждом или нескольких рабочих местах. На ГАЛ обрабатываются, как правило, детали с общими технологическими признаками. В основе организации производства лежит групповой технологический процесс - технологический процесс изготовления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками. ГАЛ обычно используют для ограниченной номенклатуры деталей с годовым выпуском несколько десятков тыс. в год. Гибкость ГАЛ определяется типом используемого оборудования.