Дитель-

ность

Область применения технологического оборудования зависит от размера партии и стоимости производства. Если сравнивать по себестоимости единицы продукции, в зависимости от объема годового выпуска, то автоматизацию можно разделить на жесткую и гибкую (см. рис.1.2.1).

Гибкая автоматизация целесообразна в диапазоне годового объема выпуска от десятков и сотен тысяч деталей до нескольких миллионов. Свыше нескольких миллионов выгодно применять жесткую автоматизацию, а при нескольких сотнях деталей в месяц целесообразен ручной труд. Сравнение различного оборудования по укрупненным значениям гибкости, объему выпуска продукции, производительности и стоимости можно представить обобщающей графической зависимостью, приведенной на рис. 1.2.2.

Вопросы для самопроверки

1. Что называется степенью автоматизации производственных процессов?

2. К какому циклу обработки можно отнести работу на станке с ЧПУ?

3. Что такое ГПМ?

4. Какой структурный перечень отражает полный состав ГАУ?

5. Различие ГАУ от ГАЛ?

6. Что называется гибкостью производственного процесса?

Раздел 2. Элементная технология автоматизированных производств

2.1. Автоматические и специализированные станки, автоматические линии

В качестве оборудования при автоматизации и механизации операций и процессов обработки в зависимости от формы деталей используют автоматы, полуавтоматы (детали типа «тел вращения»), агрегатные станки (все остальные формы деталей).

Автоматом называют станок, в котором автоматизированы все основные и вспомогательные движения, необходимые для выполнения технологического цикла обработки заготовок, включая загрузку и выдачу обработанной детали. Обслуживание автомата сводится к периодической наладке, подаче материалов на станок и контролю обрабатываемых заготовок.

Полуавтоматом называются автоматический станок, в котором часть движений не автоматизирована. В большинстве случаев это движения, связанные с загрузкой и снятием заготовок.

Производственным процессам в машиностроении свойственна дискретность, определенное чередование во времени различных функций и их периодическая повторяемость.

Величина Т – это длительность рабочего цикла машины дискретного действия, равная суммарной длительности технологических и вспомогательных процессов, в результате которых выдается одна или комплект готовых деталей.

В общем виде, при условии совместной работы человека и станка, длительность рабочего цикла

Т = t_р + t_х.х + t_всп ,

где t_р - время рабочих ходов цикла, продолжительность непосредственного технологического воздействия (обработка, контроль, сборка); t_х.х – время не совмещенных холостых ходов цикла, выполняемых самой машиной (загрузка, зажим, поворот и др.); t_всп - время не совмещенных вспомогательных операций, выполняемых человеком вручную или с помощью механизированных устройств тогда, когда в машине нет соответствующих автоматически действующих механизмов. Если рассматривать систему машин, то могут возникнуть затраты времени на несовмещенную межстаночную транспортировку деталей и синхронизацию обработки.

Реализация каждой ступени автоматизации требует иного комплекса технических средств как для непосредственного выполнения технологических и вспомогательных процессов, так и для их управления.

Необходимым, предварительным условием автоматизации является создание рабочих машин, технологический процесс в которых выполняется без участия человека с помощью операционных механизмов, создающих относительные перемещения инструментов и заготовок. При этом все вспомогательные функции (загрузка, зажим, подвод и отвод механизмов и т. д.) рабочий выполняет вручную или с помощью средств механизации.

Примерами машин такого типа являются большинство универсальных металлорежущих станков (токарные, сверлильные, фрезерные, шлифовальные и т. д.).

В универсальных станках механизмы холостого хода, как правило, отсутствуют, и вспомогательные функции выполняются человеком, т.е.

t_х.х = 0 , T = t_р + t_всп .

Особенностью универсальных станков является отсутствие совмещения операций. Это одноинструментальные станки, поэтому время рабочих ходов цикла равно суммарной длительности всех элементов обработки t_рi

t_р = ∑ t_рi .

Ограниченные возможности человека почти исключают и совмещение вспомогательных функций по установке деталей, замене инструмента, его подводки и отводки и т. д., поэтому t_всп = ∑ t_{всп i} , и длительность рабочего цикла весьма велика

Т = ∑ t_pi + ∑ t_{всп i} .

При обработке деталей типа «тел вращения» автоматизированные и механизированные линии включают в себя токарные автоматы, многорезцовые полуавтоматы, полуавтоматы с гидросуппортом и вертикальные 6-ти шпиндельные полуавтоматы. На многорезцовых полуавтоматах и полуавтоматах с гидросуппортом обработка ведется сразу несколькими резцами, каждый из которых обрабатывает только одну поверхность. Процесс одновременной обработки создает большие суммарные вибрации технологической системы, что приводит к существенному занижению режимных параметров. В полуавтоматах с одним резцом процесс виброустойчивости технологической системы является более управляемым, что позволяет использовать более рациональные скоростные режимы и получать более качественную обработку при оптимальном износе режущего инструмента. На 6-ти шпиндельных вертикальных полуавтоматах пять позиций рабочих и одна - загрузочная. Каждая рабочая позиция оснащена двумя суппортами: вертикальным (обработка наружных и внутренних поверхностей) и радиальным (подрезка торцов и прорезка канавок). Все позиции и суппорты должны быть загружены, т.е. здесь обрабатываются сложные детали с большим числом поверхностей. Если занять все суппорты и позиции невозможно (число поверхностей детали сравнительно мало), то используют:

а) двухцикловую наладку. Планшайба поворачивается за каждый цикл на 120⁰. Обработка детали ведется лишь на двух рабочих позициях, что позволяет обеспечивать одновременную обработку двух одинаковых или разных изделий;

б) трехцикловую наладку. Планшайба за цикл поворачивается на 180⁰. Обработка изделия ведется лишь на одной рабочей позиции. При этом возможна обработка сразу трех одинаковых или разных изделий.

Первую ступень автоматизации можно характеризовать как автоматизацию технологических процессов на уровне технологического оборудования. Обработка корпусных изделий осуществляется на агрегатных станках. На рис. 2.1.1 показан многопозиционный агрегатный станок-полуавтомат с тремя рабочими позициями, в которых каждая деталь проходит последовательно следующие операции, например, сверление, зенкование, резьбонарезание и одну холостую - для загрузки и съема деталей. На каждой позиции одновременно обрабатываются все отверстия с помощью многошпиндельных насадок с инструментами. Обработка производится во время стоянки поворотного стола, а в это время на холостой позиции производится замена деталей. Таким образом, в данном многопозиционном станке-полуавтомате время рабочих ходов определяется не суммой всех переходов (t_p = ∑ t_pi), а длительностью лишь одного из них - сверления отверстия (t _p = t_{p max} = 1 мин).

Рис. 2.1.1. Многопозиционный агрегатный станок-полуавтомат