Гибкость станочного оборудования

ГИБКОСТЬ

Гибкость станочного оборудования — способность к быстрому переналаживанию при изготовлении других, новых деталей. Чем чаще происходит смена обрабатываемых деталей и чем большее число разных деталей требует обработки, тем большей гибкостью должен обладать станок или соответствующий набор станочного оборудования. Гибкость характеризуют двумя показателями — универсальностью  и   переналаживаемостью.

Универсальность определяется числом разных деталей, подлежащих обработке на данном станке, т. е. номенклатурой И обрабатываемых деталей. При этом следует иметь в виду, что отношение годового выпуска N к номенклатуре И определяет серийность изготовления

s = N/N.                                   (2.17)

Целесообразная гибкость оборудования связана с номенклатурой обрабатываемых деталей (рис. 2.3).

Переналаживаемость определяется потерями времени и средств на переналадку станочного оборудования, при переходе от одной партии заготовок к другой партии.

 

 

 

 

 

 Таким образом, переналаживаемость  является  показателем гибкости оборудования  и зависит от числа Р партий деталей, обрабатываемых на данном оборудовании в течение года. При этом средний размер партии

р = NIP                                            (2.18)

связан с характером производства и с переналаживаемостью оборудования.

Для каждого вида станочного оборудования существуют вполне определенные затраты на каждую переналадку (рис. 2.4). С увеличением числа деталей в партии общие затраты на переналадку снижаются, но при этом увеличиваются затраты на хранение деталей, которые не сразу идут в дальнейшую работу, например, на сборку, а создают незавершенное производство. Таким образом, для каждого вида станочного оборудования с его переналаживаемостью существует оптимальный размер партии обрабатываемых деталей. Чем меньше оптимальный размер партии, тем большей гибкостью обладает станочное оборудование. Применение средств вычислительной техники для управления станками, оснащение их манипуляторами и устройствами ЧПУ позволили существенно повысить гибкость оборудования   при   высокой  степени   автоматизации.

 

ГИБКИЕ   СТАНОЧНЫЕ   СИСТЕМЫ

Гибкая станочная система содержит набор переналаживаемых в соответствии с номенклатурой заготовок автоматически действующих станков, связанных с общим автоматическим транспортом и общей системой управления. Использование гибких ста-

 

ночных систем позволяет повысить производительность, стабилизировать качество обработки, сократить число обслуживающего персонала, уменьшить производственные площади.

По компоновке различают: системы линейной одно- или многорядной компоновки, системы круговой компоновки, системы модульной компоновки.

При линейной компоновке станки устанавливают в один или несколько рядов, а транспортно-накопительную подсистему располагают параллельно ряду. Для круговой компоновки характерна установка станков вокруг центрального склада-накопителя. Системы

Рис. 8.3. Станочная система участка типа АСК.-10

модульной компоновки содержат станочные модули из однотипных станков, взаимодействующие с центральной транспортно-накопи-тельной системой с помощью автооператоров или роботов.

По технологическому назначению гибкие станочные системы можно разделить на системы, предназначенные для обработки корпусных деталей, и системы для обработки деталей типа тел вращения.

Станочная система участка АСК-10 для обработки корпусных деталей приведена на рис. 8.3. Станочная система участка содержит группу многооперационных сверлильно-фрезерно-расточных станков 3 с ЧПУ, разметочную машину /, контрольно-измерительную машину 4, автоматическую транспортно-накопительную подсистему 5, станок для подготовки баз 2. Система управляется централизованно от ЭВМ.

Станочная система предназначена для обработки корпусных деталей из серого чугуна повторяющихся мелких серий по 10—15 шт., при общей номенклатуре выпуска 30—50 наименований. Основным оборудованием системы являются многооперационные станки. На станках осуществляется черновая, получистовая и чистовая обработка плоскостей, пазов и уступов, сверление, растачивание, зенке-рование отверстий, нарезание резьбы в отверстиях, контурное фрезерование отверстий, приливов, платиков и бобышек. Станки име:от горизонтальный шпиндель с устройством для автоматической смены инструмента и крестовый стол со встроенным поворотным столом. Таким образом, возможна обработка корпуса за один установ с трех-четырех сторон несколькими инструментами. Станки оснащены инструментальным  магазином   вместимостью   в   36   инструментов.

Время смены инструментов составляет 6—8 с. Скорость быстрых перемещений подвижных узлов станков равна 10 000 мм/мин, что обеспечивает значительное сокращение времени на вспомогательные движения.

Для проверки поступающих литых заготовок в станочной системе предусмотрена координатно-разметочная машина ВЕ-111А с цифровой индикацией. Измеряемая заготовка устанавливается на поворотный стол. Измерение и разметка осуществляются сменным ощупывающим или разметочным наконечником. Перемещение наконечника происходит по трем взаимно перпендикулярным координатам. Результаты измерения фиксируются на цифровом табло или выводятся на печать.

Для контроля обработанных деталей система оснащена контрольно-измерительной машиной ВЕ-140К с ЧПУ. Машина работает в автоматическом режиме по заданной управляющей программе. На ней могут быть проверены диаметры, геометрическая форма и отклонения от соосности отверстий, межосевые расстояния и их отклонения, расстояния и отклонения между плоскостями. Результаты измерений анализируются управляющей ЭВМ, а также могут быть выведены на печать для составления паспорта на обработанную деталь.

Транспортно-накопительная подсистема предназначена для создания задела заготовок, полуфабрикатов и готовых деталей и доставки их на рабочие места. Она содержит двухъярусный двухрядный ячеистый склад, автоматический кран-оператор, накопительные роликовые конвейеры для приема и выдачи заготовок, полуфабрикатов и готовых деталей, рольганговые станции для подачи заготовок на рабочие места, систему управления складом с диспетчерским пультом. Заготовки хранятся в ячейках склада на поддонах, с которых они снимаются краном-оператором. Для подготовки баз используют фрезерный станок.

Подсистема управления построена по иерархическому принципу, т. е. каждый агрегат может управляться как от автономного устройства (нижний уровень), так и централизованно от ЭВМ (верхний уровень), что позволяет повысить эффективность и надежность управления.

Для закрепления деталей на столах станков использованы стальные плиты-спутники, на которых монтируется унифицированная крепежная оснастка. Полный комплект оснастки позволяет собрать около 400 типов крепежных приспособлений. Сборка приспособлений на плитах-спутниках производится вне станочной системы в специальном отделении приспособлений.

Для хранения, комплектации и настройки режущего инструмента также предусмотрено специальное инструментальное отделение, расположенное вне станочной системы. Участок оснащен комплектом из

 

Рис. 8.4. Станочная система участка типа АСВ

190 наименований режущего и 90 наименований  вспомогательного инструмента. Работа  станочной системы участка АСК-10 с использованием описанного выше оборудования осуществляется по принципу склад—станок—склад, что обеспечивает автономность работы и оптимальную загрузку каждого станка. Заготовки на поддонах по командам с диспетчерского пульта склада краном-оператором подаются к рольганговым станциям, расположенным в зоне загрузки станков. Затем краном-манипулятором оператор снимает заготовку с поддона и устанавливает ее в приспособление на плите-спутнике. Далее процесс осуществляется автоматически. Затем деталь перемещается на склад в обратном направлении.

Рассмотренная станочная система обеспечивает точность межосевых расстояний в пределах 0,02 мм, отклонения от параллельности и перпендикулярности плоскостей 0,01 — 0,02 мм, отклонение от круглости и конусообразность отверстий 0,005—0,010 мм, погрешность обработки сложного контура  0,03—0,05 мм.

Опыт эксплуатации участков АСК-10, накопленный в ЭНИМСе, показал, что производительность труда повышается   в 2,5—3,5  раза,  число рабочих-станочников уменьшается в 4—5 раз, при этом снижается число единиц станочного оборудования и уменьшается производственная площадь.

Станочная система, входящая составной частью в автоматизированный участок типа АСВ (рис. 8.4), построена по секционному (модульному) принципу. Каждая станочная секция состоит из двух станков 1 и 2; две секции образуют станочное отделение. Таким образом, станки расположены попарно и перпендикулярно транспортеру-накопителю 3, что позволяет одному транспортеру-манипулятору 4 обслуживать четыре станка. Манипулятор обеспечивает погрузку и доставку на рабочие места тары с заготовками, инструментом и оснасткой.

Примеры станочных секций с использованием роботов различных конструкций приведены на рис..8.5. Помимо секций, скомплектованных из токарных станков, можно комплектовать секции сверлильно-фрезерными, многооперационными станками, а также шлифовальными  и  зубообрабатывающйми  станками  с  ЧПУ.

ПЕРЕНАЛАЖИВАЕМЫЕ   АВТОМАТИЧЕСКИЕ  ЛИНИИ

Переналаживаемые автоматические линии групповой обработки предназначены для изготовления двух—десяти, а иногда и более заранее известных, аналогичных по конструкции, служебному назначению и технологии обработки, близких по размерам деталей в условиях крупносерийного и массового производства.

Эти линии используют при необходимости одновременного выпуска нескольких модификаций деталей, узлов или машин. Обработка различных заготовок может вестись как параллельно, так и последовательно после осуществления автоматической или ручной переналадки.

Автоматические линии групповой обработки переналаживают, как правило, не чаще 4 раз в месяц, они обеспечивают общую годовую производительность от 30 000 до 250 000 изделий. Возможность переналадки линий расширяется за счет использования высокопроизводительных специальных станков с ЧПУ.

Известны следующие варианты конструктивных компоновок переналаживаемых автоматических линий для крупносерийного и массового производства.

Переналаживаемые автоматические линии с гибким транспортным потоком. В этом случае для каждого типоразмера на линии предусматривают определенные рабочие позиции, сходные по технологическому процессу и по набору режущего инструмента. Каждая деталь имеет свой транспортный маршрут.

Переналаживаемые автоматические линии с последовательной обработкой заготовок различных типоразмеров. Основное технологическое и транспортное оборудование, так же как и система управления, переналаживаемые. Все заготовки имеют сходный технологический процесс при одинаковом числе рабочих позиций. Время переналадки сравнительно велико, вследствие чего обработка ведется  крупными партиями.

Переналаживаемые автоматические линии с фиксированным транспортным потоком деталей. В этом случае транспортные устройства для всей группы обрабатываемых деталей не подлежат переналадке (в основном это линии с обработкой на приспособлениях-спутниках). Переналадка станков реализуется быстро в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Затраты на оснастку также сравнительно невелики, но число типоразмеров в группе обрабатываемых деталей, как правило, не может превышать двух — четырех.

Переналаживаемые линии получили широкое распространение для групповой обработки блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания, идентичных по конфигурации и технологическому процессу изготовления и отличающихся только размерами, числом цилиндров и крепежных отверстий.

В СССР разработана система автоматических линий групповой обработки восьми- и десятицилиндровых блоков для Ярославского моторного завода производительностью 30 дет./ч, состоящая из 101 единицы основного технологического оборудования, и линия для обработки четырех типов корпусов редукторов (рис. 9.10). Производительность ее —100 000 корпусов в год при переналадке с одного типоразмера на другой раз в неделю в течение 4 ч. Линия состоит из 10 агрегатных станков, связанных общим транспортом. Обработка и транспортирование производятся на спутниках четырех размеров. Станки 9 и 10 имеют силовой стол с делительным поворотным устройством, на котором смонтированы четыре шпиндельные коробки, каждая из которых соответствует определенному размеру редуктора. При переналадке на обработку другого изделия силовой стол поворачивается на соответствующий угол.

На ВАЗе работает система переналаживаемых автоматических линий обработки трех модификаций четырехцилиндрового блока цилиндров. Все детали одинаковые по высоте и близки по конструктивным параметрам. Система включает в себя шесть переналаживаемых автоматических линий (рис. 9.11) —соответственно для черновой и чистовой фрезерной обработки, сверления, зенкерования, резьбонарезания и растачивания.

Линии комплектуются транспортером с шагом 1000 мм, транспортными штангами и направляющими планками под заготовки. Загрузочная и разгрузочная позиции оснащены кантователями 1 и 13 (рис. 9.11, а) и контрольными устройствами наличия заготовок.

При переналадках система линий освобождается от предыдущей детали, на тех позициях, где это необходимо, заменяются инструмент, отдельные контрольные группы, регулируются упоры-ограничители хода силовых узлов, переключается тумблер на пульте программируемого командоаппарата и включается программа управления циклами работы линий для обработки необходимой детали. Время переналадки составляет 2—2,5 ч, включая время на освобождение линий от предыдущих деталей.

Специальные станки, предназначенные для встройки в автоматические линии обработки деталей типа тел вращения, можно переналаживать в определенных пределах на разные типоразмеры деталей. Вместе с тем создание переналаживаемых автоматических линий обработки деталей типа тел вращения связано с определенными трудностями, обусловленными технологическими особенностями этой группы деталей. Изменение базовых поверхностей заготовки приводит к замене базовых узлов станка (патронов, опор, центров, люнетов), которые определяют точность обработки. Изменение размеров и формы детали приводит к смене шлифовальных кругов, копиров, алмазных роликов, необходимой переналадке транспортных систем и загружателей и т. д.