Сокращение цикла обработки деталей путем применения многоцелевых станков

Введение

Многие компании в России в настоящее время активно перестраивают свои производственные мощности. Устаревший машинный парк обновляется для обработки и других видов металлообработки (литье, термообработка, формовка и т. Д.). К сожалению, не все руководители компаний знают, что аппаратная автоматизация производства (станки с ЧПУ) должна быть неотделима от автоматизации программного обеспечения.
 Значительное увеличение производительности возможно только при покупке нового металлообрабатывающего станка, который во многих случаях вручную программируется оператором на стойке с ЧПУ, что сводит на нет любые инвестиции в покупку.
 Конечно, многие компании достигли очень высокого уровня автоматизации производственных процессов, внедрив системы MDC для регистрации и анализа использования оборудования с ЧПУ, системы MES для грамотного планирования производства и системы PDM для организации работы с проектным и технологическим составом. продукт. Это свидетельствует о недостаточной культуре производства и непонимании руководства предприятия для нужд его производства. При разумной финансовой политике стоимость систем автоматизации программного обеспечения почти полностью исчезает на фоне цен на машины, тем более что такая реализация не требует значительных разовых инвестиций, и затраты могут быть распределены на основе производительности конкретного этапа процесс.
 Несмотря на интенсификацию процесса переоборудования, машины советского производства, которые, очевидно, нуждаются в замене, остаются на производстве. Спрос на новейшие модели станков с ЧПУ и обрабатывающих центров с ЧПУ продолжает перевешивать предложение. Однако одного спроса недостаточно, и при сокращении бюджета компании просто невозможно обновить быстро стареющий парк станков. Эта ситуация усугубляется значительным повышением курса иностранных валют и неспособностью местных станкостроительных компаний удовлетворить растущий спрос по разумной цене. Этот процесс может закончиться, когда наше государство перейдет от политических дебатов о импортозамещении к практическим шагам, чтобы помочь компаниям финансировать или облегчить налоговое бремя, когда компания инвестирует в модернизацию собственного производства.
 В своей работе я хотел бы рассмотреть проблемы внедрения и адаптации системы к производственным процессам. Наконец, цель системы CAM наиболее близка к конечному результату деятельности машиностроительной компании - производить продукцию в требуемое время и в количестве в соответствии с габаритными характеристиками и техническими требованиями, указанными на чертеже. Первой из этих проблем является отсутствие синхронизации работы машинных приводов по линейным и круговым движениям. Грубо говоря, инструмент быстро движется по прямой и медленно вращается (медленно наклоняется). В таких случаях происходит следующее, когда есть участок траектории движения инструмента с небольшим линейным перемещением и довольно большим изменением угла наклона инструмента: инструмент движется по прямой линии, практически без изменения угла наклона, и после того, как инструмент достиг конечной точки движения, наибольшая часть движения на угловых осях.


1. Потери времени при изготовлении деталей в машиностроении

Некоторые другие проблемы касались программирования обработки на станках с ЧПУ старого образца. Например, есть машины, которые не поддерживают круговую интерполяцию на 360 градусов.
 Часто встречаются машины, которые не поддерживают функцию постоянной скорости резания. За счет постпроцессора организация автоматически поддерживает эту функцию, переключая обороты в требуемых точках (рассчитанных постпроцессором).
 Производительность технологических операций во многом зависит от их структуры, которая определяется количеством заготовок, одновременно установленных в приспособлении или в станке (одиночная или многократная обработка), количеством инструментов, используемых во время операции (одно или несколько). механическая обработка), а также последовательность инструментов, используемых для выполнения операции.
 Однократная последовательная обработка несколькими инструментами со сменным инструментом не позволяет объединить основное время обработки отдельных поверхностей и отдельных переходов, поэтому основное время для технологической операции определяется суммой основных времен всех переходов операции.
Основное время определяется как при одноместной обработке.
Многоместная параллельно – последовательная обработка с непрерывной установкой и сменой обрабатываемых заготовок на станке обеспечивает наивысшую производительность обработки, т. к. дает возможность осуществить полное совмещение и перекрытие вспомогательного времени основным, поэтому в данном случае Тв= 0.
Основное время в этом случае определяется делением времени одного оборота стола или барабана на число установленных на нем заготовок.
В основе всех работ по расчету производительности труда лежит техническое нормирование – определение нормы времени, т. е. времени в течении которого рабочий должен выполнить заданную ему работу.
Вспомогательное время Тв – время, затрачиваемое на вспомогательные действия рабочего, непосредственно связанное с основной работой ( установка, закрепление и снятие обрабатываемой заготовки, управление станком, измерение детали и т. д. Это время затрачивается на каждую деталь ( мин. ): 
Тв= Туст +Тупр +Тизм
где Туст – время на установку, закрепление и снятие заготовки;
Тупр – время на управление станком, затрачиваемое на каждый рабочий ход (проход );
Тизм – время на измерение детали.
Время обслуживания рабочего места Тоб – время, затрачиваемое на уход за рабочим местом, отнесенное к данной операции. Время обслуживания рабочего места складывается из времени организационного обслуживания (осмотр и опробование оборудования, раскладка и уборка инструмента, смазка, очистка станка) и времени технического обслуживания (регулировка и подналадка станка, смена и подналадка режущего инструмента, правка шлифовальных кругов и т. п.).Основное отличие отдельных элементов времени обслуживания рабочего места от вспомогательного времени заключается в том, что элементы вспомогательного времени (установка и снятие заготовки, управление станком и др.) затрачиваются на каждую деталь, а элементы времени обслуживания рабочего места (смена инструмента, уборка станка и др.) – на несколько деталей и на данную операцию накладываются определенной частью.
Время на личные потребности Тлп – время, затрачиваемое рабочим на личные потребности и при утомительных работах на дополнительный отдых.
Сумму основного и вспомогательного времени называют оперативным временем,
Топ = То + Тв
 
Оперативное время – основная составляющая штучного времени. Время на обслуживание рабочего места ивремя перерывов в работе обычно берут в процентах от оперативного времени (коэффициенты К1 иК2). В зависимости от характера и масштаба производства время обслуживания рабочего места составляет К1 = 3…8%, а время на личные потребности К2 = 4…9% от оперативного времени. В некоторых справочниках принимают К1 + К2 = 10%.
 
INCLUDEPICTURE "http://ok-t.ru/lektsiopedia/baza/6170597269882.files/image285.gif" \* MERGEFORMATINET
 
При обработке партий деталей (серийное и единичное производство) существует понятие штучно – калькуляционное время Тк,которое, кроме штучного времени, содержит еще подготовительно – заключительное время, приходящееся на одну деталь:
 
INCLUDEPICTURE "http://ok-t.ru/lektsiopedia/baza/6170597269882.files/image287.gif" \* MERGEFORMATINET
 
Подготовительно – заключительное время Тпз – время, затрачиваемое на получение наряда, ознакомление с работой, получение недостающих инструментов и приспособлений, переналадку станка и приведение средств производства в первоначальный порядок после завершения работ .В калькуляционном времени это время берут на одну деталь, т. е. делят на число деталей в партии п.
п – величина партии деталей, запускаемых в производство одновременно. Практически при проектировании технологических процессов, а также в заводских условиях п определяют из расчета пропускной способности сборочного цеха, т. е. способности обеспечить бесперебойную равномерную сборку машин. Программное годовое задание сборочного цеха обычно предусматривает равномерный выпуск изделий в течение года одинаковыми сериями, поэтому при отсутствии других установок величину партии деталей можно установить из выражения
 
INCLUDEPICTURE "http://ok-t.ru/lektsiopedia/baza/6170597269882.files/image289.gif" \* MERGEFORMATINET
 
где Пд – производственное годовое задание по данной детали, шт.;
12 – число месяцев в году.
 
Основное время в машиностроении составляет от 30 до 75% штучного времени. Поэтому для снижения штучного времени, а следовательно, и повышения производительности при работе на станках необходимо в первую очередь изыскивать пути уменьшения основного и вспомогательного времени. Сократить основное время можно, уменьшив число проходов i , для этого нужно уменьшить величину припусков и увеличить глубину резания

. Можно также увеличить частоту вращения п обрабатываемой детали, что влечет за собой увеличение скорости резания, и увеличить подачу S . Следует иметь в виду, что шероховатость поверхности ограничивает величину подачи. При обдирочных работах величина подачи может быть ограничена прочностью резца, прочностью механизма подачи станка и допустимым крутящим моментом на шпинделе станка. Уменьшить вспомогательное время можно за счет применения быстродействующих зажимных приспособлений, автоматизации измерения детали и т. д.
 
1.2. Два основных пути уменьшения машинного времени
- Увеличенная скорость резания (высокоскоростная резка)
 - Увеличить скорость подачи (принудительное отключение).
 Высокоскоростная резка характеризуется использованием инструментов, оснащенных твердыми сплавами. Внедрение высокоскоростной резки требует соблюдения ряда условий, включая правильный выбор марки твердого сплава и геометрических параметров режущей части инструмента.
 В целях повышения технологичности конструкций при разработке новых продуктов иногда параллельно проводятся тренинги по дизайну и технологии, что позволяет конструктору и технологу быстро и вместе решать проблемы, что сокращает время подготовки производства и освоения производства. новый продукт.
 При проектировании технологического процесса обработки необходимо решить вопрос об оптимальном количестве операций. Есть два метода: концентрация (консолидация) операций и дифференциация (фрагментация) операций [2].
Метод концентрирующих операций имеет следующие преимущества: он повышает производительность за счет сочетания переходов и равномерных операций (полуавтоматические и автоматические машины, агрегатные машины), сокращает непроизводительные сроки сборки и разборки деталей, а также контроль машина; повышает точность обработки за счет уменьшения количества настроек детали (ошибки уменьшаются); сокращается транспортировка деталей и полуфабрикатов, уменьшается потребность в производственных площадях, сокращается цикл изготовления деталей.
В массовом производстве с высокой механизацией рабочей силы или при использовании автоматических машин и линий концентрация операций на одной машине требует высококвалифицированной рабочей силы, если производственный процесс разделен на элементарные операции и может использоваться низкоквалифицированная рабочая сила.
 Обычно обработка таких тяжелых деталей требует много времени и усилий для установки и выравнивания деталей на станке. Наиболее рациональный метод, который занимает в разы меньше времени, — это обработка таких деталей в стационарном состоянии, для которых они установлены на обработанной металлической пластине. Портативные агрегатные машины, установленные на одной пластине вокруг заготовки, одновременно обрабатывают несколько из этих поверхностей, используя метод концентрации[6].
 При составлении плана и выборе метода обработки тип технологического процесса определяется в зависимости от вида продукта и вида производства.
В крупномасштабном и массовом производстве технологический процесс может осуществляться по одному из двух принципов: принципу разделения на элементарные операции или принципу концентрации операций.
 Шлифование на многорезцовых станках. Принцип концентрации работ при токарной обработке осуществляется одновременным точением нескольких поверхностей поворота несколькими инструментами - режущими инструментами - на нескольких станках. Такие полуавтоматические машины широко используются в массовом и массовом производстве. Как правило, на многорезцовых машинах есть два суппорта тормоза, спереди и сзади. Суппорт переднего тормоза, который имеет как продольное, так и поперечное движение, служит в основном для продольного поворота заготовок - валов или других частей (вращающихся тел). Задний тормозной суппорт, который имеет только поперечное движение, предназначен для обрезки концов, прорезания канавок и формирования вращения [8].
Несколько тормозных суппортов могут быть оснащены большим количеством режущих зубьев, достигающих до 20. Многопильные станки с большим расстоянием между наконечниками имеют два передних и два задних тормозных суппорта. Движение тормозных суппортов автоматизируется после завершения обработки, и суппорты автоматически возвращаются в исходное положение. Станок также автоматически останавливается, оператор устанавливает и удаляет только заготовки и запускает станок.
 При назначении и концентрации рабочих этапов на должностях необходимо обеспечить синхронность отдельных рабочих этапов, удобное техническое обслуживание и мониторинг, требования к жесткости системы машины, оборудования, инструментов и деталей, а также возможность полного удаления стружки.
 Основой технологических процессов обработки заготовок на автоматических линиях, как уже упоминалось, является высокая степень рабочей концентрации, достигаемая минимальная потеря рабочего времени системы и лучшие условия эксплуатации.
 Одним из основных вопросов стратегии комплексной автоматизации является оптимальное сочетание новейших методов и инструментов с традиционными. В автоматах и системах массового производства принципы дифференциации и концентрации рабочих процессов широко распространены и объединяют их во времени, что является основой для высокой производительности и эффективности. Подавляющее большинство современных станков с ЧПУ являются одношпиндельными. Следовательно, в стабильных условиях работы без переключения производительность многошпинделя является многошпиндельной.
 Вторая тенденция — это переход к многоинструментальной и многопозиционной обработке. Независимо от количества инструментов, расположенных в обычной мастерской с ЧПУ, в любой момент времени только одна деталь обрабатывается одним инструментом [3].
Нет комбинации операций в качестве основного фактора для повышения производительности. Последовательно, без объединения обработки. Все элементы сложных деталей, занимает много времени. Таким образом, обработка станины машины занимает 6-40 часов. Для сравнения следует отметить, что временной интервал вывода блоков цилиндров автомобильных двигателей на автоматическую линию с дифференциацией и концентрацией операций составляет 1,0-1,5 минуты. Поэтому разработанные и внедренные принципы автоматизации массового производства должны быть перенесены на оборудование массового производства.
Концентрация видов деятельности, присущая только автомобильной промышленности, на сегодняшний день имеет ряд очень ценных преимуществ и может наиболее широко использоваться в массовом производстве при следующих методах обработки:
1) Обточка вращающихся тел на многоавтоматических станках и автоматах
2) Фрезерование плоскостей на многошпиндельных плоских, барабанных и карусельных фрезерных станках.
3) Сверление на многошпиндельных станках с одной, двумя и тремя боковыми станками .
Для некоторых методов обработки, в частности операций фрезерования и многократной резки, принцип концентрации операций является одной из технологических предпосылок для организации процесса массового производства.
 Если полезность использования агрегатных машин экономически оправдана, также необходимо, чтобы формы и, если возможно, расположение обработанных поверхностей соответствовали конструктивным характеристикам агрегатных машин, поскольку можно использовать рабочие характеристики последних. в наибольшей степени только тогда, когда операции сосредоточены. Влияние конструкции машины на конструкцию отверстий в деталях коробчатого профиля становится понятным, если рассмотреть, например, три одинаковых отверстия для установки шарикоподшипников.
Благодаря значительным габаритным размерам заготовки, технологический процесс имеет ряд особенностей, которые обрабатываются одновременно с двух сторон рабочей концентрации во время большинства операций, таких как бесцентровое одновременное шлифование нескольких поверхностей на станках с адаптивным управлением и автоматическим измерением основные параметры поверхности оси и сортировка по размерным группам.
 Шейки основного и шатуна шлифуются на токарных станках с центральным приводом или на двухсторонних токарных станках с двусторонним приводом. В этом случае шейки и концы валов обычно обрабатывают несколькими режущими кромками. Учитывая относительную простоту режущего инструмента и настройки станка, возможность максимальной концентрации операций, использование точения также зависит от партии обрабатываемых коленчатых валов, их длины, конструкции, заготовки (припуски на обработку) и имеет ряд существенных недостатков. Поэтому использование твердосплавных инструментов затруднено из-за их малой прочности.
Многие коленчатые валы, особенно среднего размера, не обладают достаточной жесткостью, чтобы выдерживать относительно большие окружные силы на высоких скоростях. В результате возникают вибрации, что приводит к низкой точности и высокой шероховатости обрабатываемых поверхностей и преждевременному выходу инструмента из строя