Повышение производительности тех. Процессов

К числу важных вопросов построения технологических процессов, в большой мере связанных с типом и серийностью производства и с конкретными производственными условиями, относится вопрос о степени концентрации и дифференциации операций.

Концентрацией (укрупнением) операций называется соединение нескольких простых технологических переходов в одну сложную операцию. Технологический процесс, построенный по принципу концентрации операций, состоит из небольшого числа сложных операций. Достоинства концентрации операций состоят в том, что она может осуществляться объединением в одной операции предварительных (черновых) и окончательных (чистовых) переходов, а также объединение в одной операции нескольких простых переходов. При этом повышается: точность взаимного расположения поверхностей; производительность обработки за счет совмещения во времени нескольких технологических переходов; производительность за счет сокращения затрат вспомогательного времени; кроме того, упрощается календарное планирование производства.

При построении операций по принципу концентрации возрастают требования к точности и технологическим возможностям оборудования и к квалификации рабочих, т.к. в сложных концентрированных операциях отраслевых технологий оператору высокой квалификации приходится выполнять как сложную чистовую обработку и доводку продукции, так и предварительную обработку полуфабрикатов на черновых переходах.

Дифференциацией (раздроблением) операций называется построение операций из небольшого числа простых технологических переходов. Технологический процесс, построенный по принципу дифференциации операций, состоит из большого числа простых операций.

Достоинства дифференциации операции в первую очередь связаны с возможностью отделения сложной и точной чистовой обработки, требующей высокой квалификации рабочих-операторов и высокоточного оборудования от предварительной неточной обработки, которая может быть осуществлена простейшими и высокопроизводительными способами на простом универсальном оборудовании рабочими средней квалификации.

В условиях единичного и мелкосерийного производств обычно проектируются концентрированные отраслевые операции, выполняемые высококвалифицированными рабочими или операторами.

В условиях крупносерийного и массового производств применяется дифференциация отраслевых операций и их концентрация на сложном специализированном или специальном оборудовании, многошпиндельных автоматах, обрабатывающих центрах- в машиностроении, поточных линиях - в деревообрабатывающей, химической, пищевой и других отраслях, автоматизированных производственных системах, состоящих из станков с ЧПУ и обрабатывающих центров, управляемых от ЭВМ.

Процесс резания осуществляют с помощью двух движений станка: главного движения и движения подачи. Главное движение измеряют числом оборотов или двойных ходов детали или инструмента в минуту. Так как вращение детали (токарные станки) или инструмента (фрезерные и сверлильные станки) происходит в результате вращения шпинделя станка, то число оборотов детали или инструмента равно числу оборотов шпинделя. Поэтому при нормировании этих видов работ за основу расчета принимают число оборотов шпинделя станка в минуту n, при нормировании строгальных работ — число двойных ходов в минуту, обозначаемое также и.

Подачей s называют длину перемещения режущего инструмента за один оборот шпинделя или один двойной ход относительно обрабатываемой детали (токарные, сверлильные, продольно-строгальные станки) или длину перемещения обрабатываемой детали относительно режущего инструмента (фрезерные, поперечно-строгальные станки). На некоторых работах, например фрезерных, за единицу измерения принимают минутную подачу s_м, т. е. подачу за 1 мин, и подачу на один зуб многолезвийного инструмента s_z.

Толщина слоя металла, который необходимо снять при обработке поверхности, является припуском на обработку z. Этот припуск можно снимать за один или несколько рабочих ходов инструмента. Толщина снимаемого слоя за один или несколько рабочих ходов — глубина резания t.

Число рабочих ходов при обработке поверхности

i = z/t.

Основное время определяют на каждый переход, после чего время всех переходов операции суммируют. Основное время

где L — расчетная длина обработки в направлении подачи, равная

L = l+ l₁ + l₂.

Здесь l — длина обработки по чертежу; l₁ — дополнительная длина на врезание и перебег инструмента; l ₂ — дополнительная длина на взятие пробных стружек резания. Минутная подача:

— для точения, сверления и чистового фрезерования

s_M = s₀n,

— для чернового фрезерования

s_i = s_iz_n,

где s₀ — подача на один оборот детали (сверла, фрезы); z — число зубьев фрезы.

Норма времени сокращается уменьшением ее составляющих и совмещением времени выполнения нескольких технологических переходов. Основное время снижается в результате применения высокопроизводительных режущих инструментов и режимов резания, уменьшения припусков на обработку, а также числа рабочих ходов и переходов при обработке поверхностей. Вспомогательное время сокращается уменьшением времени холостых ходов станка, рациональным построением процесса обработки, а также уменьшением времени на установку и снятие заготовок путем использования приспособлений с быстродействующими зажимными устройствами. При одновременном выполнении элементов времени t₀ и при совмещении их с элементами времени t_в в составе времени t_ш входят лишь наиболее продолжительные (лимитирующие) элементы времени из числа всех совмещаемых.

Остальные составляющие времени t_ш берутся в процентах времени t_оп и мало влияют на структуру операции.

Вспомогательное время при анализе возможностей перекрытия его основным временем нельзя рассматривать как одно целое. Его целесообразно расчленить на пять составляющих:

1) время t_yc установки заготовки и время съема ее со станка по окончании обработки; оно включает установку штучных заготовок в приспособления, установку сменных приспособлений-дублеров или спутников в рабочие позиции; при обработке прутков t_ус включает время разжима цанги, подачи прутка до упора и зажима цанги;

2) время на приемы управления станком; оно учитывает пуск и останов станка, переключение скоростей и подач, изменение направления вращения шпинделей или перемещения суппортов, головок и кареток;

3) время t_инд индексации включает время на перемещение частей станка в новые и исходные позиции и фиксацию; поворот шпиндельных блоков, столов и барабанов, несущих заготовки, установочное перемещение столов с заготовками или инструментальных блоков; поворот делительных устройств и кондукторов; перемещение заготовок в новые позиции;

4) время t_cи смены инструмента при выполнении отдельных переходов операции (время последовательной смены инструментов в быстросменном патроне сверлильного станка; быстросменных кондукторных втулок; расточных блоков в борштангах и сменных борштанг; поворота резцовых или револьверных головок);

5) время установки инструмента на стружку и время t_си контрольных измерений при работе методом индивидуального получения размеров; обычно время t_изм не удается перекрыть основным временем; однако, применяя автоматизированные методы контроля (например, при шлифовании валов), можно измерять поверхности в процессе их обработки.

Возможности перекрытия элементов времени t_cи при выполнении станочных операций зависят от числа устанавливаемых для обработки заготовок, а также используемых инструментов и от порядка обработки заготовок инструментами. По числу устанавливаемых для обработки заготовок схемы станочных операций делят на одно- и многоместные, а по числу инструментов — на одно- и многоинструментальные. Последовательная или параллельная работа инструментов при обработке поверхностей заготовки, а также последовательное или параллельное расположение нескольких заготовок относительно режущих инструментов

обусловливают схемы операций, различные по условиям совмещения переходов во времени. В зависимости от этого операции могут быть последовательного, параллельного и параллельно-последовательного выполнения.

От числа устанавливаемых для обработки заготовок зависит возможность перекрытия времени их установки и съема. Одноместные схемы обработки исключают возможность перекрытия времени t_ус основным временем, и оно входит в состав штучного времени t_ш. У многоместных схем эта возможность имеется. При последовательных схемах невозможно перекрытие переходов обработки во времени, и во время t_шт входит сумма времен всех переходов. Параллельные и параллельно-последовательные схемы дают такую возможность, и учитываемое во времени t _ш основное время равно времени лимитирующего перехода или сумме нескольких лимитирующих переходов.

При сочетании указанных признаков образуется несколько схем [20]. При одноместной последовательной обработке одним или несколькими инструментами (рис. 3.1) неперекрываемое время t₀, входящее во время t_ш, включает сумму времен t_0i всех переходов:

,

При одноместной, одноинструментальной последовательной схеме (рис. 3.1, а)

t_b= t_ус + t_уп

При обработке несколькими сменяемыми инструментами (рис. 3.3, б)

Иногда в формулу для расчета времени вместо t_си входит t _инд, что имеет место при последовательном повороте четырехрезцовой головки при токарной обработке.

Основное время при одноместной параллельной обработке (рис. 3.3) определяется продолжительностью лимитирующего (наиболее длительного) перехода, перекрывающего все остальные переходы:

t_o = t_oi

Параллельно-последовательные схемы имеют место при одновременной обработке нескольких поверхностей заготовки и в нескольких позициях последовательно (рис. 6, а); при этом заготовка или инструменты меняют позиции путем поворота инструментального блока. Неперекрываемое время t₀ представляет собой сумму времени нескольких лимитирующих переходов, остающихся не перекрытыми:

Вспомогательное время операции t_в = t_yc + t_yn + t_инд. Иногда в формулу вместо времени t_инд входит время t_си; это, в частности, имеет место при последовательном перемещении многошпиндельной сверлильной головки (рис. 10, б).

Для многоместных схем характерно более эффективное, чем для одноместных схем, совмещение элементов времени t₀ и перекрытие элементов времени t_в. Возможны такие схемы, при которых время t₀ перекрывает время t_yc; в некоторых случаях время t_в „ исключается полностью.

Многоместные схемы могут осуществляться в трех основных вариантах: 1) обрабатывают операционную партию заготовок, устанавливаемых на станке одновременно (шлифование на магнитной плите партии мелких заготовок); 2) заготовки (или группы заготовок) устанавливают в свои приспособления независимо от других и обрабатывают поочередно (фрезерование заготовок с маятниковой подачей или в поворотных приспособлениях); 3) обработку выполняют на непрерывно вращающемся столе или барабане.

В многоместных схемах с одновременной установкой операционной партии время обработки заготовки определяется путем деления общих затрат времени на число заготовок в операционной партии. На обработку одной заготовки в этом случае приходится меньше времени, чем в случае одноместных схем. В многоместных схемах время t₀ часто существенно сокращается за счет времени врезания и сбега инструмента. Время t_B при установке операционной партии z несколько возрастает, но на одну заготовку она значительно меньше, чем в одноместных схемах.

При многоместной последовательной обработке (рис. 3.4) заготовок

одним (рис. 3.4, а) или несколькими инструментами (рис. 3.4, б)

,

При многоинструментной параллельной обработке (рис. 3.5, а) возможно совмещение переходов основного времени, которое в этом случае определяется лимитирующим переходом

,

При параллельно-последовательном расположении заготовок (рис. 3.5, б) возможно частичное совмещение переходов, и время t₀

определяется суммой времен нескольких неперекрываемых переходов:

Для многоместных схем с одновременной установкой заготовок при одноинструментальной обработке

При параллельной и параллельно-последовательной многоинструментальной обработке

В некоторых случаях время t_си, заменяется временем t_инд.

Многоместные схемы с независимой (раздельной) установкой заготовок (или групп заготовок) более производительны, так как они позволяют перекрывать время t_yc основным временем. При этом заготовки в одной позиции обрабатываются, а в другой они снимаются со станка и заменяются необработанными.

При последовательной обработке (рис. 13) время t₀ определяется лимитирующим переходом, а время

t_в = t_уп + t_инд

При многоместной параллельной и параллельно-последовательной обработке заготовок (рис. 14) время t ₀ уменьшается соответственно числу одновременно обрабатываемых заготовок, а время t_в уменьшается в зависимости от числа одновременно обрабатываемых заготовок:

Наиболее благоприятные условия для совмещения элементов времени t_оп создаются при осуществлении многоместных схем с непрерывной установкой заготовок (рис. 3.8, а).

В этом случае преобладают схемы параллельно-последовательной обработки, хотя возможны и последовательные схемы. Такие схемы осуществляются преимущественно на станках с непрерывно вращающимся столом или барабаном.

Дата добавления: 2014-01-11