Теория технических систем (стр. 6 )

В настоящее время наиболее перспективными для различных условий производства являются следующие типы станочного оборудования:

1) набор отдельных станков с ЧПУ;

2) многооперационные станки;

3) гибкие станочные системы;

4) переналаживаемые автоматические станочные системы;

5) автоматические линии тактовые.

3.2.1 Станки с числовым программным управлением

Это оборудование целесообразно использовать при широком ассортименте обрабатываемых деталей общей структуры и ограниченном наборе технологических методов обработки. Ограниченный набор движений у каждого станка позволяет, однако, при числовой системе управления реализовывать весьма разнообразный ход рабочего процесса. Имеется возможность расширения номенклатуры обрабатываемых деталей, ограниченной только размерами рабочего пространства станка. Смену инструмента на станках с ЧПУ осуществляют вручную или с помощью револьверной головки, рассчитанной на сравнительно малый набор режущего инструмента. Размерная установка и настройка инструмента обычно осуществляется на станке самим оператором. Загрузка станка и зажим деталей преимущественно ручные или механизированные. Подача деталей к станкам часто механизирована или даже автоматизирована. Контроль и измерение изделий обычно осуществляется вручную, а современные системы управления позволяют оператору быстро подготовить и проконтролировать новую программу. Применение систем управления типа CNC дает возможность решения многих вспомогательных и обслуживающих функций.

Несмотря на высокий уровень автоматизации современных станков с ЧПУ. За оператором сохраняются некоторые вспомогательные функции. Полная обработка детали требует ее передачи со станка на станок, поскольку отдельный станок с ЧПУ может выполнить лишь узкий набор технологических переходов.

3.2.2 Многооперационные станки

Это оборудование наиболее целесообразно при возможности полной обработки детали с одной установки на станке за счет автоматической смены инструмента. Этому требованию удовлетворяет относительно широкий ассортимент деталей, которые могут быть автоматически изготовлены, включая точную финишную обработку. При этом номенклатура семейства сходных деталей может быть расширена, если методы обработки и набор инструмента допускают обработку требуемых элементарных поверхностей. Управляющая программа легко изготавливается средствами вычислительной техники и просто вводится в станок. Набор режущего инструмента, который достигает 120 единиц в магазине станка, легко подгоняется к требованиям обработки и включает предварительно устанавливаемый универсальный режущий инструмент, сменяемый по программе, а также производительный специальный режущий инструмент. В качестве накопителя используют револьверные головки (резцедержатели) или инструментальные накопители, в настоящее время преимущественно цепные магазины.

Смена инструмента осуществляется автооператором с двойным захватом за короткое время, часто в пределах 4 с, поскольку остальные потери времени при поиске и выборе инструмента совмещаются со временем обработки на станке. Иногда смену инструмента ведут на двух параллельно работающих шпинделях. Транспортировка и централизованное складирование затупленного инструмента обычно связаны с ручным обслуживанием. Зажим обрабатываемых деталей возможен как вручную, так и автоматически. Централизованное складирование заготовок, их транспортирование и установка на спутниках обычно осуществляется автономно, вне многооперационного станка. Контроль и измерение обрабатываемых деталей в большинстве случаев ведёт оператор, однако в последнее время используют измерительные головки, устанавливаемые в инструментальном магазине.

Управление типа CNC позволяет надежно управлять и следить за выполнением станком всех функций. Отдельный многооперационный станок обслуживается оператором. Смена режущего инструмента обеспечивает расширение технологических возможностей многооперационного станка и его высокую универсальность.

3.2.3 Гибкие станочные системы

Это оборудование предназначено для автоматической обработки относительно широкой номенклатуры сходных деталей в мелкосерийном и серийном производстве.

3.2.3.1 Гибкие станочные модули

Это оборудование является дальнейшим развитием обрабатывающих центров. Их под системы могут обеспечивать безлюдную технологию в течение большого отрезка времени (не менее одной смены). Вследствие полной автоматизации рабочего процесса номенклатура деталей не столь широка, как на обрабатывающих центрах, но достаточна для многих условий производства. Для каждого набора сходных деталей достижим подбор методов обработки. При ограниченном наборе технологических операций можно обеспечить расширение семейства обрабатываемых деталей. Управление типа CNC объединяет все вспомогательные функции комплекта оборудования. Накопитель инструмента приспособлен для многих программ обработки и в отдельных случаях может быть сменным. В набор режущего инструмента включают универсальный и специальный инструмент. К тому же полный цикл обработки обеспечивается набором инструмента не на одной, а на всех рабочих позициях. Размерная установка инструмента осуществляется вне рабочего места, а его коррекция – на рабочем месте.

На некоторых станочных модулях предусматривается контроль износа режущего инструмента и соответствующая размерная поднастройка. Обычно достаточно грубая предварительная установка. Подача деталей на рабочую позицию, установка зажим автоматизированы. Станочный модуль имеет внутренний накопитель заготовок, обеспечивающий запас деталей не менее чем на 8 часов работы. Доставка заготовок к модулю механизирована или автоматизирована.

Контроль изделий производят на встроенный в модуль измерительной станции, измерительной головкой в шпинделе станка или измерением в процессе обработки. Существуют диагностические системы для наблюдения за функционированием станков и систем управления, а также за поломкой и износом режущего инструмента с подачей сигналов на его замену или коррекцию.

Станочный модуль обеспечивает безлюдную технологию в течение смены и нуждается, поэтому во всех устройствах, которые гарантируют в течение всего этого времени надежное протекание рабочего процесса и высокое качество изделий. К ним относятся накопители заготовок достаточной емкости и автоматическая доставка их на рабочую позицию, автоматический зажим деталей на станке полностью автоматический цикл обработки, автоматическое обеспечение качества обработки и автоматическая диагностика.

3.2.3.2 Гибкие станочные системы

Эти системы состоят из автоматических станков (в том числе с ЧПУ) и многооперационных станков, связанных общим автоматическим транспортом деталей и общей системой управления.

По сравнению с отдельными станками ассортимент обрабатываемых деталей в системе может быть расширен. Набор режущих инструментов системы складывается из комплектов инструментов на отдельных станках, необходимых инструментов, находящихся между станкам, на заточке, подготовке и контроле, а также в резерве. Режущие инструменты сменяются вручную или автоматически сменными устройствами, причем складирование, транспортирование и накопление происходят также вручную либо механизировано. Режущий инструмент соответствует типу станка с ЧПУ или многооперационному станку; транспортирование, установка и зажим деталей осуществляются автоматически. Подготовка заготовок и ввод их в систему может быть механизированы или автоматизированы, причем накопитель системы должен обеспечить бесперебойную работу в течение не менее 8 ч. Автоматические устройства для контроля, наблюдения и диагностики, как правило, не предусматриваются.

Управление системой осуществляется обычно централизовано по принципу CNC со сбором и переработкой текущей информации о состоянии системы. Обслуживающий персонал требуется для периодического осмотра станков, вычислительной техники, для подготовки деталей и их соединения со спутниками, для наблюдения за ходом рабочего процесса.

3.2.3.3 Автоматические изготовляющие системы

Эти системы представляют собой автоматическое производство деталей. В противоположность станочным системам отдельные станки и устройства системы полностью ориентированы на соответствующее семейство деталей и поэтому допускают интеграцию потока деталей, потока инструмента и потока информации.

Ассортимент обрабатываемых деталей по основной структуре относительно широк и почти не ограничен по малым структурным отклонениям, а может быть при расширен. Ход рабочего процесса станков и всей системы устанавливают произвольно, включая многочисленные вспомогательные и обслуживающие операции. Последовательность обхода станков в соответствии с технологическими требованиями и загрузкой станков оптимизируется.

Набор режущего инструмента на каждом станке соответствует требованиям, а смена и наблюдение за его состоянием осуществляется автоматически. Наряду со стандартными и специальными для станков с ЧПУ инструментами успешно вводят в систему станки с автоматической сменой многоинструментальных головок. Часто в системе имеется центральный склад режущих инструментов, зажимных и контрольных приспособлений. Предварительная размерная установка инструмента и его кодирование осуществляется вручную, а доставка к станку и операция в магазине автоматизированы частично или полностью. Поток деталей между станочными накопителями (емкостью не менее 8 ч работы) и операции с деталями на станке автоматизированы, детали подаются к системе вручную или автоматическим транспортом. Контроль продукции, состояния станков и всей системы, включая коррекцию, осуществляется автоматически в ходе рабочего процесса предусмотренными для этого средствами управления. Оператор лишь периодически наблюдает за ходом работы системы, устраняет неисправности и поддерживает все устройства в требуемом состоянии. Область применения автоматических изготавливающих систем весьма обширна.

3.2.4 Тактовые автоматические линии

В этих системах все приспособления подходят только для одной детали, т. е. для условий массового производства. При этом должно быть найдено компромиссное решение по разделению рабочих операций между отдельными станками. При расчленении операций сокращается время цикла (такта) , но возрастают потери времени на замену инструментов и устранения отказов. При объединении рабочих операций за счет использования комбинированного, многолезвийного инструмента, многошпиндельных головок, одновременной обработки нескольких деталей (что приводит к совмещению операций на одном станке) увеличивается основное время, но сокращается протяженность автоматической линии. При этом усложненная оснастка станков препятствует быстрой переналадке на обработку другой детали.