1.6 Концентрация технологических процессов, как направление автоматизации

Одну и ту же заготовку можно обработать технологическими процессами с разным количеством и содержанием операций. Если процесс раздроблен на простейшие операции, состоящие из одних проходов и переходов, то такой процесс называется дифференцируемым. Дифференциация процесса делает операции более простыми и надежными и менее дорогими. Однако дифференцируемый процесс имеет низкую производительность труда, требует очень большого количества оборудования, рабочих и больших производственных площадей.

Одним из способов повышения производительности труда является построение технологических процессов механообработки по принципу концентрации простейших операций, когда на одном рабочем месте совмещаются проходы, переходы или позиции. В дальнейшем будем называть этот принцип концентрацией технологических процессов.

Концентрация ТП представляет собой совмещение на одном рабочем месте достаточного количества проходов, переходов и позиций. В машиностроительном производстве применяют различные формы параллельную, последовательную и смешанную формы концентрации технологических процессов.

Параллельная форма концентрации имеет место, когда поверхность заготовки обрабатывается параллельно несколькими инструментами или комбинированным инструментом. На рисунке 1.9 показан пример параллельной формы концентрации при токарной обработке валика, где поверхности 1,2,3,4,5,6 одновременно обрабатываются четырьмя инструментами, установленными на продольном S_I и поперечном S_II суппортах. В этом случае производительность труда повышается за счет сокращения основного времени, станкоёмкости и вспомогательного времени.

Рисунок 1.9. Параллельная форма концентрации операций (проходов) при токарной обработке

При последовательной форме концентрации одна поверхность последовательно обрабатывается разными инструментами или разные поверхности последовательно обрабатываются одним инструментом. Последовательная форма концентрации широко применяется на станках с ЧПУ, револьверных или копировальных станках. На рисунке 1.10 показана схема токарной обработки заготовки конической шестерни на станке с ЧПУ, где девять поверхностей заготовки последовательно обрабатываются одним инструментом. В этом случае производительность труда повышается только за счет сокращения вспомогательного времени.

Рис. 1.10 Последовательная концентрация операций токарной обработки заготовки под коническую шестерню на станке с ЧПУ

С мешанная форма концентрации показана на примере обработки торца вала комбинированным инструментом, в котором вначале последовательно обрабатываются поверхности 2 и 3, а затем параллельно поверхности 1,2,3 и 4 (рис.1.11).

Рис. 1.11 Смешанная форма концентрации операций при зацентровке и подрезке торца вала комбинированным инструментом

Анализ различных форм концентрации показывает, что повышение производительности при параллельной форме происходит в основном за счет снижения станкоемкости, то есть за счет времени рабочих ходов . При последовательной форме концентрации производительность повышается за счет сокращения холостых ходов . Эффективность применения параллельной формы зависит от степени концентрации операций. Допустим, что ТП состоит из k простейших операций, каждая из которых выполняется на отдельном станке. Тогда станкоемкость процесса будет складываться из станкоемкостей простейших операций (переходов):

или (1.8)

- средняя станкоемкость простейшей операции (перехода). Очевидно, что количество станков в таком процессе будет также равно «к» (рис.1.12).

Представим этот технологический процесс с различной степенью концентрации простейших операций.

Е сли на каждом рабочем месте объединить обработку двумя или несколькими инструментами, то будет иметь место первая степень концентрации (рис. 1.12). Рис. 1.12

Д ля простоты рассуждений допустим, что на каждом рабочем месте параллельно работают по n – инструментов, тогда станкоемкость сократиться в n раз и количество оборудования тоже сократиться в m раз.

;

Рис. 1.13 Первая ступень концентрации операций

Для первой ступени концентрации характерна однопозиционная обработка различными инструментами.

Если процесс выполняется на С многопозиционных станках и на каждой позиции ведется обработка несколькими инструментами, то будет иметь место вторая степень концентрации (рис. 1.14).

Рис.1.14 Обработка на многопозиционных станках

Допустим, что на каждом станке имеются по n-рабочих позиций и на каждой позиции работают по m-инструментов. Тогда станкоемкость уменьшится еще в m раз.

;

Возможна и третья степень концентрации, если С многопозиционных станков или участков автоматической линии с жесткой связью объединить в одну линию. Тогда станкоемкость принимает минимальное значение:

;

Если в этом случае все простейшие операции выполняются синхронно, параллельно, имеют одинаковую продолжительность, то станкоемкость приближается к средней станкоемкости, количество оборудования приближается к 1. Т.е. .

Концентрация ТП приводит к следующим положительным результатам:

• Повышается производительность процесса, т.к. сокращается станкоемкость и время холостых ходов.

• Сокращается количество оборудования, а следовательно и число рабочих. В результате повышается производительность труда на данном процессе.

• Уменьшается потребность в производственных площадях.

• Создаются благоприятные условия для автоматизации технологических процессов.

Вместе с тем концентрация сопровождается отрицательными факторами, которые ограничивают её применение:

• Оборудование становится более сложным и дорогостоящим. Возрастают простои оборудования на смену инструмента, наладку в связи с обслуживанием и ремонтом.

• Увеличиваются затраты на обслуживание оборудования, так как требуется более высокая квалификация наладчиков

ВЫВОД: В каждом отдельном случае применение концентрации необходимо осуществлять выбор ее варианта обоснованно (путем технико-экономического анализа).