12. Принципы построения автоматизированных технологических процессов

При проектировании АТП важно правильно сочетать принципы дифференциации технологического процесса и концентрации операций, обеспечивающих максимальную производительность.

Концентрация операций автоматизированного технологического процесса осуществляется путем применения:

• сложного комбинированного инструмента (фасонных токарных резцов, ступенчатых сверл, зенкеров и разверток, фасонных фрез, сложных протяжек, профильных шлифовальных кругов и т.д.);

• наборного инструмента (набора резцов в одной державке, набора сверл, зенкеров, разверток и метчиков в многошпиндельной головке, набора фрез, шлифовальных кругов и т.д.);

• многоинструментальных агрегатных, многопозиционных и специальных станков.

Степень концентрации операций при обработке деталей на автоматах и автоматических линиях может быть очень высокой. Однако если совмещение переходов во времени влечет за собой значительное увеличение числа инструментов в наладке, то эффективность высокой концентрации операций снижается, ибо чрезмерное увеличение числа инструментов связано с неизбежным увеличением затрат времени на регулировку и поднастройку инструментов. В результате чего производительность труда не возрастает, а снижается. Кроме того, для осуществления многоинструментальных наладок требуется более сложная и дорогостоящая техническая оснастка, что, в свою очередь, отражается на себестоимости обработки изделия. Оптимальное количество инструментов в наладке, например, револьверной головки можно определить, построив кривую зависимости производительности обработки Q (шт./мин) от количества инструментов «р» в наладке. Эта зависимость выражается уравнением следующего вида:

где: ∑ t_p = T_p – суммарное время, в течение которого «р» рабочих

инструментов производят обработку одного изделия, мин.;

р – количество инструментов в наладке;

∑t_x – суммарное время холостых ходов, мин.;

t_c – суммарное время на смену и регулировку одного инструмента;

T_b – вспомогательное время на установку съем детали.

Входящие в формулу вспомогательное время Т_в и время холостых ходов станка ∑t_x на одну деталь являются величинами постоянными и не зависят от числа инструментов в наладке, они не влияют на характер кривой Q = f(p), а затраты времени на смену и регулирование инструментов прямо пропорциональны количеству инструментов в наладке. Максимум производительности обработки достигается при определенном количестве инструментов «р» в наладке. Это значение «р» определяет предел концентрации операций данного процесса.

Для обработки среднегабаритных и мелких деталей по методу высокой концентрации операций наиболее целесообразно предусматривать многошпиндельные автоматы, многопозиционные агрегатные полуавтоматы и автоматы, а для обработки крупногабаритных корпусных деталей – агрегатные станки, скомпонованные из нормализованных узлов и многооперациионные станки с ЧПУ.

Типизация технологических процессов и групповая обработка подобных однородных деталей являются одним из важнейших мероприятий, обеспечивающих сокращение сроков и стоимости технологической подготовки автоматизированного производства. Предпосылкой типизации технологических процессов является классификация однородных деталей и их элементов, методов и средств их изготовления.

Типовые технологические процессы разрабатываются на основе анализа, систематизации и обобщения опыта промышленности по изготовлению подобных деталей и предусматривает применение высокопроизводительного оборудования, средств механизации и автоматизации и прогрессивных методов обработки. При этом широко осуществляется нормализация и унификация подобных деталей и их конструктивных элементов.

Различают метод типизации применительно с определенным классом однородных деталей и по видам обрабатываемых поверхностей, и комплексный метод, основанный на классификации обрабатываемых поверхностей применительно к определенным классам деталей. При этом всякая сложная поверхность детали любой геометрической формы рассматривается как совокупность простых, элементарных поверхностей.

При одном и том же способе установки детали на станке можно обработать один или несколько элементов формы, которые образуют технологическую поверхность. Для всех подобных технологических поверхностей в зависимости от их геометрической формы, размеров и концентрации детали определяется оптимальный метод их получения, необходимое оборудование и средства автоматизации.

Типизация технологических процессов позволяет применять нормализованные приспособления, которые проектируются по типовым схемам базирования и закрепления деталей, и обеспечивают возможность полной или частичной обработки на одном приспособлении нескольких типоразмеров с помощью комбинированного инструмента и многоинструментальных наладок.

По принципу типизации технологических процессов разработан метод групповой обработки деталей. Он характеризуется общностью оборудования и оснастки для выполнения одинаковых операций на однородных деталях. В основе построения технологических процессов групповой обработки лежит сложная комплексная деталь, состоящая из ряда элементарных поверхностей. Другие детали, объединенные в группу, должны иметь полное или частичное сочетание тех же поверхностей, что и у комплексной детали и те же базы. Таким образом, комплексная деталь имеет все элементы поверхностей, свойственные всем другим, а процесс обработки ее, как правило, должен включать методы обработки всех элементов поверхностей деталей данной группы.

Типизация технологических процессов и групповые методы обработки позволяют приблизить масштабы изготовления к крупносерийному типу производства, и даже к массовому. Это позволяет более широко применять высокопроизводительное оборудование и средства механизации и автоматизации с применением станков с ЧПУ и многономенклатурных автоматических линий.

Кроме того, типизация технологических процессов открывает широкие возможности применения ЭВМ для подготовки производства. В настоящее время для обработки деталей на станках с ЧПУ широко используются автоматизированные системы проектирования технологических процессов и программирования с использованием компьютеров.