1.7.3 Структура технологических операций

Производительность технологических операций в значительной сте­пени зависит от их структур, определяемых количеством заготовок, одновременно устанавливаемых в приспособлении или на станке (одно- или многоместная обработка), количеством инструментов, используемых при выполнении операции (одно- или многоинструментальная обработка), и последовательностью работы инструментов при выполнении операции. Последовательное вступление инструментов в работу или последовательное расположение нескольких заготовок в приспособлении по направлению движения подачи характеризует структуру операции с последовательной обработкой. При параллель­ном расположении обрабатываемых заготовок в приспособлении (т. е. при их расположении перпендикулярно к направлению движе­ния подачи) и при одновременной обработке нескольких поверх­ностей одной или нескольких заготовок формируется структура операции с параллельной обработкой.

При многоместной обработке заготовок, расположенных в приспособлении в несколько рядов вдоль и поперек движения подачи, операция характеризуется как операция с параллельно-последовательной обработкой.

Одноместная и последовательная обработка одним (рисунок 9.2) или несколькими сменяемыми инструментами (рисунок 9.3) не дает возможности совмещения основного времени обработки отдельных поверхностей и отдельных переходов, поэтому основное время Т_о технологической операции, входящее в состав ее штучного времени Т_ш, определяется суммой основных времен Т_о всех переходов опе­рации согласно формуле

(9.1)

а) б)

в) г)

Рисунок 9.2 – Схемы одноместной последовательной одноинструментальной обработки

[1, 2 – номера ходов инструмента (а); 1, 2, 3, 4 – последовательность положений сверла (г)]

Вспомогательное время Т_в при одноместной последовательной одноинструментной обработке (см. рисунок 9.2) складывается: из времени на установку и снятие заготовки Т_ус, включающего в себя затраты времени на установку штучных заготовок в приспособлении и их смену, установку сменных приспособлений-дублеров или при­способлений-спутников в рабочие позиции (при обработке прутков 7,0 включает в себя затраты времени на разжим цанги, подачу прутка до упора и зажим цанги); из времени на управление стан­ком Т_ус, которое включает в себя затраты времени на пуск и останов станка, переключения скоростей и подач, изменение направления вращения шпинделей, перемещения суппортов, головок, кареток, а при обработке на станках с ЧПУ еще и из времени на индексацию Т_инд. состоящего из затрат времени на перемещение частей станка в новые и исходные позиции и фиксацию (см. рисунок 9.2, г), поворот делительных устройств и кондукторов, перемещение заготовок на новые позиции. Вспомогательное время можно выразить формулой

(9.2)

При одноместной последовательной многоинструментной обра­ботке сменяемым инструментом (рисунок 9.3) время индексации Т_шд в формуле (9.2) обычно заменяется временем Т_с.и, учитывающим затраты времени на смену инструмента при выполнении отдельных переходов операции (затраты времени на поворот резцовых или револьверных головок; замену сменных расточных борштанг, быстросменных кондукторных втулок и инструментов в быстросменном патроне сверлильного станка.

Рисунок 9.3 – Схемы одноместной последовательной многоинструментальной обработки сменным инструментом

При одноместной последовательной многоинструментальной об­работке заготовок на станках типа «обрабатывающий центр» в состав вспомогательного времени входит как время индексации, так и время смены инструмента, поэтому формула для расчета вспомогательного времени приобретает вид

(9.3)

В тех случаях, когда время контрольных измерений обрабатыва­емой заготовки Т_изм не может быть перекрыто основным временем выполнения операции, оно добавляется в формулах (9.2) и (9.3) отдельным слагаемым.

Во всех случаях одноместной параллельной обработки: одно­местной одноинструментальной обработки фасонными инструмен­тами (рисунок 9.4, а, б) или наборами инструментов (рисунок 9.4, в); одно­местной параллельной многоинструментной обработки (рисунок 9.5); одноместной параллельно-последовательной многоинструментной обработки (рисунок 9.6) основное время выполнения отдельных переходов Т_оi совмещается и общая продолжительность основного времени Т_о операции определяется длительностью Т_ol лимитиру­ющего (т. е. наиболее продолжительного) перехода, перекрывающей длительность всех других переходов, и числом одновременно обра­батываемых заготовок Z.

Рисунок 9.4 – Схемы одноместной параллельной одноинструментальной обработки фасонными инструментами (а, б) и наборами инструментов (в)

При одноместной параллельной обработке

(9.4)

Вспомогательное время определяется по формуле (9.2).

Многоместные схемы обработки дают возможность совмещения как основного, так и вспомогательного времен, поэтому они обеспе­чивают достижение наивысшей производительности. Эти схемы могут осуществляться в трех вариантах:

все обрабатываемые заготовки устанавливаются на станке одновременно и затем одно­временно обрабатываются одним или несколькими инструментами (рисунок 9.7; рисунок 9.9; рисунок 9.10, а);

Рисунок 9.6 - Схемы одноместной параллельно-последовательной многоинструментной обработки: а - на токарно-револьвсрном станке с шестипозици-онной головкой; в - на свер­лильном станке с последо-вательным перемещением многошпиндельной головки в позиции 1—3; в - на сверлильном станке комбинирован­ным инструментом; г — на токарно-револьверном станке с горизон­тальной осью револьверной головки

Рисунок 9.5 – Схемы одноместной параллельной многоинструментальной обработки

заготовки или группы загото­вок устанавливаются в свои приспособления независимо от других заготовок во время обработки последних и обрабатываются одно­временно или последовательно (рисунок 9.8; рисунок 9.10, б, в);

об­работка выполняется на непрерывно вращающемся столе или бара­бане при непрерывной смене обрабатываемых заготовок (рисунок 9.11).

	Рисунок 9.7 - Схемы многоместной последовательной одноинстру-ментной обработки с одновременной установкой заготовок: а - обта-чивание колец; 6 - сверление пачки тонких за­готовок; в - фрезеро-вание заготовок, установленных вдоль движения подачи; г - нареза-ние зуба шестерен

Рисунок 9.8 - Схемы многоместной последовательной одноинструментной обработки с раздельной установ­кой заготовок: а - обработка отверстий на вертикальном полуавтомате (1 - позиция за­грузки и съема заготовок; 2 - позиция сверления малого отверстия; 3 - позиция сверления большого отверстия); б - маятниковое фрезерование (снятие обработанных и установка новых заготовок производится одновременно с фрезерованием на движущемся столе)

Рисунок 9.9 - Схемы многоместной параллельной многоинструментной обработки с одновременной уста­новкой заготовок

При многоместной параллельной многоинструментной обработке с одновременной установкой заготовок (см. рисунок 9.9) затраты основ­ного и вспомогательного времен распределяются между Z одно­временно обрабатываемых заготовок и определяются из выражений:

(9.5)

(9.6)

Многоместная последовательная обработка с одновременной уста­новкой заготовок (см. рисунок 9.7) не дает возможности совмещения основного времени обработки заготовок (как это имеет место при параллельной обработке), и основное время операции Т_о опреде­ляется из выражения

(9.7)

где Z - число последовательно обрабатываемых заготовок; T_oi - основное время обработки каждой заготовки.

Следует отметить, что основное время операции Т_о, определенное для многоместной последовательной обработки по формуле (9.7), может оказаться значительно меньше аналогичного времени при одноместной обработке тех же заготовок в связи с существенным сокращением затрат времени на врезание и перебег инструмента, входящего в значение T_oi.

Вспомогательное время в этом случае также определяется по формуле (9.6).

Многоместная последовательная обработка с раздельной уста­новкой заготовок (см. рисунок 9.8) позволяет совмещать время уста­новки заготовок с основным временем, значительно сокращая вспомогательное время, величина которого может быть определена по формуле Т_в = Т_уп или (в необходимых случаях)

(9.8)

Основное время Т_о определяется так же, как и при одноместной обработке.

Многоместная параллельно-последовательная обработка с раз­дельной установкой заготовок (см. рисунок 9.10) не только дает воз­можность совмещать время установки заготовок с основным време­нем, сокращая общие затраты вспомогательного времени, но и поз­воляет осуществить частичное совмещение основного времени переходов. В этом случае общее основное время Т_о определяется продолжительностью Т_оl неперекрываемого (лимитирующего) пере­хода и числом одновременно обрабатываемых заготовок

(9.9)

Затраты вспомогательного времени в свою очередь сокращаются пропорционально числу одновременно обрабатываемых заготовок

(9.10)

Рисунок 9.10 - Схемы многоместной параллельно-последовательной обработки с одновременной (а) и раз­дельной (б, в) установкой заготовок: а - плоское шлифование заготовок; б- фрезерование на поворотном столе со сменой группы заготовок А во время обработки заготовок Б после возвращения стола в крайнее левое положение и его поворота на 180° вокруг вертикальной оси; в - обработка на вертикальном полуавтомате (1 - позиции загрузки; 2, 3 - позиции обработки заготовок)

Многоместная параллельно-последовательная обработка с непре­рывной установкой и сменой обрабатываемых заготовок на станке (рисунок 9.11) обеспечивает наивысшую производительность обработки, так как дает возможность осуществить полное совмещение и пере­крытие вспомогательного времени основным, поэтому в данном случае Т_в = 0. Основное время в этом случае определяется делением времени одного оборота стола или барабана на число установленных на нем заготовок.

Многоместная обработка с непрерывной сменой обрабатываемых заготовок в большинстве случаев осуществляется как параллельно-последовательная, однако иногда (при опре­деленных конфигурации и размерах заготовок) она может быть построена при последовательной обработке заготовок. Наиболее удобно осуществлять непрерывную смену заготовок при их установке на вращающихся столах и барабанах с вертикальной или горизон­тальной осью вращения, однако в отдельных случаях обработки находят применение и другие конструкции (например, с цепными устройствами и т. п.).

Рисунок 9.11 - Схемы многоместной парал­лельно-последовательной обра-ботки с непрерывной сме­ной загото-вок: а - непре­рывное фрезерование; б - фрезерование торцов вали­ков

Для количественной оценки принятой структуры операции может быть определен коэффициент совмещения основного времени опера­ции К_с.о по формуле

(9.11)

числитель которой — Т_о - представляет собой основное неперекрываемое время операции, входящее в состав ее штучного времени, а знаменатель выражает сумму всех элементов основного времени, совмещенных и несовмещенных переходов операции. Величина К_с.о изменяется в пределах от 0 до 1. При отсутствии совмещения переходов К_с.о = 1. При повышении степени совмещения коэффициент совмещения основного времени снижается.