Методическое пособие 660

Научно-исследовательскими и проектноконструкторскими организациями (ЭНИМС, СКБ1, СКБ6, НИИтавтопром, НИИтракторсельхозмаш, НИАТ и др.) проделана большая работа по созданию агрегатных станков, автоматов и полуавтоматов и автоматических линий. Проводится разработка нормализованных узлов и исполнительных механизмов автоматических линий различного целевого назначения, созданы нормативные и руководящие технические материалы по расчету и конструированию автоматического оборудования. Накоплен большой опыт по конструированию, производству и эксплуатации автоматических линий.

К настоящему времени выполнены большие исследования отечественных и иностранных автоматических линий, позволившие выявить их недостатки и наметить пути дальнейшего совершенствования качеств этого оборудования. В частности, выявлено недостаточно эффективное использование автоматических линий на производстве, простои по разным причинам (некачественный режущий инструмент, некачественные заготовки, несовершенство отдельных устройств линии), которые еще велики. Примерно у одной трети действующих автоматических линий отношение коэффициента фактической загрузки к коэффициенту загрузки при проектировании составляет 0,80,95; у остальной части линий это отношение еще ниже.

Важные задачи дальнейшего развития автоматических линий — задачи повышения их производительности, точности и надежности работы. Новые линии должны создаваться в основном из нормализованных унифицированных узлов по принципу агрегатирования. Это позволит в значительной мере снизить себестоимость и сроки их изготовления, что в условиях технического прогресса чрезвычайно важно. Повышение надежности автоматических линий повысит их коэффициент использования во времени. В

130

настоящее время достигают проектной производительности только путем интенсификации режимов резания.

Основная часть ранее изготовленных и эксплуатируемых в промышленности автоматических линий принадлежит к числу линий специального (одноцелевого) назначения.

Эти линии проектируются для обработки определённых деталей. При изменении конструкции и размеров детали они становятся непригодными для дальнейшего использования или требуют большей или меньшей реконструкции. Линии подобного типа дают значительный техникоэкономический эффект, если обработке подвергается большое количество трудоемких и стабильных по конструкции деталей, а их производстве рассчитано на достаточно длительное время, превышающее допустимые сроки окупаемости больших капиталовложений на изготовление линий.

Примером таких деталей могут служить блоки цилиндров, картеры, станины, ступенчатые валы, зубчатые колеса, шатуны и другие детали в автотракторной и других отраслях промышленности с большой программой выпуска продукции. Объектом производства на этих линиях служат также простые по конструкции, но стандартные детали и изделия, выпускаемые в очень больших количествах (крепежные детали, газовая и водопроводная арматура, подшипники качения).

В данных случаях часто применяют комплексные автоматические линии, на которых выполняется технологический процесс получения заготовки и последующей механической обработки. Так, автоматическая линия для производства гаек, спроектированная СКБ6, состоит из автомата для высадки заготовок, трех гайконарезных автоматов, агрегата антикоррозионной обработки и контрольного автомата. В качестве исходного материала используется калиброванная

131

проволока в бунтах. Производительность линии при изготовлении гаек М10 около 10000 шт. в смену.

Планомерно проводимая унификация и стандартизация изделий в отечественном машиностроении способствует специализации производства.

Ограничивая число типоразмеров изделий одного назначения минимальным ассортиментом наиболее совершенных образцов, стандартизация приводит к сужению номенклатуры изделий при значительном увеличении программы их выпуска. Это позволяет шире применять поточные методы работы и специальные автоматические линии для их производства.

Использование нормализованных узлов для компоновки автоматических линий специального назначения сокращает сроки и себестоимость их изготовления, а это в свою очередь расширяет область их использования в машиностроении.

Ранее отмечалось, что основная масса продукции машиностроения производится серийно. Применение автоматических линий специального назначения в данных условиях сильно ограничено.

В этом случае используют переналаживаемые (многопредметные) автоматические линии. На этих линиях обрабатывают несколько конструктивно и технологически подобных деталей, пропускаемых партиями через определенные промежутки времени. После окончания обработки партии деталей линию останавливают и переналаживают на обработку следующей партии.

Дальнейшее развитие привело к появлению линий из станков с программным управлением и линий, управляемых от ЭВМ. Эти новые разновидности автоматических линий способствуют созданию гибких средств автоматизации не только в серийном, где сокращаются простои оборудования на его переналадку, но и в поточно-массовом производстве,

132

где появляются возможности расширения и изменения номенклатуры производимых изделий без изменения средств автоматизации.

9.2. Технологии 3D-печати и финишная обработка

В настоящее время 3D печать металлом рассматривается, как одна из наиболее перспективных технологий, которая в недалеком будущем может вытеснить современные методы прототипирования.

Исследователи усердно работают над тем, чтобы в ближайшее время принтеры, печатающие металлом, появились на строительных площадках, в металлургической промышленности и на пищевом производстве.

На данный момент существует всего несколько технологий, которые используются для печати металлом: лазерные 3D принтеры и струйные. Обе они подразумевают аккуратное и постепенное наслаивание «чернил» слой за слоем для построения заданной фигуры. Тем не менее, инженеры нашли сразу несколько способов, позволяющих вырастить твердый объект на платформе построения.

Селективное лазерное спекание

Технология SLS, также известная под названием

Direct metal laser sintering, позволяет создавать металличе-

ские объекты из плавкого порошка – металлической глины. Впервые данный материал был показан в 1990 году в Японии. Тогда его использовали для лепки примитивных форм. В промышленности применять его стали лишь спустя десять лет после открытия.

Металлоглина изготавливается из смеси металлической стружки, органического связующего вещества и воды. При обжигании связующее вещество и вода выгорают, что превращает металлический порошок в монолитный объект.

133

Рис. 48. Пример отпечатанных изделий

Для обработки металлоглины SLS-принтеры используют лазер. Порошок наносится на поверхность платформы ровным слоем, после чего разглаживается специальным валиком.Затем лазерное излучение корректирует слой металлоглины так, как это запрограмированно в шаблоне.

Процесс повторяется раз за разом, пока фигура не приобретет нужные размеры. Печать проходит в специальной камере с бескислородной средой, в которой постоянно поддерживается высокая температура.

Электронно-лучевая плавка

Технология EBM по сути, практически не отличается от SLS/DMLS печати металлом. Единственное отличие электро-лучевой плавки заключается в том, что вместо лазерного луча, металлоглина плавится при помощи направленных электроимпульсов.

Использование электронных пучков высокой мощности, действующих в вакууме, обеспечивает более высокую детализацию печатных объектов. Это объясняется тем, что

134

корректировка электронного луча осуществляется не за счет движения печатной головки, а с помощью манипуляции магнитными полями, то есть на гораздо более точном уровне.

Рис. 49. Промышленный 3D-принтер

Струйное моделирование методом наплавления

Технология FDM или fused deposition modeling ис-

пользуется преимущественно в принтерах, работающих с пластиком, воском и смолами.

Принцип работ устройств, использующих данную технологию достаточно прост: расплавленный материал выдавливается через экструдер на охлажденную платформу построения, где он застывает, слой за слоем формируя нужный объект. 3d печать из металла способом наплавления

135

рассматривается как самый простой из доступных ныне методов печати металлом.

Несмотря на обилие «чернил», доступных в виде металлоглины (медь, сталь, железо, бронза, серебро и золото), существующие FDM оборудование не способно печатать металлические объекты с высокой четкостью и детализацией.

Более подробно познакомиться и освоить технологию 3D-печати изделий любой сложности студенты кафедры «Автоматиизированное оборудование машиностроительного производства» ВГТУ смогут получить на следующей стадии обучения – в магистратуре.

Вопросы для самоподготовки

1.Какие направления развития автоматических линий существуют?

2.Какие задачи решаются при модернизации технологического металлообрабатывающего оборудования?

3.Что дает использование нормализованных узлов при проектировании металлообрабатывающего оборудования?

4.Какие существуют технологии 3D-печати?

5.Для чего используется электронно-лучевая плавка?

136

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Справочник технолога-машиностроителя: в 2-х т. / под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. Т. 2.

2.Экономическая эффективность новой техники и технологии в машиностроении / К.М. Великанов, В.А. Березин, Э.Г. Васильева и др.; под ред. К.М. Великанова. - Л.: Машиностроение, 1981.

3.Приспособления для контроля точности деталей / Кафедра технологии машиностроения. ЛМЗ-ВТУЗ.

4.Расчет точности станочных приспособлений: учеб. пособие / В.Г. Юрьев, Ю.М. Зубарев, А.Г. Схиртладзе, А.В. Приемышев, В.В. Звоновских, Л.А. Куцанов. С-Пб., 2000.

5.Проектирование приспособлений / Кафедра технологии машиностроения. ЛМЗ-ВТУЗ. 1982.

6.Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. - М.: Машиностроение 1974.

137

ЛЕКЦИЯ № 1. Роль деятельности бакалавра-инженера направления «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», направленности «Металлообрабатывающие станки и комплексы» в условиях современного производства……………………..6 ЛЕКЦИЯ № 2. Машиностроение. История развития. Роль

138

Учебное издание

Новокщенов Сергей Леонидович Попова Ольга Ивановна Попова Маргарита Ивановна

ВВЕДЕНИЕ В МЕХАНИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ

В авторской редакции

Компьютерный набор С. Л. Новокщенова, О.И. Поповой

Подписано к изданию 15.12.2017. Объем данных 3,3 Мб.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

394026 Воронеж, Московский просп., 14

139