3068

вающе ясно написанный технологический процесс позволяют рабочему быстро понять поставленную технологическую задачу и выполнить ее с минимальными затратами времени. Требуемую технологическую оснастку – приспособления, инструмент и партию обрабатываемых заготовок – необходимо своевременно доставлять к рабочему месту.

Для сокращение времени, затрачиваемого на установку концевого режущего инструмента, – сверл, зенкеров, метчиков, разверток – применяют быстросменные зажимные патроны. На сверлильных станках с этой целью применяют также поворотные трехили шестипозиционные револьверные головки, позволяющие быстро вывести необходимый инструмент на рабочую позицию.

Применение на станках винтовых упоров, различных регулировочных и отсчетных устройств позволяет быстро и с достаточной точностью осуществлять настройку технологических размерных цепей при использовании метода регулировки. В качестве примера на рис. 9.9 показана схема технологической размерной цепи токарного полуавтомата, определяющая радиальный размер А , получаемый на детали:

А = А1 + А2 + А3 – А4 – А5 + А6 − А7.

мощью отсчетного устройства, роль которого выполняет лимб попе-

71

уменьшение припусков на обработку. Этого достигают путем применения более совершенных заготовок, геометрия которых имеет наиболее точное, приближение к размерам и форме готовой детали. Другим средством уменьшения количества проходов является выполнение обработки с применением систем адаптивного управления, обеспечивающих автоматическое управление точностью и режимами обработки.

Одним из основных средств уменьшения машинного времени является повышение режимов обработки. Выбор режимов обработки непосредственно связан с требуемой точностью изготавливаемой детали.

Величина продольной подачи выбирается с учетом достижения требуемой шероховатости получаемой на детали поверхности и качества поверхностного слоя. В свою очередь, значение скорости резания выбирают с учетом размерной стойкости режущего инструмента и количеством образующегося тепла, порождающего температурные деформации в технологической системе. Применение адаптивных систем обеспечивает возможность управления этими факторами в процессе обработки, а следовательно, позволяет выполнять обработку на более высоких режимах резания с большей производительностью. Повышение точности обработки на одной из операций, например токарной или фрезерной, позволяет, как правило, сократить количество проходов или повысить режимы обработки на последующих чистовых операциях, например шлифовальных, что позволяет выполнить их болеепроизводительно. Такимобразом, обработканастанкахсиспользованием адаптивных систем управления позволяет выявить значительные резервы сокращения машинного времени [1].

Уменьшения длины относительного перемещения инструмента L

на рабочей подаче достигают путем сокращения длины врезания l1 и выхода l2 инструмента из заготовки. Величину врезания назначают с учетом точности расположения обрабатываемой поверхности заготовки относительно базы и точности позиционирования рабочих органов станка, что позволяет исключить ударную нагрузку при входе инструмента в заготовку на подаче ускоренного хода. Для сверл длину врезания l1 рассчитывают по формуле

l1 = 2d ∙ ctgφ + (0,5 ÷ 2)мм,

где d – диаметр сверла; – угол при вершине сверла.

73

Привыполнениирассверливания, зенкерованияилиразвертывания расстояние на врезание l1 рассчитывают по формуле

l1 = D 2– d ∙ ctgφ + (0,5 ÷ 2)мм,

где D – диаметр отверстия в заготовке; d – диаметр инструмента; – угол при вершине инструмента.

Для уменьшения расстояния на врезание l1 при выполнении фрезерования торцовой фрезой рекомендуется:

•выполнять обработку фрезами большего диаметра (рис. 9.10, а), что позволяет обеспечить l,II1 < lI1;

•располагать ось фрезы симметрично относительно контура заго-

товки (рис. 9.10, б), когда также получают l,II1 < lI1.

Значительного сокращения машинного времени достигают при уменьшении длины рабочего хода инструмента путем обработки поверхности одновременно несколькими инструментами. Этот способ повышения производительности находит эффективное применение на

многорезцовых токарных и токарно-револьверных полуавтоматах и автоматах. На рис. 9.11 показана схема точения одной поверхности двумя проходными резцами. Врезультатеразделения обрабатываемой поверхности на два равных участка L = LI + LII машинное время точения вала уменьшается

в два раза Tмаш.(L) = 2 Tмаш.×

×(LI + LII), и в общем случае уменьшение времени про-

порционально количеству применяемых резцов.

74

Совмещение основных технологических переходов

В общем случае, при изготовлении деталей на станках необходимо обработать разными инструментами несколько одинаковых или различных поверхностей, расположенных как на одной, так и на разных сторонах заготовки. Обработку нескольких поверхностей можно выполнять последовательно, одновременно или комбинированно. При последовательной обработке основное технологическое время tот определяется как сумма затрат времени toi на обработку каждой из по-

верхностей:

tɨɬ

где k – количество последовательноi 1 обрабатываемых поверхностей, определяемое как число несовмещенных основных переходов.

Эффективного повышения производительности обработки достигают при совмещении основных технологических переходов во времени, когда одновременно обрабатывается нескольких поверхностей. Для примера на рис. 9.12 представлена схема одновременной обработки шести поверхностей станины токарного станка. Обработка выполняется трехсторонними фрезами на четырехшпиндельном продольнофрезерном станке. А на рис. 9.13 показана схема одновременной обра-

Рис. 9.12. Схема одновременной обработки шести поверхностей станины токарного станка на четырехшпиндельном продольно-фрезерном станке

Рис. 9.13. Схема одновременной токарной обработки поверхностей ступенчатого вала

75

боткиторцевыхповерхностейступенчатоговалаипрорезкиканавокна многорезцовом токарном автомате.

В случае, когда на заготовке одновременно обрабатываютсявсе поверхности, основноетехнологическоевремянаоперацииопределяется как время, затрачиваемое на выполнение наиболее продолжительного технологического перехода: tот = tонб .

При выполнении комбинированной обработки поверхности делят на несколько групп. Часть поверхностей обрабатывают последовательно, каждую раздельно. А другие поверхности объединяют в группы, в которых обработка поверхностей осуществляется параллельно. В результате основное технологическое время рассчитывают по формуле

гдеm – числоодиночныхпоследовательнообрабатываемыхповерхностей;

tнобj – время наиболее продолжительного технологического перехода в группах одновременно обрабатываемых поверхностей;

k – количество групп одновременно обрабатываемых поверхностей. Пример выполнения комбинированной обработки на фрезерноцентровальном станке-автомате показан на рис. 9.14. Обрабатываемые поверхности вала (два торца и два центровых гнезда) в данном случае

Рис. 9.14. Комбинированная параллельно-последовательная обработка вала на фрезерно-центровальном станке

образуютдвегруппы. Всоответствиисэтимнастанкевыполняетсячетыре основных технологических перехода – фрезерование двух торцевых поверхностей с обеих сторон вала и последующее сверление двух центровыхгнезд. Первыедвафрезерныхпереходавыполняютодновременно, азатемпослеотводафрезодновременнообрабатываютдвацентровых гнезда. Так как продолжительность параллельно выполняемых переходов одинакова, то основное технологическое время составит:

tот = tоф + tос,

76

где tоф, tос – основное технологическое время, затрачиваемое соответственно на фрезерование и сверление.

Совмещение во времени основных технологических переходов широко применяют на станках полуавтоматах и автоматах в серийном

имассовом производствах. С этой целью на токарных многорезцовых, на агрегатных и других одношпиндельных и многошпиндельных станках создают многоинструментальные наладки, обеспечивающие максимальную концентрацию и совмещение основных технологических переходов.

При выполнении сборочных операций уменьшения основного технологического времени достигают путем применения различных средств механизации ручных работ. С этой целью широко применяют подъемно-транспортное оборудование (консольные и мостовые краны, подъемники), обеспечивающее перемещение, ориентацию и установку собираемых сборочных единиц. Широко применяют различную сборочную оснастку (гайковерты, динамометрические ключи, съемники)

иприспособления, обеспечивающие придание требуемого относительного положения соединяемым деталям, их фиксацию и выполнение работ, связанных с регулированием, пригонкой, контролем и испытанием собранных изделий.

Сокращение вспомогательного времени также имеет существен-

ное значение для повышения производительности изготовления деталей на станках. При работе на универсальных станках, а также на тяжелых станках, предназначенныхдляизготовлениякрупногабаритныхдеталей, затраты времени на выполнение вспомогательных переходов могут превышать продолжительность основных технологических переходов. Так, например, установкаивыверкакрупногабаритнойзаготовкинатяжелом станке может занимать от двух до шести и более часов.

Обработка заготовок на мощных современных станках при высоких режимах с использованием режущего инструмента, оснащенного твердыми сплавами, металлокерамикой и сверхтвердыми материалами, позволяет существенно уменьшить машинное время. В результате этого удельная составляющая машинного времени в оперативном значительно снижается, а доля вспомогательного времени возрастает. На многих операциях затраты времени на выполнение вспомогательных переходов превышают машинное время, уменьшение которого не дает ощутимого эффекта. Поэтому сокращение вспомогательного времени

77

бочих органов станка и механизмов быстрой замены режущих инструментов. В качестве примера на рис. 9.15 показана схема конструкции цангового патрона для быстрой замены концевого режущего инструмента. Зажим и отжим инструмента осуществляются путем поворота гайки 2 относительно корпуса 1. При вращении гайки стальной шарик 3 передвигает втулку 4, которая смещает цангу 5 вдоль конического отверстия корпуса. В результате упругие элементы цанги перемещаются врадиальномнаправленииизакрепляютинструмент. Винт6 обеспечивает дополнительное крепление, исключая возможность осевого смещения инструмента.

рудовании вспомогательные переходы выполняются автоматически в цикле работы станка, что значительно снижает их продолжительность. Для замены режущего инструмента, установки и закрепления заготовок применяют роботы, встроенные манипуляторы, спутники. При этом выполнение этих переходов может быть полностью или частично совмещено, чтоприводиткдополнительномусокращениюзатратвспомогательного времени.

Для управления процессом обработки рабочий должен систематически контролировать получаемые параметры точности детали, состояние станка, приспособлений и инструментов. Уменьшения вспомогательного времени, затрачиваемого на контроль за ходом выполнения технологического процесса, достигают применением систем активного контроля. Применение таких систем на круглошлифовальных, внутришлифовальных и шлицешлифовальных станках позволяет на основе автоматизации процесса измерения точности диаметральных размеров управлять циклом работы станка. При достижении заданных раз-

79

меров детали система дает команды на переход с предварительного шлифования на чистовое и на выхаживание, осуществляя автоматическое переключение режимов обработки – скорости резания и подачи. Команда на прекращение шлифования и автоматический останов станка подается при достижении требуемой точности размера детали.

Сокращения вспомогательного времени, связанного с выполнением измерений, достигают также при использовании устройств цифровой индикации и систем типа про-эмулятор. Устройства цифровой индикации постоянно выдают информацию о положении рабочих органовстанкапосоответствующимкоординатам. Перемещениярабочих органовпокоординатамнепрерывноотслеживаютвстроенныедатчики измерительной системы станка. Эти устройства позволяют рабочему быстро согласовать положение нолей отсчета координатных систем станка, приспособления, инструмента, детали, обеспечив существенноесокращениевспомогательноговременинанастройкуиподнастройку технологической системы.

Про-эмулятор представляет собой более развитую компьютерную информационную систему, устанавливаемую на универсальные станки. На экране компьютера система показывает рабочему не только координаты положения рабочих органов, но также рабочую зону станка c эмитацией перемещения заготовки, режущего инструмента и базовых элементов приспособления [34, 35]. На дисплей выводится контур поверхности готовой детали и двумя параллельными линиями красного и желтого цветов показываются допускаемые предельные отклонения задаваемых размеров. Информация о геометрии детали, заготовке и предусмотренных технологических переходах вводится в систему с помощью флеш-памяти или твердого диска. Про-эмулятор может последовательно работать в каждом из трех основных режимов, выбираемых рабочим из меню. В режиме «демо» на экране без подключения оборудованиядемонстрируютсяэмитациитехнологическихпереходов, которыерабочийдолженвыполнитьнауниверсальномстанкедляизготовление данной детали. В режиме «наставник» система осуществляет информационную поддержку рабочего при изготовлении на станке первой детали путем постоянной подачи подсказок, поступающих через компьютер. Эти подсказки можно условно разделить на два вида:

1. Подсказки, направленные на достижение точности размеров изготавливаемой детали. Выполнение этих подсказок контролирует сама

80