2733

Важнейшие характеристики станочных систем следующие: тип производства, где они применяются; технологическое назначение; тип применяемого технологического оборудования (одноили многопозиционное; последовательного, параллельного или смешанного действия; с обычными системами управления или с системами числового программного управления и др.); наличие и вид межагрегатной связи.

Станочные системы с различными видами оборудования могут применяться в массовом, крупносерийном, среднесерийном и мелкосерийном производстве. Для данных видов производств (см. рис. 33) применяют автоматические линии (АЛ) с жесткой связью (в том числе роторные и роторноконвейерные АЛ), АЛ с промежуточными накопителями, переналаживаемые АЛ, гибкие автоматизированные линии (ГАЛ), гибкие производственные системы (ГПС) и гибкие производственные ячейки (ГАЯ), построенные на основе гибких производственных модулей (ГПМ).

По технологическому назначению различают следующие станочные системы: для механической обработки заготовок деталей типа тел вращения; заготовок корпусных деталей, типа плит, фланцев, рычагов и др.; для сборки отдельных узлов и изделий; комплексные, которые обеспечивают выполнение разнообразных технологических процессов (например, заготовительных, механической обработки, термической обработки, сборки, контроля, упаковки и др.).

В зависимости от применяемого технологического оборудования станочные системы подразделяют на системы, состоящие из следующего оборудования (см. рис. 33):

специальных и специализированных автоматизированных станков;

универсальных полуавтоматов и автоматов, агрегатных станков со сменными шпиндельными коробками; с обычными системами управления и с системами числового программного управления (ЧПУ);

многоцелевых станков (обрабатывающие центры).

111

Рис. 33. Классификация станочных систем

АЛ могут состоять из традиционных (стационарных) металлорежущих станков, роторных и роторно-конвейерных автоматов.

На рис. 34 показана схема гибкой АЛ фирмы Heckert (Германия) для изготовления картера для грузовых автомобилей в пяти различных исполнениях.

Из загрузочного устройства 1 заготовки поступают во входной накопитель 2, откуда через поворотные устройства 3

иустройство идентификации 4 заготовки подаются на фрезерный станок 5 с горизонтальной унифицированной фрезерной головкой. Зажим заготовки осуществляется в позиции обработки зажимным приспособлением 6.

После обработки заготовка проходит через кантователь 7

ипоступает последовательно на фрезерные станки 9 и 10 с горизонтальными одношпиндельными унифицированными фрезерными головками, далее на фрезерные станки 11 и 12 соответственно с двухшпиндельной и одношпиндельной унифицированными вертикальными фрезерными головками. После этого обработка выполняется последовательно еще на двух фре-

112

зерных станках 13 и 14 с вертикальными одношпиндельными унифицированными фрезерными головками.

Рис. 34. Схема автоматической линии для изготовления корпусных деталей

После прохода через позицию 15 удаления стружки, обрабатываемые заготовки поступают в выходной накопитель

16.

В стойке 17 смонтирована гидросистема, а в стойке 18 - система управления. Управление и индикация цикла работы линии осуществляется с пульта 8.

Автоматической роторной линией (АРЛ) называют совокупность нескольких технологических и транспортных роторов, расположенных в технологической последовательности и связанных устройствами межлинейного транспортирования предметов обработки (см. рис. 35, а).

АРЛ применяют в основном для кратковременных технологических операций, например, для изготовления из пластических масс мелких деталей типа тел вращения, полученных методом прессования и спекания, керамики, а также путем обработки резанием.

113

Рис. 35. Схема компоновки роторных (а)

ироторно-конвейерных (б) линий

ВАРЛ инструментальные блоки перемещаются по окружности и являются неотъемлемой частью роторного автомата линии.

Заготовки, загружаемые устройством ЗУ, проходят через

транспортные ТрР1, ТрР2, ТрР3 и ТрР4 и рабочие роторы ТР1, ТР2 и ТР3. При этом рабочие роторы ТР1 и ТР3 предназначены для выполнения кратковременных, а ТР2 - для более длительных операций (см. рис. 35, а).

114

Автоматической роторно-конвейерной линией (АРКЛ) называют комплекс роторно-конвейерных машин, установленных в технологической последовательности и объединенных системой транспортирования предметов обработки и системой управления (см. рис. 35, б).

АРКЛ применяют для длительных технологических операций, например, для сборки (монтаж, запрессовка, упаковка, заливка, свертывание мелких деталей), упаковки в тару и расфасовки сыпучих и жидких материалов, для термических и термохимических операций (нагрев, отжиг, травление, закалка, сушка, промывка, обезжиривание, нанесение покрытий).

Схема роторно-конвейерной линии, показанная на рис. 35, б, применяется для выполнения технологических операций, значительно различающихся по времени обработки (короткие - в рабочих роторах ТР1 и ТР2, а более длительные - в роторноконвейерной машине РКМ).

Транспортирование заготовок в роторных и роторноконвейерных АЛ совмещено с обработкой.

По виду межагрегатной связи и получаемой при этом структуре построения станочных систем и, как следствие, возможной номенклатуре изготовляемых изделий (гибкости) станочные системы можно подразделить на две группы:

▫АЛ, в которых технологическое оборудование установлено в порядке следования технологического процесса и может иметь как жесткую, так и гибкую межагрегатную связь;

▫гибкие производственные системы (в том числе гибкие производственные ячейки), в которых технологическое оборудование устанавливается произвольно. Обработка на них может проводиться параллельно или последовательно одновременно одинаковых или разных заготовок. Это обеспечивает высокий уровень гибкости данных систем при достаточно высокой производительности.

В АЛ с жесткой межагрегатной связью технологическое оборудование (специальное или специализированное) с помощью транспортных средств (конвейеров, манипуляторов) бло-

115

кируется в единое целое и работает в едином ритме, осуществляя синхронную обработку заготовок.

Обрабатываемые заготовки в этих АЛ передаются непосредственно от одного станка к другому, не поступая в магазины или бункеры-накопители. Станки объединены жестким транспортом и могут образовывать прямоточную (неветвящуюся) линию (рис. 36, а, б) или отдельные секции линии с ветвящимися потоками (рис. 36, в).

Рис. 36. Типовые схемы автоматических линий:

а - с синхронным потоком заготовок и сквозным транспортом (конвейер, толкатели); б - с синхронным потоком

деталей и выносным транспортом (конвейер, промышленные роботы, манипуляторы); в - с синхронным

ветвящимся потоком деталей; г - с несинхронным потоком заготовок и накопителями у каждого станка;

д- с несинхронным потоком заготовок и накопителем

всередине линии

АЛ со сквозным транспортом являются наиболее простыми и получили широкое применение. В этом случае применяемые в линии станки должны быть приспособлены для такого транспорта. Когда конструкции станков, входящих в линию, не позволяют осуществить сквозное транспортирование обрабатываемых заготовок, проектируют АЛ с несквозным (верхним, напольным, подпольным, фронтальным) транспортом.

116

Недостаток этого способа транспортирования - его сложность и необходимость иметь у каждого станка загрузочноориентирующее устройство. Общий недостаток АЛ с жесткой межагрегатной связью - то, что при отказе любого конструктивного элемента данной АЛ происходит отказ и простой всей АЛ. Такие АЛ применяют в массовом и крупносерийном производстве при стабильном выпуске отдельных деталей.

АЛ с гибкой межагрегатной связью могут быть трех типов: с промежуточными накопителями; переналаживаемые; гибкие.

АЛ с промежуточными накопителями - это АЛ с несинхронными потоками обрабатываемых заготовок, в которых между каждой парой (или большим числом станков) предусмотрен автоматический накопитель заделов обрабатываемых заготовок (рис. 36, г, д).

Накопители обрабатываемых заготовок могут быть: проходными, когда каждая заготовка проходит весь путь внутри накопителя и занимает без приоритета очередь на обработку; обходными, когда заготовка имеет приоритет и непосредственно передается на обработку к соседнему станку, а заготовки из накопителя поступают на обработку только при отказе предыдущего станка; тупиковыми, когда заготовки пополняют запас накопителя и заготовка, поступающая на позицию обработки соседнего станка, приоритета не имеет.

Наличие промежуточных накопителей позволяет повысить надежность работы АЛ. При отказе отдельных конструктивных элементов линии вся линия останавливаться не будет, а будут останавливаться только те станки, которые расположены между накопителями. Другие станки будут вести обработку заготовок, поступающих из накопителя.

АЛ с несинхронными потоками заготовок могут быть построены по принципу прямоточности или с ветвящимися потоками, со сквозным и несквозным видами транспорта, с применением спутников и без них.

АЛ выполняют как комбинацию отдельных участков с синхронными и несинхронными потоками заготовок. Напри-

117

мер, в комплексной АЛ вначале, на заготовительном участке, может быть использовано технологическое оборудование с несинхронными неветвящимися, несквозными, бесспутниковыми потоками. В дальнейшем, на участке механической обработки, образуется синхронный ветвящийся поток, со сквозным транспортом и приспособлениями-спутниками. В конце АЛ, на упаковке, снова может быть несинхронный, ветвящийся, сквозной, бесспутниковый поток.

АЛ с промежуточными накопителями строят на основе специализированных и универсальных полуавтоматов, автоматов и агрегатных станков. Применяют их в массовом и крупносерийном производстве, как правило, при стабильном выпуске отдельных деталей.

Переналаживаемой автоматической линией называют линию, в которой технологическое и транспортное оборудование за счет ограниченной во времени и трудоемкости регулировки или замены элементов технологической оснастки, автоматического транспорта и загрузочно-разгрузочных устройств позволяет осуществить обработку заготовок другого наименования заранее установленного диапазона размеров. Такие АЛ строят на основе универсальных полуавтоматов, автоматов и агрегатных станков и применяют в условиях массового и крупносерийного переналаживаемого производства.

Гибкие автоматизированные линии (ГАЛ), как и ранее рассмотренные АЛ, имеют технологическое оборудование, расположенное в принятой последовательности выполнения технологического процесса обработки, в соответствии с чем ориентирован и поток заготовок. Однако применение в качестве технологического оборудования в основном станков с ЧПУ и многоцелевых станков в значительной степени увеличивает их гибкость при сохранении высокой производительности.

В отличие от традиционных автоматических линий ГАЛ характеризуются:

более широким применением средств вычислительной техники для управления работой технологического оборудования, в том числе его переналадки, а также объединением сис-

118

тем управления отдельным оборудованием в единую систему - автоматизированный комплекс, управляемый от ЭВМ;

использованием на отдельных рабочих позициях револьверных головок со сменными одиночными инструментами или инструментальными блоками, сменных шпиндельных коробок для многоинструментальной обработки;

наличием унифицированных узлов, оснащенных устройствами ЧПУ, обеспечивающими координатные перемещения по одной-двум осям, а также определенных участков транспортной системы, имеющих переменный цикл работы;

использованием переналаживаемых механизмов в составе традиционного оборудования. Например, в агрегатных станках используют шпиндельные коробки, у которых ряд шпинделей подвижен в осевом и радиальном направлениях относительно корпуса.

ГАЛ применяют в условиях нестабильного массового и крупносерийного производства на автомобильных, тракторных и других заводах в двух вариантах:

как однономенклатурную линию, но имеющую в составе гибкое оборудование, так как в процессе ее эксплуатации необходимо переходить на выпуск нового или модернизированного изделия;

как многономенклатурную переналаживаемую линию, которая в процессе эксплуатации может дополнительно перенастраиваться на выпуск новых изделий, не предусмотренных при проектировании.

8.2. Классификация и структура гибких производственных систем

В соответствии с ГОСТ 26228-90 гибкая производственная система (ГПС) представляет собой управляемую средствами вычислительной техники совокупность технологического оборудования, состоящего из разных сочетаний гибких производственных модулей (ГПМ) и (или) гибких производственных ячеек (ГПЯ), автоматизированной системы технологиче-

119

ской подготовки производства и системы обеспечения функционирования, обладающую свойством автоматизированной переналадки при изменении программы производства изделий, разновидности которых ограничены технологическими возможностями оборудования. На рис. 37 приведена структурная схема ГПС.

Рис. 37. Структурная схема гибкой производственной системы

Составными частями ГПС являются ГПЯ и ГПМ. Под гибкой производственной ячейкой (ГПЯ) понимают управляемую средствами вычислительной техники совокупность нескольких ГПМ и системы обеспечения функционирования, осуществляющую комплекс технологических операций, способную работать автономно и в составе ГПС при изготовлении изделий в пределах подготовленного запаса заготовок и инст-

120