книги из ГПНТБ / Резание конструкционных материалов, режущие инструменты и станки учебник

Глава X X I

Автоматические станочные линии

§ 1. Общие сведения

Автоматизация производства является средством повышения производительности труда, улучшения условий труда, поднятия материального и культурного уровня трудящихся. Если механи­ зация только облегчает труд человека, но не освобождает его от участия в процессе труда, то автоматизация производства осво­ бождает рабочего от тяжелого и однообразного физического труда, оставляя за рабочим лишь функции наладки машин и контроля за их работой. В современном машиностроении широко применяют различные полуавтоматические и автоматические станки. Даль­ нейшим этапом развития автоматизации в машиностроении яви­ лось создание автоматических станочных линий и на их базе создание автоматических цехов и заводов.

Автоматической линией называют группу станков, выполняю­ щих автоматически, в определенной технологической последова­ тельности цикл операций по обработке детали. Станки связаны автоматическим устройством для транспортирования деталей. Обработка, зажим и освобождение детали, передача ее с одной ра­ бочей позиции на другую осуществляются без участия человека.

Автоматические линии обладают следующими преимущест­ вами: облегчают условия труда и резко увеличивают производи­ тельность, сокращают производственные площади, сокращают вспомогательные транспортные средства, сокращают продолжи­ тельность производственного цикла, уменьшают объем незавер­ шенного производства, обеспечивают строгий производственный ритм в работе, что ускоряет оборачиваемость оборотных средств предприятия и снижает себестоимость продукции и др. На автома­ тических линиях можно применять наиболее прогрессивную тех­

на другую деталь или на другой технологический процесс; сниже­ ние коэффициента использования станков из-за простоев, вызван­

5 2 3

ных неполадками на одном из станков или в другом оборудовании; для обслуживания автоматических линий требуется персонал высокой квалификации; к заготовкам предъявляются более высо­ кие требования в отношении стабильности размеров и однородности материала; повышенные первоначальные затраты на освоение новой линии.

Первая в СССР автоматическая станочная линия была создана в 1939 г. на Сталинградском тракторном заводе по предложению рабочего И. П. Иночкина. В 1940 г. на 1ГПЗ была построена автоматическая линия для обработки роликов подшипников. В это же время на Горьковском автомобильном заводе была вве­ дена в эксплуатацию линия для шлифования поршневых пальцев, а также ряд других автоматических линий. В 1956 г. на 1ГПЗ введен в эксплуатацию автоматический цех по производству шари­ ковых и роликовых подшипников. В 1950 г. в Советском Союзе сдан в эксплуатацию автоматический завод по производству авто­ мобильных поршней. Технологический процесс изготовления порш­ ней на автоматическом заводе охватывает все операции, начиная от загрузки чушек в плавильные печи до консервации и упаковки

вкоробки готовых поршней.

ВСССР создан ряд специализированных заводов по произ­ водству автоматических линий. За период 1959—1965 гг. выпу­ щено 1374 автоматических линий, а за 1966—-1970 гг. было со­

здано 1800 линий. В девятой пятилетке выпуск автоматических и полуавтоматических линий для машиностроения возрастет более чем в 2 раза.

§ 2. Классификация автоматических линий

Автоматические линии строят весьма разнообразными по структуре и конструктивному оформлению. Основное влияние на тип автоматической линии оказывают форма и габариты обраба­ тываемой детали, а также технологический процесс ее обработки. Эти два фактора определяют выбор станков для автоматической линии, зажимных и транспортных устройств.

По виду обрабатываемых деталей различают линии: 1) для кор­ пусных деталей; 2) для деталей в виде валов; 3) для деталей в форме дисков (зубчатые колеса и др.); 4) для колец подшипников каче­ ния; 5) для мелких деталей (роликов, штифтов, винтов и др.). Имеется ряд конструкций автоматических линий для обработки специальных деталей, как, например, лопаток газовых турбин

икомпрессоров и др.

Взависимости от типа применяемых станков автоматические станочные линии подразделяют на линии из универсальных стан­ ков, автоматов и полуавтоматов общего назначения, станков, спе­ циально построенных для данной линии, и линии из агрегатных станков. Важнейшим требованием к станкам, как и другому обору­ дованию автоматической линии, является высокая надежность

524

их работы. Эффективны и широко распространены линии, состоя­ щие из агрегатных станков.

По характеру обработки различают линии с последователь­ ной, параллельной и параллельно-последовательной обработкой. Чаще всего встречаются линии с последовательной обработкой (рис. X X I.1, а), где каждая заготовка обрабатывается последова­ тельно на всех станках линии. Этот вид обработки применяется чаще всего для корпусных деталей.

При параллельной обработке (рис. X X I.1, б) все станки снаб­ жаются заготовками из общего загрузочного устройства, а обра­ ботанные детали собираются в один бункер. Каждая деталь при этом обрабатывается на одном из однотипных станков.

Рис. XX 1.1. Схемы обработки на автоматических линиях:

снова объединяется. Такая компоновка применяется, когда про­ должительность какой-либо операции значительно превышает продолжительность остальных операций.

По расположению оборудования различают незамкнутые (рис. XXI.2, а) и замкнутые (рис. ХХІ.2,6, в) автоматические ли­ нии. Замкнутые линии бывают круговые и прямоугольные. Круго­ вые линии применяют при небольшом числе рабочих позиций, с использованием поворотного стола или барабана. Такие линии иногда называют станками-комбайнами. Загрузка заготовок и сня­ тие готовых деталей с замкнутой линии производятся в одном рабо­ чем месте (рис. XXI.2, б, в), что является преимуществом линии этого вида. С другой стороны, доступ к оборудованию для его обслуживания может быть затруднен.

525

Большинство автоматических линий имеет незамкнутое рас­ положение оборудования — прямолинейное, Г-образное, П-образ- ное, Ш-образное и др Прямолинейное расположение допускает обработку детали (корпусного типа) с двух сторон, а для обра­ ботки ее со всех сторон в линии должно быть предусмотрено устройство для поворота детали. Прямолинейное расположение

Рис. XXI.2. Круговые автоматические линии:

а — прямолинейная; б — барабанная; в — кольцевая

оборудования обеспечивает удобный доступ к нему. Расположе­ ние Г-образное обладает теми же свойствами, но позволяет вести обработку детали со всех сторон без введения специального пово­ ротного устройства. Если располагаемая длина цеха меньше длины линии, то ее направляют в обратную сторону — получа­ ется П-образное расположение. Такое расположение применяется для двухпоточных линий, а Ш-образное — для трехпоточпых.

а)

*)

Рис. XXI.3. Схемы транспортирования заготовок

По методу транспортирования заготовок различают линии со сквозным и линии с вынесенным транспортером. При сквозном транспортировании (рис. X X I.3, а) заготовка проходит непосред­ ственно через рабочие зоны станков. В линиях с вынесенным тран­ спортером (рис. XXI.3, б) транспортирующее устройство распола­ гается сбоку или сверху станков и путь заготовки складывается из продольного перемещения от одного станка к другому и попе­ речного перемещения с транспортера в рабочую зону и обратно.

5 2 6

В линиях для обработки неподвижных деталей, как правило, применяют сквозные транспортеры. При этом наибольшее рас­ пространение получили шаговые транспортеры (рис. XXI.4). В штанговых транспортерах (рис. XXI.4, а) штанга 1 совершает возвратно-поступательное перемещение. На штанге установлены собачки 2, которые под действием пружин 4 занимают исходное (верхнее) положение, ограничиваемое упорами 5. При ходе штанги вправо детали 3 перемещаются собачками. При движении штанги влево собачка прижимается деталями. Схема транспортера с от­ кидными флажками показана на рис. XXI.4, б. Для захвата де­ тали 3 штанга 1 с флажками 2 поворачивается на некоторый

е)

Р и с . X X I . 4 . С х е м ы т р а н с п о р т е р о в

угол. После этого штанга перемещается вправо, перемещая де­ тали. Затем штанга поворачивается в исходное положение и воз­ вращается назад. На рис. XXI.4, в приведена схема грейферного транспортера. Штанга 1 совершает поочередно два возвратно-по­ ступательных движения в перпендикулярных направлениях, перемещая детали 3 жестко укрепленными флажками 2. Рейнерный транспортер представлен на рис. XXI.4, г. Он осуществляет захват заготовки 3 при помощи шарнирного рычажного механизма 2 и перемещает на шаг посредством штанги 1. Толкающий тран­ спортер приведен на рис. XXI.4, д, а цепной — на рис. XXI.4, е. В автоматических линиях применяется и ряд других транспорти­ рующих устройств.

Современная автоматическая станочная линия представляет собой сложную систему, состоящую из станков, транспортеров, различного рода приспособлений и устройств для зажима, конт­

5 2 7

роля и др. 13 связи с этим возникает задача, как скомпоновать оборудование, чтобы временные вынужденные остановки отдель­ ных агрегатов не оказывали существенного влияния на работу всей автоматической линии. Одним из путей решения этой задачи является деление всей линии на секции, между которыми устанав­ ливаются накопители заделов (бункеры). При выходе из строя одной из секций остальные участки продолжают работать, попол­ няясь заготовками из бункеров.

По наличию бункерных устройств различают три типа линий

(рис. XXI.5).

1. Безбункерные автоматические линии (рис. ХХІ.5, а) при меняют для обработки деталей, которые проходят всю линию, перемещаясь общим для всей линии транспортером, последова­ тельно с одной позиции (станка) на другую. Недостатком этого

типа линий является то, что вынужденная остановка одного станка (затупление или поломка инструмента и т. п.) вызывает остановку всей линии. Иногда эти линии называют жестко связанными, или сблокированными. Такие линии целесообразно применять для круп­ ных деталей, когда затруднительно устанавливать промежуточ­ ные накопители.

2.Автоматическая линия с накопителями запасов (рис. ХХІ.5,б)

вотличие от первого типа линии имеет накопители 2 после каж­ дого станка. Если выбывает из строя какой-либо станок, впереди

стоящие станки продолжают работу, увеличивая запас деталей в бункерах. Станки, расположенные позади остановившегося станка также продолжают работать, питаясь полуфабрикатами из бункеров; Линии такого типа называют расчлененными на само­ стоятельные агрегаты.

3. Бункерная линия с разбивкой на отдельные участки. На рис. ХХІ.5, в приведена линия, состоящая из трех участков, между которыми установлены накопители 2. Такие линии называют

расчлененными на участки.

528

§ 3. Примеры автоматических линий

На рис. XXI.6 приведена схема участка автоматической линии из агрегатных станков для обработки корпусных деталей. Линия спроектирована ЭНИМСом и построена заводом «Станкоконструкңия». Заготовка с обработанными базовыми поверхностями и от­ верстиями под фиксирующие штифты поступает на загрузочную позицию. Подача заготовки на первую рабочую позицию, а также перемещение ее с одной позиции на другую осуществляются штан­ говым транспортером с собачками (см. рис. XXI.4, а). Заготовка перемещается по направляющим планкам. Привод транспортера гидравлический. Средняя скорость перемещения заготовки 6 м/мин. Чтобы избежать перебегов заготовками мест их фикса­ ции в конце хода транспортера вперед, предусмотрено замедление его движения посредством дросселя, управляемого специальным кулачком. Во время обработки заготовки 1 во всех позициях остаются неподвижными (рис. X X I.7). Они фиксируются на рабо­ чих позициях фиксаторами 3 и закрепляются гидрозажимами 2. Обработка ведется одновременно на всех позициях с двух сторон.

Образующаяся при обработке стружка ссыпается сквозь люки

вкоробчатых корпусах приспособлений на отводные лотки и с них

вящики, стоящие возле каждого станка. Линия работает по сле­ дующему циклу:

1.Подача заготовки транспортером в исходное положение.

2.Предварительное поджатие, введение фиксаторов и закреп­

ление.

3.,Быстрый подвод силовых головок.

4.Обработка на всех позициях (при этом осуществляется об­ ратный ход транспортера).

5.Быстрый отвод силовых головок.

6.Раскрепление заготовок и выведение фиксирующих штиф­

тов.

Управление линии электрическое, по системе путевого конт­ роля. В схеме управления предусмотрена возможность работы

на трех режимах — автоматическом, полуавтоматическом и нала­ дочном.

На рис. ХХІ.8 приведен внешний вид автоматической линии

целесообразно применять автоматические линии с переналажива­ емыми станками. Примером такой линии и является линия, спро­ ектированная и построенная ЭНИМСом для обработки десяти типов одновенцовых цилиндрических зубчатых колес диаметром от 80 до 320 мм с модулем 1,5—2 мм. Производительность линии 120 тыс. зубчатых колес в год. Линия состоит из восьми переналаживаемых станков. Переналаживаемые станки сочетают в себе возможность

529

переналадки, присущую универсальным станкам, и легкость встраи­ вания в автоматические линии, что присуще агрегатным станкам. Эти станки с успехом используются в автоматических линиях,

а в случае необходимости без какой-либо переделки могут исполь­ зоваться в обычном, неавтоматизированном производстве. Для пере­ наладки данной линии требуется до 4 ч 30 мин работы трех налад­ чиков.

Р и с . X X I . 8 . Л и н и я и з а г р е г а т н ы х с т а н к о в

Для обработки на линию поступают штампованные заготовки с прошитым отверстием. В начале линии расположено загрузочное устройство, из которого заготовки поступают на транспортер. Продельный транспортер штанговый (с собачками), проходит вне рабочей зоны — перед станками на уровне загрузки. Штанга тран­ спортера получает возвратно-поступательное перемещение от гидро­ цилиндра.

531

На рис. ХХТ.9, б приведена схема технологического процесса, реализуемого на линии. На первом вертикальном многорезцовом токарном автомате производится черновая обточка заготовки с одной стороны и черновое зенкерование отверстия. На втором таком же автомате заготовка обрабатывается с другой стороны. Третья операция — протягивание шлицевого отверстия — выпол­ няется на вертикально-протяжном станке. На последующих стан­ ках заготовка устанавливается на шлицевых оправках, что обес­ печивает концентричность обрабатываемых поверхностей. Чет­ вертая операция — чистовая обработка наружной цилиндриче­ ской поверхности и подрезка торца — производится на вертикаль­ ном многорезцовом станке. После четвертой позиции установлен

накопитель запаса, который питает два зубофрезерных станка, работающих параллельно. Необходимость установки двух зубо­ фрезерных станков вызвана тем, что продолжительность цикла зубонарезания значительно превышает продолжительность циклов на других станках. Перед зубофрезерными станками поток заго­ товок разветвляется, а после этих станков происходит его слияние. После зубофрезерования заготовки поступают на зубозакругляю­ щий автомат, а затем на зубошевинговальный. Заусенцы на тор­ цах зубчатого венца снимают вне линии на специальном полу­ автомате, обслуживающем и другие неавтоматизированные участки цеха зубчатых колес. Промежуточный контроль зубчатых колес на отдельных позициях осуществляется наладчиками выборочно на приборах, находящихся вне линии. В начале и в конце линии предусмотрена автоматическая загрузка и разгрузка линии с по­ мощью автоматических манипуляторов и магазинных бункеров.

Внедрение рассмотренной линии позволило более чем в 3 раза сократить количество рабочих и в 1,5 раза снизить стоимость обра­ ботки.

532