книги / Технология производства и методы обеспечения качества зубчатых колес и передач

ленном порядке устанавливают детали. Портальное устройство, скорость перемещения которого достигает 120 м /м ии, автоматически заменяет фрезы, зажимные оправки, имеет специальные магазины 4, причем емкость магазина инструментов может быть увеличена (до 40 фрез диаметром 192 мм и длиной до 250 мм). В этом магазине фрезы предваритель­ но центрируют и замеряют непосредственно на оправках. Возможно применение набора фрез (например, две червячные или одна червячная и одна дисковая фрезы).

Режимы обработки партии деталей выбираются автоматически. После идентифика­ ции детали на стеллаже определяются необходимые операции, информация собирается электронным считывателем кода детали. Инструмент устанавливается в нулевое положе­ ние, фрезерная головка поворачивается в горизонтальной плоскости и фиксируется в не­ обходимой позиции по высоте. Затем ЧП У выбирает соответствующую программу и тра­ екторию перемещения инструмента, после чего начинает функционировать загрузочное портальное устройство. Замена фрезы может происходить по сигналу об изменении уси­ лий резания и принудительно через определенное время работы.

Переналадка модуля на другой типоразмер обрабатываемых зубчатых колес произво­ дится за 4 мин. Повышение скорости перемещений рабочих органов станка и сокращ ение времени ориентирования позволяют на 10-20% уменьшить штучное время изготовления зубчатых колес.

Эффективность применения модуля повышается за счет работы без обслуживающего персонала во вторую и третью смены.

Ф ирма Samputensili предлагает портальный загрузчик к станку S 400 G T (рис. 19.39) и роботизированный загрузчик к станку S 400 (рис. 19.40).

19.5. Гибкие производственные системы для механической обработки зубчатых колес

Применение гибких производственных систем (ГПС) позволяет в пределах техноло­ гических возможностей включенных в систему станков обрабатывать очень широкую но­ менклатуру деталей различными партиями в любое время. При этом подготовительная и переналадочные работы совмещаются с работой системы.

Гибкие производственные системы по организационной структуре подразделяются на следующие уровни: гибкий производственный модуль, гибкая автоматизированная ли­ ния, гибкий производственный участок, цех, завод.

Преимущества данных производственных систем состоят в гибкости и обеспечении высокой производительности, обусловленной прогрессивностью применяемого оборудо­

Благодаря гибкости систем на одной технологической линии можно обрабатывать различные детали, изменять их конструкцию в процессе производства, а также ее состав и

сохранять значительную часть оборудования при полном обновлении выпускаемой про­

ство видов обработки.

Н а рис. 19.41 приведены данные о времени использования технологиче­ ского оборудования для различной ве­ личины партий изготовляемых деталей. Как видно из рисунка, при 10-20 дета­ лях в партии основное машинное время составляет только 6%, до 1000-2000 шт. — свыше 20%, остальное распределя­

ется следующим образом: отпускные и Рис. 1 9 .4 1 . Использование технологического

оборудования: 1 — основное машинное время; праздничные дни — 27%, использован­ 2 — установка и съем детали; 3 — смена инстру­

ные 2-я и 3-я смены — 16, установка и мента; 4 — наладка оборудования; 5 — простои съем деталей — 14, наладка оборудова­ оборудования; 6 — неиспользованные 2-я и 3-я ния — 7, смена инструмента — 7%. смены; 7 — отпускные и праздничные дни

щадь, транспортные связи и объем складов; установить размер партий деталей, циклич­ ность выпуска, объем незавершенного производства, режим работы в течение суток и ка­ лендарного месяца; рассчитать численность обслуживающего персонала и режим его работы; разработать методы и средства подготовки производства, управления им, а также устранения отклонений в ходе изготовления деталей с учетом возможной их доработки, восполнения брака, непредвиденных ремонтов; оценить общие затраты на создание ГПС и ожидаемый экономический эффект.

В конечном счете ГПС должна выполнять различные операции для одной детали и одинаковые или разные операции — для неоднородных деталей; обладать способностью подналадки по размерам и режимам, осуществлять самоконтроль выполненных опе­ раций.

Для транспортной системы предусматриваются следующие требования: способность об­ служивать разные станки в различной последовательности; возможность транспортирования различных деталей; выполнение операций как автоматически, так и в ручном режиме.

Система управления гибких производственных систем должна быть рассчитана на об­ работку различной номенклатуры; работать в оптимальном режиме не только в нормаль­ ных условиях, но и при возникновении неисправностей; вести диалог со всеми местными средствами автоматизации (станки, система транспортирования и т. д.) для обеспечения функционирования при изменении производства.

Гибкие производственные системы в целом должны обеспечить увеличение произ­ водственной мощности, возможность наращивания средств автоматизации в различные периоды, установления неисправностей части модулей и их замену (стратегию резервиро­ вания), подсоединения ГПС к системам центральных компьютеров.

При создании ГПС нужно выполнить ряд подготовительных работ: спрогнозировать потребность в деталях, выявить похожие изделия, определить базовый подход, граничные условия, рабочий режим, основные компоненты (состав) системы; спланировать потоки, устройства транспортирования и хранения, инструмент, оснастку, а затем вспомогатель­ ные устройства, системы охлаждения, смазки, удаления стружки и т. д.; произвести пла­ нировку и взаимную увязку с остальным производством цеха и завода; установить кон­ такты с поставщиками, изучить их предложения; подготовить технико-экономическое обоснование целесообразности создания ГПС.

На этапе проектирования нужно детально проанализировать все затраты; использо­ вать моделирование; разработать предварительные спецификации; определить влияние изменения номенклатуры деталей. В ряде случаев требуется детальное рассмотрение си­ туации, осуществление конкретных расчетов.

Ввод в эксплуатацию ГПС рекомендуется проводить по отдельным элементам или этапам. Особенно это касается замены гибкими производственными системами действую ­ щего производства.

Первый этап включает повсеместное внедрение групповой технологии, модерниза­ цию имеющихся станков, обрабатывающих центров и станков с ЧП У с целью обеспечения возможности их встраивания в ГПС, дополнение устройствами автоматической загрузки с конвейера или автоматической тележкой-роботом. Необходимо расставлять станки по схеме будущей ГПС, предусматривать свободную площадь для новых станков и проезда транспортных тележек-роботов, автоматизацию уборки стружки от станков и из зоны гиб­ кой производственной системы, при этом стружку различных исходных материалов нуж ­ но будет собирать отдельно.

Н а втором этапе осуществляются перевод всех станков с ЧП У на управление непо­ средственно от ЭВМ, подготовка кадров, которые смогут работать, используя все возмож ­

778 Глава 19

ности электронно-вычислительной машины в производстве, функционирование единой системы инструментального хозяйства.

На третьем этапе создается система автоматического складирования и внедряется автоматический транспорт. При модернизации применяются автоматически управляемые тележки-роботы, что упрощает решение этой задачи по сравнению с конвейерным транс­ портом, установка которого связана с приостановкой производства. В отдельные места необходимо выносить участки загрузки в приспособления и выгрузки из них готовых деталей.

Этот этап включает также полную интеграцию программного управления станками, складом и транспортом на базе единого центрального компьютера; решение задачи пла­ нирования и оптимизации загрузки станков; организацию обратных потоков информа­ ции от станков и другого основного оборудования в центральный компьютер и через него на терминалы для контроля за работой всех составных частей системы и принятия необ­ ходимых решений; накопление в памяти компьютера всех параметров работы системы с целью их анализа и принятия решений по улучшению ее функционирования.

Четвертый этап предусматривает организацию работы ГПС в третью смену в «без­ людном» режиме — с минимальным числом наблюдателей; создание программы анализа и распределения загрузки станков в зависимости от длительности цикла и сложности об­ работки деталей. Изделия, не требующие неустанного внимания оператора, несложные для обработки режущим инструментом, с длительным ее циклом, целесообразно остав­ лять на третью, «безлюдную» смену.

Пятый этап включает разработку и внедрение различных устройств, повышающих степень гибкости и автоматизации системы, замену устаревших средств контроля стойко­ сти инструмента и размеров в процессе обработки более надежными.

При организации ГПС большое значение приобретает технологичность конструкции деталей. Особенно тщательно должны быть выбраны общие признаки деталей (размеры и допуски, расчет размерных цепей, выбор и назначение баз, материал, методы получения заготовки). Анализ и комплектование деталей в группы позволяют унифицировать заго­ товки и детали, уменьшить количество их конструктивных типов и типоразмеров.

При создании ГПС необходимо соблюдать ряд специфических требований к приме­ няемому металлорежущему оборудованию, транспорту, инструменту, системам управле­ ния, уборки стружки и т. д.

Металлорежущее оборудование является наиболее гибкой и автоматизированной ча­ стью ГПС. Поэтому нужно, чтобы на нем можно было обрабатывать детали практически любой конфигурации. Рабочий цикл должен быть полностью автоматизирован, включая подачу инструмента и заготовки, самодиагностику неполадок и возможных простоев. В настоящее время поставлена задача создания такого оборудования, конструкцию кото­ рого можно было бы обновлять, а не производить дорогостоящую замену. Гибкие автома­ тизированные системы, в отличие от автоматических линий, должны предусматривать возможность включения в компоновку новых станков или замену встроенных новыми без остановки работы всей системы.

При подборе оборудования для ГПС могут быть использованы традиционные станки, гибкие производственные модули — станки-автоматы с приставочным оборудованием и всеми необходимыми системами управления, станки с числовым программным управле­ нием, объединенные общим транспортом и системой управления в технологически одно­ родную систему, предназначенную для полной или частичной обработки деталей опреде­ ленной номенклатуры.

Транспортно-накопительные системы ГПС предназначены для:

—транспортирования обрабатываемых деталей (заготовок) в таре или закрепленных на спутниках на приемные позиции для оперативного пополнения заготовок в накопите­ лях небольшого объема, установленных около каждого станка;

—хранения в накопителях большой емкости межоперационных заделов деталей на спутниках или в таре и по командам от компьютера транспортирования их на приемные позиции для продолжения обработки;

—перемещ ения деталей, обработанных на стайках, на позиции разгрузки и передачи освободившихся спутников на позиции загрузки или в накопитель;

—подачи обработанных деталей на позиции межоперационного контроля и возвраще­ ния их после этого на приемные позиции для дальнейшей обработки.

Транспортно-накопительные системы выполняются в основном в трех вариантах: в виде стеллажа-накопителя со штабелером; конвейера-накопителя; комбинированными, которые включают конвейер-накопитель и автоматизированный стеллаж-накопитель с напольным или подвесным штабелером. В состав транспортных систем входят самоход­ ные напольные рельсопые или безрельсовые тележки, являющиеся связующим звеном ме­ жду стеллажом-накопителем и конвейером-накопителем, рабочими местами загрузки и приемно-передающими устройствами станков.

В автоматизированном стеллаже-накопителе находятся заделы заготовок на несколь­ ко смен, а конвейер-накопитель перемещает обрабатываемые детали на приемные пози­ ции и в буферные накопители у станков.

Перспективным транспортом являются тележки-роботы. Управляемые автоматиче­ ски, они могут подавать заготовки на каждый станок прямо со склада.

Система оперативного управления ГПС выполняет следующие основные функции:

—автоматическое формирование библиотеки управляющих программ;

—обработку запросов от станков, определение номера необходимой управляющей программы, автоматический поиск ее в библиотеке и выдачу по каналам связи на соответ­ ствующее устройство ЧПУ;

—учет сигналов от локальных устройств управления о выполнении операций и выда­

чу команд на выполнение следующих операций;

—определение необходимости транспортирования заготовок от склада к станку и об­ рабатываемых изделий от станка, выработку и выдачу указаний пульту управления транс­ портно-складской системой;

—прием и запоминание данных о состоянии отдельных служб (инструментального

хозяйства, пункта О ТК), выдачу оперативной информации, ввод и исполнение внеплано­ вых диспетчерских указаний;

—учет движения потока деталей и заготовок и ведение карточек состояния рабочих мест и транспортно-складской системы;

—формирование и выдачу справочных данных о ходе производства, прохождении за­

казов, состоянии оборудования.

Технологическая подготовка запуска новой детали сводится к разработке управляю ­ щих программ и карт инструментальных наладок. Поэтому неотъемлемой частью функ­ ционально полной системы централизованного управления является подсистема автома­ тизированной подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ.

Инструментальная система в ГПС должна быть универсальной п унифицированной, что позволяет с меньшим числом инструментов выполнить большее число технологиче­ ских переходов, а также обеспечивать быструю смену инструмента для сокращ ения вспо­ могательного времени. Применяемый инструмент должен иметь высокую размерную стойкость и небольшой разброс по режущим свойствам. Имеющиеся же системы слеже­

780 Глава 19

ния за стойкостью режущего инструмента сложны и недостаточно надежны. Это относит­ ся и к системам активного, адаптивного контроля за полученными размерами. Сегодня эта проблема решается путем введения инструментов-дублеров, что ведет к увеличению их числа в магазине на станке. Применяются конструкции со сменными магазинами инст­ рументов. Создаются централизованные склады инструмента для всей ГПС с автоматиче­ ской его подачей на любой станок по требованию.

Для определения состояния режущего инструмента используются различные методы: измерение геометрии инструмента, силы резания, точности и шероховатости обработан­ ной поверхности, шума при резании, потребляемой энергии, вибрации.

В условиях ГПС важное значение имеет система уборки стружки, которая должна обеспечить дробление и удаление стружки из рабочей зоны. В настоящее время предложе­ но много способов и устройств дробления и отвода стружки (специальная геометрия ин­ струмента, всевозможные накладки, сообщение суппорту вибраций, подача С О Ж и возду­ ха под большим давлением, прерывистая подача и др.). Однако такое многообразие свиде­ тельствует об отсутствии надежного и универсального решения. Способ или устройство, эффективное в одних условиях резания (материал, химико-термическая обработка, режи­ мы), оказывается подчас совершенно непригодным для других.

Литература

1.Антонюк В. Е. Тенденции современного производства зубчатых колес / / Инженерный журнал. Справочник. Приложением» 12. 2004. С. 2-15.

2.Gleason Pfautcr. Высокоэффективное производство цилиндрических зубчатых колес. Симпозиум VDW в Москве 10-11 ноября 2004.

3.Karl Klink. Современные технологии протягивания. Симпозиум VDW в Москве 10-11 ноября 2004.

4.Klingclnberg GmbH. Dutschk R. Сетевое производство конических зубчатых колес. Симпозиум VDW в Москве 10-11 ноября 2004.

5.Liebherr Vcrzahntechnik GmbH. Мер А. Шлифование на станках модели LCS 200 и 300 фирмы «Либхерр». Симпозиум VDW в Москве 10-11 ноября 2004.

6.Liebherr Vcrzahntechnik GmbH. Винкель О. Предварительная обработка зубчатых колес но техно­ логии фирмы «Либхерр». Зубодолблснис и зубофрезерованне на современных станках. Симпози­ ум VDW в Москве 10-11 ноября 2004.