16.3. Технологічні можливості автоматичних ліній

Автоматична лінія (АЛ) – це сукупність автоматично діючих технологічних агрегатів, контрольного устаткування і транспортних пристроїв, об'єднаних загальною системою управління. Увесь комплекс технологічних процесів відбувається без прямої участі робітника. Функціями людини при обслуговуванні АЛ є спостереження, налагодження, зміна різального інструмента, завантаження заготовок на початку лінії і вивантаженню деталей наприкінці її. Як технологічні агрегати використовують металорізальні верстати чи інші технологічні агрегати.

Автоматичні лінії застосовують у масовому виробництві стабільних за конструкцією виробів для виконання широкої номенклатурою операцій: свердлильно-розточних, різьбонарізних, фрезерних, шліфувальних, токарних, зуборізних, ковальсько-пресових, ливарних, зварювальних, термічних. В автоматичні лінії також входять агрегати, які здійснюють складальні операції, антикорозійні покриття, зважування, пакування й інші допоміжні роботи. Застосування автоматичних ліній скорочує цикл виробництва, зменшує виробничі площі та міжопераційні запаси, знижує трудомісткість і собівартість виготовлення, вивільняє частину робочої сили і поліпшує умови праці.

Технологічні особливості обробки деталей на автоматичних лініях вимагають окремого виконання чорнових і чистових операцій.

Істотними факторами є режими обробки і стійкість інструмента. Оскільки кількість одночасно працюючих інструментів у лінії велика, вихід з ладу одного з них, його зміна чи підналагодження викликають зупинку всієї автоматизованої дільниці.

Оптимальна стійкість інструмента і режими різання визначаються, переважно, досвідним шляхом. Зокрема, режими різання встановлюють з таким розрахунком, щоб протягом усієї робочої зміни забезпечувалася робота інструмента без перезаточування. В окремих випадках, коли стійкість інструмента дуже мала, режими різання підбирають так, щоб лінія працювала 3-4 год. Це дозволяє змінювати інструмент, що затупився, під час перерви.

Різальний інструмент вибирають у залежності від вимог до технологічної послідовності, якості обробки і продуктивності. Звичайно застосовують нормалізований і спеціальний інструмент: однолезовий, багатолезовий і комбінований (у вигляді блоків).

Компонування автоматичної лінії АЛ для механічної обробки може здійснюватися з універсальних, агрегатних і спеціальних верстатів. Основною перевагою АЛ на базі універсальних верстатів є мінімальні витрати на їхнє створення і значне скорочення чисельності персоналу. Проте продуктивність таких верстатів при їх блокуванні у лінію знижується через простої.

Значно вищу продуктивність мають лінії на базі агрегатних верстатів, які мають широкі можливості з диференціації і концентрації операцій, а при необхідності дозволяють вносити зміни в процеси обробки. Найчастіше такі АЛ використовують для обробки заготовок складних корпусних деталей і деталей з великим числом технологічних переходів.

У масовому виробництві створюють автоматичні лінії на базі спеціальних верстатів, які проектують спеціально для конкретної деталі. Такі АЛ здійснюють комплекс операцій (отримання заготовок, їх механічну і термічну обробки, складання й упаковування деталей), мають найвищу продуктивність і найменшу собівартість продукції. Найбільше поширення серед АЛ зі спеціальних верстатів мають однономенклатурні лінії, призначені для обробки заготовок деталей одного найменування і типорозміру.

Загальним недоліком АЛ є втрати продуктивності через неможливість обробляти заготовки при їх транспортуванні з позиції на позицію. Цей недолік відсутній у роторних (РЛ) лініях (рис.16.2), в яких заготовки обробляють на рухомих робочих позиціях при переміщенні від одного транспортного пристрою до іншого. Робочі позиції з інструментами і затискними пристроями розташовані на робочих роторах 1. Передача заготовок з одного робочого ротора на інший здійснюється встановленим між ними транспортним ротором 2. Зміною числа позицій на робочих роторах можна одержати однакову тривалість виконання всіх операцій або знизити швидкість різання без втрати продуктивності.

Рис.16.2.Схема роторної лінії: 1 – ротор робочий; 2 – ротор транспортний

Роторні лінії мають високу продуктивність і застосовуються у масовому виробництві порівняно простих деталей. Проте жорсткий зв’язок інструментів з роторами знижує продуктивність внаслідок простою всієї лінії при зупинці хоча б однієї позиції. Через це переналагодження РЛ при переході на випуск нових виробів часто економічно невигідно. Ці проблеми вирішені створенням роторно-конвеєрних (РКЛ) ліній, у яких інструменти чи інструментальні блоки не закріплені жорстко на роторі, а доставляються в робочу позицію інструментальним конвеєром. При зміні розмірів заготовки, яку обробляють, переналагодження РКЛ зводиться до підбору й встановлення в гніздо конвеєра відповідних інструментів і регулювання довжини конвеєра.

Втрата працездатності автоматичної лінії, як складної технічної системи, може відбутися через відмову інструментів, пристроїв, робочих органів міжопераційного транспорту, засобів контролю тощо. Тому виникає задача скомпонувати устаткування так, щоб тимчасові зупинки окремих агрегатів не впливали на роботу всієї АЛ.

В залежності від організації потоку і компонування автоматичні верстатні лінії виконують у трьох варіантах (рис. 16.3).

Рис.16.3. Схеми АЛ

У варіанті І верстати 1 зблоковані в єдиний нерозривний ланцюг з жорсткою подачею заготовок. При зупинці будь-якого верстата зупиняється вся лінія.

У варіанті ІІ верстати 1 гнучко зв'язані між собою через бункери 2 (приймачі-нагромаджувачі або магазини), тому кожен верстат представляє собою незалежну машину. При зупинці якого-небудь верстату попереду розташовані верстати продовжують роботу, збільшуючи запас деталей у бункерах. Верстати, розташовані позаду, також не зупиняються, адже їхнє живлення здійснюється за рахунок запасу деталей у відповідних бункерах.

У варіанті ІІІ автоматизація з жорстким зв'язком виконана у межах коротких ділянок, з'єднаних між собою гнучким зв'язком за допомогою бункерів 2. При такому компонуванні тимчасова зупинка якої-небудь ділянки не приводить до зупинки всієї лінії.

Безвідмовність функціонування АЛ багато в чому залежить від завантажувальних і транспортних пристроїв. Завантажувальні пристрої можуть бути невід’ємною частиною верстатів (входять до складу АЛ) або спеціально встановлюються між агрегатами і ділянками лінії. Подача заготовок здійснюється безперервно (наприклад, на безцентрово-шліфувальних верстатах) чи періодично (на токарних верстатах). Як завантажувальні пристрої використовують бункери, магазини-нагромаджувачі, автооператори та маніпулятори.

Бункери, які застосовують у виробництві дрібних деталей, оснащують механізмами, що подають завантажені навалом заготовки на лоток-нагромаджувач у строго орієнтованому положенні. При завантаженні складних для орієнтування заготовок використовують магазини-нагромаджувачі, куди заготовки доставляє робітник у строго орієнтованому положенні (наприклад, встановлені на стержнях чи в напрямні лотки).

Стружка, що утворюється в процесі різання, може стати серйозною перешкодою в роботі автоматичної лінії – вона нерідко порушує нормальну роботу верстатів. Для збирання стружки застосовують різні транспортери: шнекові чи скребкові (для зливної чи спіральної стружки) і стрічкові або вібруючі (для крихкої стружки). Іноді, щоб підвищити транспортабельність стружки), застосовують її дроблення.

Технічний контроль операцій здійснюється по-різному. При обробці великих корпусних деталей контроль виконують наприкінці автоматичної лінії, іноді - у проміжку між позиціями. Для цього в лінії передбачені неробочі позиції, кількість яких залежить від технологічного процесу. При обробці дрібних і середніх деталей застосовується автоматичний контроль - на спеціально передбачених контрольних позиціях.