close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

4538 burov p. i. kapustin i. i raschet proizvoditelnosti rabochih mashin

код для вставкиСкачать
П. И. Б У Р О В , И . И . К А П У С Т И Н
РАБОЧИХ МАШИН
пгп- 62И;0СН/%Ч
91
В книге излагаются основные вопросы расчета и анализа
производительности
рабочих
машин,
поточных и особенно
автоматических линий: теория производительности, анализ
затрат рабочего времени, влияние методов и режимов обра­
ботки, определение оптимальных режимов резания для стан­
ков
с
одноинструментной,
многоинструментной
наладкой,
определение степени использования рабочих машин и автома­
тических линий и их фактической производительности. Особое
внимание
уделено
обработки
как
механизации
и автоматизации
одному из основных направлений
процессов
повышения
производительности рабочих машин.
Книга предназначена для инженеров-машиностроителей —
конструкторов,
технологов
и экономистов,
она может быть
полезной для ■студентов машиностроительных вузов.' ‘
Рецензенты: д-р техн. наук А . 77. Владзиевский и инж. А . А . Леван
Редактор инж. И. И. Решетников
Редакц ия л и тературы п о экономике и организации производства
Зав . редакцией Т. Д . С А К С А Г А Н С К И Й
ВВЕД ЕН И Е
Производительность труда в социалистической промышленности
растет в результате всемерного и непрерывного технического про­
гресса; создания и широкого внедрения наиболее совершенных,
высокопроизводительных машин, прогрессивных методов обработки
и передовых форм организации труда и производства; творческого
освоения и всестороннего использования техники кадрами рабо­
чих и производственно-технической интеллигенции на основе широ­
кого развития социалистических форм труда.
Технический прогресс является материальной базой роста про­
изводительности труда.
Повышение производительности труда заключается в экономии
общественно необходимого труда на производство единицы продук­
ции, при этом доля живого труда уменьшается, а доля овеществлен­
ного труда увеличивается. Уменьшение доли живого труда проис­
ходит в большей степени, чем увеличение доли овеществленного
труда, в результате общая сумма затрат на единицу продукции
неуклонно сокращается. Машина, как указывает Маркс, является
наиболее могущественным средством увеличения производительно­
сти труда.
Повышения производительности труда можно достичь как за
счет увеличения производительности рабочих машин и степени их
использования, так и за счет увеличения числа машин, обслуживае­
мых одним рабочим. В борьбе за повышение производительности
труда решающая роль принадлежит активной творческой деятель­
ности людей.
Производительность машин увеличивается путем применения
прогрессивных методов обработки, установления оптимальных ре­
жимов обработки в связи с интенсификацией технологических про­
цессов, выполняемых машиной, увеличения количества одновременно
используемых инструментов и числа одновременно обрабатываемых
заготовок, механизации и автоматизации процесса обработки, повы­
шения степени непрерывности выполнения машиной технологиче­
ского процесса.
Внедрение прогрессивных методов и установление оптимальных
режимов обработки, а также увеличение числа одновременно участ­
вующих в обработке заготовки инструментов и количества одновре­
менно обрабатываемых машиной заготовок приводят к резкому
Г
3
сокращ ению машинного времени, а следовательно, и увеличению
производительности машины.
Однако производительность рабочих машин определяется не
только сокращением времени непосредственной обработки, но и
времени выполнения вспомогательных операций. Сокращ ение в сп о­
могательного времени достигается механизацией процесса о б р а ­
ботки и автоматизацией машин, а также совмещением во времени
выполнения отдельных элементов процесса изготовления детали.
Поэтому для повышения производительности машин исключитель­
ное значение приобретает создание и внедрение рабочих машин
непрерывного действия, в которых совершенно отсутствуют хол о­
стые ходы рабочих органов исполнительных механизмов, а установка
и снятие обрабатываемой заготовки совмещается по времени с непо­
средственной обработкой, т. е. производительность таких машин
определяется только продолжительностью непосредственной о б р а ­
ботки заготовки по заданному технологическому процессу.
Механизация процесса обработки и автоматизация машин хотя .
и не исключают полностью из технологического процесса вспомога­
тельное время, но значительно сокращ аю т его и тем самым увели­
чивают производительность рабочих машин.
Применение совершенных, высокопроизводительных полуавто­
матических и автоматических машин, машин-комбайнов и автома­
тических линий приводит не только к росту производительности
труда, но и к повышению качества выпускаемой продукции и улуч­
шению условий труда.
Исключительно важное значение в деле дальнейшего технического
прогресса и повышения производительности труда приобретает
внедрение комплексной автоматизации, при которой автоматически
выполняется не только процесс самой обработки, но и контроль
режимов работы и точности обрабатываемых заготовок, а также
автоматизируется и управление производственным процессом.
Производительность рабочих машин определяется не только
степенью совершенства машин, но и наиболее эффективным ее исполь­
зованием.
Вызываемые различными техническими и производственными
причинами простои рабочих машин снижают коэффициент исполь­
зования и фактическую производительность машины.
Основными причинами простоев машин являются настройка
машины или ее переналадка на другую работу, смена и подналадка
инструментов, регулировка и ремонт отдельных механизмов и узлов,
периодическая заправка машины материалом, см азка машины и
удаление стружки (отходов) и т. д.
Сокращ ая простои машин, повышают фактическую их п рои з­
водительность, а следовательно, и производительность труда р а ­
бочих.
Для дальнейшего совершенствования рабочих машин и повыше­
ния интенсивности их использования исключительно важное зн а ­
чение приобретают вопросы, связанные с разработкой теории п рои з­
водительности, позволяющей научно обосновать степень эффектив4
иости
действия отдельных факторов на производительность и на­
метить пути совершенствования рабочих машин.
Основные положения теории производительности рабочих машин
разработаны в трудах многих советских ученых.
Комплексному рассмотрению вопросов расчета производитель­
ности рабочих машин и повышения степени их использования посвя­
щена и настоящая работа.
Вследствие исключительно большого и разнообразного парка
рабочих машин авторы не имели возможности одинаково полно
и глубоко изложить вопросы, связанные с расчетом производитель­
ности всех рабочих машин, и сосредоточили внимание на производи­
тельности машнн. обрабатывающих штучные заготовки.
Замечания читателей будут приняты с благодарностью и учтены
в дальнейшей работе.
Главы I, I I I , IV, V II и V III настоящей книги написаны
П. И . Буровым, глава V — совместно, главы II и VI написаны
И. И. Капустиным.
ОБОЗНАЧЕНИЯ ОСНОВНЫХ ВЕЛИЧИН
Айн — первоначальная стоимость инструмента в коп.
Азат — расходы, связанные с заточкой инструмента, включая заработную
плату с начислениями заточника, и накладные расходы, связанные
с работой заточного оборудования, в коп.
<*нал — заработная плата наладчика с начислениями за одну мин. в коп.
<*раб — заработная плата рабочего станочника, основная и дополнительная
с начислениями, за 1 мин. в коп.
араб, об — заработная плата с начислениями рабочих, связанных с обслужи­
ванием оборудования, отнесенная к 1 мин. его работы, в коп.
вам — затраты на амортизацию производственного оборудования, отнесен­
ные к 1 мин. его работы, в коп.
арем — расходы на текущий ремонт производственного оборудования,
отнесенные к 1 мин. его работы, в коп.
аитр — заработная плата с начислениями И Т Р, служащих и М ОП , отне­
сенная к 1 мин. работы обо 'удования, в коп.
Овсп — заработная плата с начислениями вспомогательных рабочих, отне­
сенная к одной минуту работы оборудования, в коп.
аобщ — общезаводские расходы, отнесенные к одной минуте работы обо­
рудования, в коп.
Е — сумма (за 1 мин. работы станка) заработной платы станочника
и затрат, связанных с эксплуатацией станка, в мин.
К — технологическая производительность рабочей машины.
К0 — технологическая производительность станка при исходной скорости
резания.
Кл — технологическая производительность линии взаимосвязанных стан­
ков.
Ктах — максимальная технологическая производительность машины.
Пт — теоретическая производительность рабочей машины.
Пф — фактическая производительность рабочей машины.
Пт. т ах — максимальная теоретическая производительность машины.
Пф. шах — максимальная фактическая производительность машины.
Пф. опт — оптимальная фактическая производительность машины.
Пф. Лл — фактическая производительность линии.
Пм1 — фактическая производительность I -ймашины, установленной в поточ­
ной линии.
Пг — производительность машины, учитывающая цикловые затраты
времени и затраты на ее настройку или переналадку на другую
работу.
# 2— производительность машины, учитывающая цикловые затраты
времени и затраты на смену и подналадку инструментов.
П3 — производительность машины, учитывающая цикловые затраты
времени и затраты на регулировку и ремонт узлов и механизмов
машины.
П4 — производительность машины, учитывающая цикловые затраты
времени и затраты на периодическую заправку машины материалом.
П ь — производительность машины, учитывающая цикловые затраты
времени и затраты на смазку машины и удаление стружки (отходов).
6
О со
/7» — производительность машины, учитывающая цикловые затраты
времени и затраты на отдых и естественные надобности рабочего.
С у — постоянная резания в формуле стойкости, зависящая от режущего
инструмента, обрабатываемого материала и условий работы.
пер — сумма переменных элементов себестоимости операции в коп.
шт — сумма пропорциональных штучному времени элементов себестои­
мости операции в коп.
ДСлер — разность переменных составляющих себестоимости обработки в коп.
при экономических режимах и режимах наибольшей производитель­
ности.
Ф д — действительный фонд времени или время фактической работы линии
или потока в смену в мин.
а — число проходов.
Ь1 — коэффициент, учитывающий процент времени на организационное
обслуживание рабочего места от оперативного времени.
Ьг — коэффициент, учитывающий процент времени на отдых и естествен­
ные надобности рабочего от оперативного времени.
(I — диаметр обрабатываемой поверхности или инструмента в мм.
А — величина припуска на обработку в мм.
/„ — суммарное число переходов всех операций частичного технологи­
ческого процесса.
I — число технологических переходов соответствующей операции.
‘тах — число технологических переходов наиболее трудоемкой операции.
/- — длина обрабатываемой поверхности в мм.
1Р"Г — длина рабочего хода станка или позиции в мм.
1рРЗ — длина резания данного инструмента в мм.
М) — расчетное число одноименных машин, необходимое для выполнения
2-й операции на поточной линии.
И / — фактическое число одноименных машин, выполняющих 2-ю операцию
на поточной линии.
т — показатель степени при стойкости режущего инструмента.
/V — программное задание выпуска на линии в штуках в течение одной
смены.
п — число оборотов изделия или инструмента в 1 мин.
Р — число допускаемых переточек до полного износа инструмента.
р — число параллельных потоков машины или линии.
<2 — количество деталей, обрабатываемых за период стойкости инстру­
мента.
<7 — число последовательных позиций рабочей машины или линии.
Чр — число рабочих позиций машины или линии.
Р р — простои рабочего при многостаночном обслуживании в минутах.
Р ж — простои машины при многостаночном обслуживании в мин.
... _г — число параллельно (одновременно) выполняемых технологических
переходов соответствующей операции.
5 — расходы на эксплуатацию режущего инструмента. за период его
стойкости в коп.
5ро — пбдача на один оборот изделия или инструмента в мм.
яж — минутная подача в мм.
Тц — продолжительность рабочего цикла машины в мин.
; Тт — продолжительность технологического цикла машины в мин.
Г* — продолжительность кинематического цикла машины в мин.
\•
.
V
7
— продолжительность рабочего цикла при многостаночном обслужи­
вании в мин.
— рабочий цикл линии в мин.
— стойкость режущего инструмента в мин. резания.
— стойкость режущего инструмента в мин. рабочего хода станка.
— экономическая стойкость режущего инструмента в мин. резания.
— экономическая стойкость режущего инструмента в мин. рабочего
хода станка.
— стойкость наибольшей производительности в мин. резания.
— стойкость наибольшей производительности в мин. рабочего хода
станка.
— стойкость инструмента в мин. резания при исходной скорости
резания.
— стойкость инструмента в мин. рабочего хода станка при исходной
скорости резания.
— экономическая стойкость режущего инструмента в мин. резания
при многоинструментной наладке.
— стойкость наибольшей производительности режущего инструмента
в мин. резания при многоинструментной наладке.
— экономическая стойкость режущего инструмента в мин. рабочего
хода станка при многоинструментной наладке.
— стойкость наибольшей производительности режущего инструмента
в мин. рабочего хода станка при многоинструментной наладке.
— экономическая стойкость в мин. рабочего хода лимитирующего
инструмента многоинструментной наладки.
— стойкость наибольшей производительности в мин. рабочего хода
станка лимитирующего инструмента многоинструментной наладки.
— время, затрачиваемое на непосредственную обработку изделия
(рабочие хода машины) в мин.
— время резания данного инструмента в мин.
— время непосредственной обработки при исходной скорости резания
в мин.
— время резания инструмента при исходной скорости резания в мин.
— время непосредственной обработки при выполнении е-й операции
в мин.
— время непосредственной обработки при выполнении 1-го перехода
в мин.
— время непосредственной обработки наиболее трудоемкой операции
в мин.
— время непосредственной обработки наиболее трудоемкого перехода
соответствующей операции в мин.
— время непосредственной обработки на лимитирующей позиции
в мин.
— время занятости рабочего при многостаночном обслуживании,
включающее время непосредственного участия рабочего в техно­
логическом процессе, и время, связанное с переходом от машины
. к машине в мин.
— сумма времени на выполнение ручных приемов при многостаночном
обслуживании в мин.
— сумма машинно-ручного времени при многостаночном обслуживании
в мин.
— сумма времени, затрачиваемого на активное наблюдение за работой
машины при многостаночном обслуживании, в мин.
— сумма времени на переходы от машины к машине при многостаноч­
ном обслуживании в мин.
— продолжительность машинного времени выполнения технологнческдЙ операции при многостаночном обслуживании В мин.
(ш
— штучное время обработки изделия в мин.
1рх — время рабочего хода станка в мин.
1см — время смены и подналадки инструмента, отнесенное к периоду
его стойкости в мин. рабочего хода.
1в — время, затрачиваемое на холостые хода машины и выполнение
вспомогательных операций в мин.
1п — внецикловые затраты времени, отнесенные к одному обрабатывае­
мому изделию в мин.
(е — внецикловые затраты времени за вычетом затрат на смену и подиаладку инструментов, отнесенные к одному обрабатываемому изделию
в мин.
1Н — время, затрачиваемое на настройку машины и ее переналадку на
другую работу, отнесенное к одному обрабатываемому изделию
в мин.
1и — время, затрачиваемое на смену и подналадку инструментов, отне­
сенное к одному обрабатываемому изделию в мин.
1у — время, затрачиваемое на регулировку и ремонт узлов и механизмов
машины, отнесенное к одному обрабатываемому изделию в мин.
13 — время, затрачиваемое на периодическую заправку машины ма­
териалом, отнесенное к одному обрабатываемому изделию в мин.
(с — время, затрачиваемое на смазку машины и удаление стружки (отхо­
дов) в процессе работы, отнесенное к одному обрабатываемому
изделию в мин.
(от — время, потребное на отдых и естественные надобности рабочего,
отнесенное к одному обрабатываемому изделию в мин.
1ои — время смены и подналадки режущих инструментов при исходной
скорости резания, отнесенное к одному обрабатываемому изделию
в мин.
(0рХ — время рабочего хода станка при исходной скорости резания в мин.
(нал — время, затрачиваемое наладчиком на смену затупившегося инстру­
мента и подналадку станка за период стойкости инструмента в мин.
1рх эк — время рабочего хода станка при экономических режимах рёзания
в мин.
*рх нп — время рабочего хода станка при режимах наибольшей производи­
тельности в мин.
(р эк — время непосредственной обработки при экономических режимах
резания в мин.
1рНп — время непосредственной обработки при режимах наибольшей произ­
водительности в мин.
(шт. пер — сумма переменных составляющих штучного времени в мин.
&(шт. пер — разность переменных составляющих штучного времени в мин. при
экономических режимах и режимах наибольшей производительности.
I — глубина резания в мм.
и — количество обслуживаемых одним рабочим машин.
V — скорость резания в м/мин.
V,) — исходная скорость резания в м/мин.
Vтаx — скорость резания, обеспечивающая наибольшую производительность
станка, в м/мин.
и<тт — скорость резания, обеспечивающая оптимальную производитель­
ность станка, в м/мин.
га — число параллельно (одновременно) выполняемых технологических
операций.
X — фактор изменения скорости резания.
Х тах — фактор изменения скорости резания, характеризующий режимы
обработки,обеспечивающие наибольшую производительность станка.
Х опт — фактор изменения скорости резания, характеризующий режимы
обработки, обеспечивающие оптимальную производительность стан­
ка.
х — показатель степени при глубине резания.
у — показатель степени при подаче.
— число технологических операций, на которое расчленен частичный
технологический процесс.
— число учитываемых коэффициентов рабочей машины.
— коэффициент непрерывности технологического процесса, выполняемого машиной.
— коэффициент использования машины.
— коэффициент производительности машины.
— коэффициент, учитывающий потери производительности, вызывае­
мые простоями машины из-за ее настройки или переналадки на дру­
гую работу.
— коэффициент, учитывающий потери производительности, вызывае­
мые сменой и подналадкой инструментов.
— коэффициент, учитывающий потери производительности, вызывае­
мые регулировкой и ремонтом узлов и механизмов машины.
— коэффициент, учитывающий потери производительности, вызывае­
мые периодической заправкой машины материалом.
— коэффициент, учитывающий потери производительности, вызывае­
мые смазкой машины и удалением стружки (отходов).
— коэффициент, учитывающий потери производительности, вызывае­
мые затратами времени на отдых и естественные надобности рабочего.
- коэффициент использования линии.
- коэффициент, учитывающий потери производительности от некратности производительности данной машины и потока,
коэффициент, характеризующий простои линии не по вине данной
машины.
такт или ритм линии в мин.
коэффициент времени резания инструмента,
показатель степени при скорости резания.
относительная стойкость режущего инструмента многоинструмент­
ной наладки, представляющая отношение стойкости этого инстру­
мента к стойкости лимитирующего инструмента в мин. рабочего хода
станка.
коэффициент резерва производительности по режимам резания,
коэффициент загруженности рабочего при многостаночном обслу­
живании.
коэффициент загруженности машины при многостаночном обслу­
живании.
коэффициент занятости рабочего при многостаночном обслужи­
вании.
Г л а в а
I
АНАЛИЗ РАБОЧИХ МАШИН
§ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Все многообразие существующих машин в зависимости от харак ­
тера протекающего в машине рабочего процесса можно разделить
на три основные группы: энергетические, транспортные и рабочие
или технологические. Энергетические машины предназначены для
преобразования одного вида энергии в другой; транспортные ма­
шины служат для перевозки грузов и людей; рабочие или техноло­
гические машины обеспечивают выполнение определенного техно­
логического процесса изготовления деталей. Большинство машин
относится к машинам третьей группы, которые в зависимости от их
целевого назначения могут выполнять самые разнообразные техно­
логические процессы.
Независимо от характера выполняемых операций все рабочие
(технологические) машины состоят из трех основных частей: двига­
теля, передаточного механизма и машины-орудия, или собственно
рабочей машины.
Двигатель и передаточный механизм приводят в движение соб­
ственно рабочую машину, благодаря чему последняя захватывает
предмет труда и подвергает его своими орудиями изменениям, необ­
ходимым для выполнения заданного технологического процесса.
Основой рабочей машины, предопределяющей ее целевое наз­
начение, является исполнительный механизм (или механизмы),
который, получив соответствующее движение от двигателя и пере­
даточного механизма, осуществляет своими орудиями те операции,
которые раньше совершал рабочий.
Машина заменяет рабочего, действующего одновременно только
одним орудием, таким механизмом или механизмами, которые
управляют многими одинаковыми или разнородными орудиями.
Под рабочей или технологической машиной 1 понимают механизм
или сочетание механизмов, совершающих вполне определенные
движения и производящих своими орудиями обработку материала —
'объекта труда по заданному технологическому процессу.
1 Так как в данной книге описываются только рабочие (технологические) маши­
ны, в'дальнейшем рабочую мпшину' будем называть просто машиной.
11
Исполнительными механизмами рабочей машины называются
такие механизмы, которые, соверш ая вполне определенные движения, обеспечивают необходимые для выполнения заданного
технологического процесса перемещения рабочих органов машины.
Под технологическим процессом обработки понимают всю со в о ­
купность действий, непосредственно связанных с изменением формы,
свойств или положения предмета труда.
Технологический процесс обработки заготовки расчленяется на
ряд технологических операций 1, выполняемых одной или несколь­
кими машинами. Технологические операции выполняются в оп ре­
деленной последовательности независимо от того, осуществляется
ли весь процесс обработки одной машиной или несколькими р а з ­
нородными машинами. Эти операции редко выполняются одним
рабочим органом. В большинстве случаев отдельные технологиче­
ские операции подвергаются дроблению на ряд как основных, так
и вспомогательных элементарных операций, каждая из которых
выполняется соответствующим рабочим органом машины.
Основные и вспомогательные элементарные операции подраз­
деляются на машинные, машинно-ручные и ручные.
П ри выполнении технологического процесса обработки маши­
ной основные элементарные операции (технологические переходы),
в большинстве случаев являются машинными и только в отдельных
случаях машинно-ручными.
В зависимости от характера выполняемых вспомогательных
элементарных технологических операций машина имеет исполни­
тельные механизмы либо для выполнения только основных, либо
для выполнения как основных, так и вспомогательных элементарных
технологических операций.
Исполнительные механизмы машины, рабочие органы которых
непосредственно производят обработку, называются основными.
Исполнительные ж е механизмы, рабочие органы которых не п ро­
изводят обработки, но выполняют операции, непосредственно св я ­
занные с обработкой объекта труда, называются вспомогательными
исполнительными механизмами.
П ри выполнении заданного технологического процесса маши­
нами, у которых вспомогательные операции не механизированы,
исполнительные механизмы второй группы отсутствуют. В машинах,
где механизированы основные и вспомогательные элементарные
операции, имеются исполнительные механизмы первой и второй групп.
П ри изготовлении детали рабочие органы исполнительных меха­
низмов машины последовательно, параллельно или параллельно­
последовательно выполняют элементарные операции заданного тех­
нологического процесса, соверш ая при этом рабочие и холостые
ходы — перемещения.
Рабочими ходами основных исполнительных механизмов назы­
вают перемещения рабочих органов в период непосредственной обра1 Под технологической операцией понимают часть технологического процессу
обработки, выполняемой машиной с одной установки заготовки.
I?
ботки предмета труда. Перемещения рабочих органов основных
исполнительных механизмов, в течение которых не происходит
обработки, называются холостыми ходами.
Большинство машин выполняет заданный технологический про­
цесс периодически, производя обработку одной или нескольких
заготовок в течение определенного периода. Иначе говоря, машина,
осуществляя в определенной последовательности рабочие и холо­
стые ходы как основных, так и вспомогательных исполнительных
механизмов, за определенный промежуток времени Т (период)
полностью заканчивает обработку одной или нескольких заготовок
по заданному технологическому процессу. При этом периодичность
обработки заготовок и работы машины характеризуется кинемати­
ческим, технологическим и рабочим циклами.
Промежуток времени, по истечении которого положения ра ­
бочих органов исполнительных механизмов машины повторяются,
называется продолжительностью кинематического цикла машины Тк.
Продолжительность кинематического цикла машины равна (при
последовательной работе исполнительных механизмов) или меньше
(при параллельной и параллельно-последовательной работе испол­
нительных механизмов) суммы кинематических циклов исполни­
тельных механизмов машины.
Время, потребное для обработки заготовки, т. е. для выпол­
нения всех основных и вспомогательных элементарных технологи­
ческих операций, называется технологическим циклом Тт машины.
Продолжительность технологического цикла обычно равна не­
скольким кинематическим циклам (Тт = пТк). Однако для ряда
машин эти циклы равны (Тт = Тк).
Промежуток времени между двумя последовательно выходя­
щими из машины обработанными заготовками или порциями заго­
товок называется рабочим циклом машины Т„.
В многопозиционных машинах технологический цикл всегда
больше рабочего цикла (Тт > Тц), а в однопозиционных, как пра­
вило, эти циклы равны, т. е. Тт — Т .
Для большинства машин характерно постоянство кинематиче­
ского цикла (Тк = сопз!), которое обеспечивается кинематикой
машины х. Исключение составляют машины, у которых в процессе
обработки заготовки происходит колебание чисел оборотов, вызы­
ваемое различными причинами. Постоянство же технологического Тт
и рабочего Тц циклов машины зависит от степени автоматизации
выполняемого машиной технологического процесса.
В зависимости от степени автоматизации машин возможны слу­
чаи, когда все вспомогательные операции выполняются вручную;
когда часть вспомогательных операций выполняется вручную (полу­
автоматы); наконец, когда все вспомогательные операции выпол­
няются машиной (автоматы).
1
В ряде случае незначительные задержки срабатывания отдельных исполни­
тельных механизмов не оказывают заметного влияния на продолжительность кине­
матического цикла машин.
«
13
В неавтоматизированных машинах продолжительность техно­
логического и рабочего циклов непостоянна вследствие выполнения
вручную всех или части вспомогательных операций в промежут­
ках времени, не перекрываемые временем непосредственной обра­
ботки.
В машинах-автоматах все вспомогательные операции выпол­
няются исполнительными механизмами и продолжительность техно­
логического и рабочего циклов постоянна.
Продолжительность технологического и рабочего циклов будет
также постоянна и для полуавтоматов, у которых время, затрачи­
ваемое на выполнение ручных вспомогательных операций, пере­
крывается временем непосредственной обработкой.
Н а расчет производительности машин влияет только рабочий
цикл Тц, продолжительность которого определяется степенью со­
вершенства конструкции машины, режимами ее работы и характе­
ром выполнения машиной заданного технологического процесса,
т. е. типом машины.
Все машины необходимо классифицировать по таким признакам,
которые могут быть положены в основу расчетов продолжительно­
сти рабочего цикла и производительности машин.
§ 2. К Л А С С И Ф И К А Ц И Я
РАБОЧИХ
МАШ ИН
Классификация машин (фиг. 1) построена по общим для всех
машин признакам, определяющим производительность машины и
продолжительность ее рабочего цикла.
К таким общим признакам относятся количество одновременно
обрабатываемых заготовок, характер воздействия на заготовку
рабочих органов основных исполнительных механизмов машины,
наконец, методы агрегатирования.
Положив в основу классификации перечисленные выше при­
знаки, все машины независимо от их целевого назначения можно
разделить на два основных класса.
К машинам I класса относятся однопозиционные машины, на
которых заготовка обрабатывается по заданному технологическому
процессу в одной позиции.
К машинам II класса относятся многопозиционные машины,
на которых одновременно обрабатывается несколько заготовок,
находящихся в разных позициях.
В зависимости от характера воздействия рабочих органов ма­
шины на заготовку каждый из указанных классов машин подраз­
деляется на две группы: группа А — машины периодического дей­
ствия и группа Б — машины непрерывного действия.
К машинам периодического действия относятся машины, в кото­
рых заготовки, подлежащие обработке, поступают под рабочие
органы машины периодически.
К машинам непрерывного действия относятся машины, в которых
заготовки, подлежащие обработке, поступают под рабочие органы
машины непрерывно.
14
В зависимости от метода агрегатирования многопозиционные
машины как периодического, так и непрерывного действия раз­
деляются на машины с параллельным, последовательным и парал­
лельно-последовательным агрегатированием.
В однопозиционных машинах периодического действия заго­
товки обрабатываются по заданному технологическому процессу
в одной позиции, и до окончания полной обработки одной заготовки
нельзя приступить к обработке следующей. Поэтому в этих машинах
невозможно совмещение по времени выполнения операций и переРавочие
пашины
класс
П класс
однопозиционные
многопозиционные
/
1
Группа 1А
периодического
действия
■
непрерывного
действия
1
I
1
ЦБ,
П62
I
-о ^
II
1
ПЛ3
ч ч
Ча ^
С» ^
Схема классификации
бочих машин.
.
паг
'
ПА,
Фиг.
Группа ПБ
непрерывного
действия
Группа ПА
периода ческого
действия
Группа 1 6
I
Ǥ
1
§
§
г*
§
ра-
$
§
1
, .
ИБ3
§
■
^
^
^ -О N
5
|
(V
, ^
^ 5
-2
| §
5.
1 1
I I 5- С
^
Ь
5$ <
5
1^
<
5
3
?
«'о
«5, <
\
»
I
«5 § .
^
«V
»
Л ^
4 е
»
2а «V
»
к: ^ ча
Л
К
С <3
ходов, последовательность которых определена требованиями тех­
нологического процесса; в них нельзя также совместить установку
и снятие заготовки с обработкой.
Продолжительность рабочего цикла однопозиционных машин
периодического действия определяется
Тц = *Р + и мин.,
( 1)
где 1р — время непосредственной обработки заготовки по задан­
ному технологическому процессу в мин.1;
1Л— время, затрачиваемое на холостые ходы и вспомогатель­
ные операции, в мин2.
1 Методика определения величины времени непосредственной обработки зависит
от принятого метода обработки.
2 Во всех расчетах под
подразумевается только та часть времени холостых
ходов и вспомогательных операций, которая не совмещена с временем непосредствен­
ной обработки.
Для машин данной группы характерна последовательность
выполнения технологических операций и несовмещаемость по вре­
мени непосредственной обработки со вспомогательными операциями
и холостыми ходами исполнительных механизмов.
В се это приводит к значительному увеличению продолжитель­
ности рабочего цикла машины. Поэтому машины данной группы
менее производительны, чем машины многопозиционные или непре­
рывного действия, предназначенные для выполнения аналогич­
ных технологических процессов.
К однопозиционным машинам периодического действия ^от н о­
сятся токарные и револьверные станки, одношпиндельные автоматы,
швейные машины, вырубочные прессы обувной промышленности,
машины для резки бумаги и др.
Машины непрерывного действия по сравнению с машинами
периодического действия являются более совершенными и п рои з­
водительными.
Наиболее совершенной и производительной при прочих равных
условиях будет такая машина, у которой отсутствуют холостые
ходы основных исполнительных механизмов, а выполнение вспомо­
гательных операций совмещено по времени с непосредственной о б р а ­
боткой детали.
Машины непрерывного действия, как, например, гайконарез­
ные автоматы, автоматы для бесцентрового шлифования, станки
для фрезерования, машины для штамповки и отрезки карамели,
пельменные автоматы, ротационные печатные машины, прессконвейеры для приклейки подошв и горячей вулканизации низа обуви,
станы для прокатки металла, моечные машины, разливочные машины
и т. д., за последнее время находят все более ш ирокое применение
в различных отраслях промышленности.
Однопозиционные машины непрерывного действия предназна­
чаются для сравнительно простых операций, в которых возм ожно
параллельное (одновременное) выполнение всех технологических
переходов.
Многопозиционные машины непрерывного действия проводят
обработку заготовок с весьма сложными технологическими п р о ­
цессами.
Продолжительность рабочего цикла однопозиционных машин
непрерывного действия равна времени непосредственной о б р а ­
ботки (Тц — //>), если равны технологический и рабочий циклы
(Тт = Тц), и меньше
времени
непосредственной
обработки
(Т < / ), когда в машине технологический цикл больше раб о­
чего (Тя > Тц).
В тех случаях, когда при обработке заготовок на машинах не­
прерывного действия продолжительность выполнения вспомога­
тельных операций больше времени непосредственной обработки,
при расчете рабочего цикла следует учитывать несовмещенную
часть вспомогательного времени, т. е.
Тц = (р + 1в мин.,
(2)
Ь9132
Примером однопозиционных машин непрерывного действия мо­
жет служить бесцентрово-шлифовальный станок. Принципиальная
схема шлифования на таком станке показана на фиг. 2. Ведущий
круг 2 имеет карман А. Наружная поверхность круга представляет
собой спираль с заборной частью. Весь цикл шлифования детали
осуществляется за один оборот ведущего круга, спиральная внеш­
няя поверхность которого при своем вращении создает радиальную
подачу, необходимую для врезного шлифования. Заготовка, поме­
щенная на нож, захватывается заборной частью ведущего круга,
и приводится во вращение обычным способом. При прохождении
кармана ведущего круга у ножа обработанная заготовка западает
Фиг.
2. Схема бесцентрового врезного шлифования деталей
с автоматической загрузкой:
/— шлифующий круг; 2 — ведущий круг: 3 — обрабатываемая деталь;
А — карман ведущего круга.
в этот карман, уносится из зоны обработки и выпадает в желоб.
Новая заготовка подается на нож кулачком, укрепленным на план­
шайбе ведущего круга.
В качестве примера однопозиционных машин непрерывного
действия, у которых технологический цикл больше рабочего, на
фиг. 3 приведена схема непрерывного шлифования бочкообразных
роликов на бесцентрово-шлифовальном станке с автоматической
загрузкой деталей.
Подача роликов из питательной трубы 3 в зону шлифования
основана на том, что очередной ролик подается в спираль ведущего
барабана 2 из приемной коробки 1 под действием собственного веса.
Производительность таких станков в несколько раз превышает
производительность бесцентрово-шлифовальных станков периоди­
ческого действия, работающих методом врезания.
Наконец, на фиг. 4 изображена машина для двоения подошв,
Являющаяся примером однопозиционных машин непрерывного дей­
ствия, у которых продолжительность вспомогательных операций
(подача в машину изделий) больше времени непосредственной обра­
ботки, вследствие чего часть вспомогательного времени не совме2
Буров,и. Капустин
3567
17
Ф и г. 3. Схема процесса непрерывного шли­
фования бочкообразных роликов на бесцент­
рово-шлифовальном станке с автоматической
загрузкой деталей:
1 — приемная коробка;
2 — ведущий барабан;
# — питательная труба; 4 — шлифовальный круг;
5 — направляющие ножи; 6 — шлифовальный круг.
п I . -т. идиш р а ш ш и поперечный разрез машины
для двоения материала:
— обрабатываемая деталь;
2 — нижний подающий
8 — верхний подающий валик; 4— нож .
валик;
щается
со
временем
непосредственной обработки.
Вращающиеся
в разные стороны валки 2 и 3 захватывают обрабатываемую деталь 1
и подают ее на укрепленный сзади неподвижный нож 4. В силу
принудительной подачи надвигаемая на лезвие ножа деталь шпальтуется. Валки диаметром 60 мм делают 80 об/мин, таким образом,
скорость подачи обрабатываемых деталей на нож составляет
0,25 м/сек. При длине подошвы даже 30 см время непосредственной
обработки составляет всего лишь 1,2 сек. З а это время рабочий не
успевает подать очередную деталь, вследствие чего получается
неперекрываемая часть вспомогательного времени.
П ри обработке заготовок на многопозиционных машинах, в отли­
чие от однопозиционных, вследствие одновременной обработки
нескольких заготовок, находящихся в различных позициях, воз*
м ож но совмещение по времени выполнения не только технологи­
ческих переходов, но и технологических операций. В этих же ма­
шинах имеется совмещение по времени установки и снятия загото­
вок с непосредственной обработкой, что сокращает продолжитель­
ность рабочего цикла и повышает производительность машины.
В зависимости от характера, выполняемого многопозиционной
машиной технологического процесса, могут быть три случая:
1) когда на всех позициях машины производится одновременно
одна и та ж е обработка заготовок, число которых равно числу раб о­
чих позиций машины;
2) когда на всех позициях выполняются одновременно различ­
ные операции;
3) когда все позиции разделены на несколько одинаковых групп
и в каждой группе одновременно производится одна и та ж е обра*
ботка заготовок, число которых равно числу групп, внутри же
каждой группы на всех позициях выполняются одновременно р а з ­
личные операции над числом заготовок, равным числу рабочих
позиций соответствующей группы; в последнем случае в машине
одновременно обрабатываются заготовки, число которых равно
произведению числа групп на число рабочих позиций в каждой
группе.
Очевидно, многопозиционные машины, имеющие одинаковое
число позиций, но выполняющие обработку заготовок по разным
вариантам, будут иметь неодинаковую штучную производитель­
ность, так как за период рабочего цикла в первом случае машина
будет выдавать число обработанных заготовок, равное числу раб о­
чих позиций машины, в третьем случае — равное числу групп пози­
ций, а во втором случае — только одну заготовку, т. е. в первом
и третьем случаях машиной осуществляется параллельная об р а ­
ботка заготовок в несколько потоков. Иначе говоря, число дета­
лей, выдаваемых машиной в течение одного рабочего цикла, опре­
деляет число ее потоков р 1: однопоточные машины за время их
рабочего цикла выдают одну деталь (второй случай), многопо1 Под числом потоков машины р следует понимать число заготовок, над кото­
рыми в разных позициях производится одна и та же обработка.
19
2*
точные — число загот овок , рав н ое числу их п отоков (первый и
третий сл учаи). П р и этом м ногопоточн ая м аш ин а м ож ет выдавать
все р деталей одноврем енно с некоторы м смещением во времени.
Х арак т ерн ы м п ри зн ак ом однопоточны х маш ин является то,
что в них одноврем енно выполняется од на оп ерац и я над одной з а г о ­
товкой или порцией загот овок , тогда к ак во многопоточны х м аш ин ах
од новрем енно или с постоянны м смещением в о времени вы полняется
од на оп ерац и я над соответствующ им количеству п отоков числом
загот ов ок или порций загот овок .
Если число п отоков машины, непосредственно вл ияя на п р о ­
должительность раб оч ег о цикла, определяет ее производительность,
то число позиций д, последовательно расп ол ож ен н ы х внутри каж-
Ф и г.
5.
Принципиальная схема
агрегатирования.
последовательного
д ого потока, показы вает, к ак ое число последовательных технол о­
гических операций вы полняется машиной п ри о б ра б о т к е загот ов ок .
Различны е сочетания числа п отоков р и числ а позиций <
7в каж ­
дом потоке положены в о сн ов у агрег ат и ров ан и я м ногопозиц ионны х
машин.
К многопозицнонны м м аш инам с последовательным агрегати ­
рованием (фиг. 5) от н осят ся однопоточны е машины с последовательно
распол ож енны м и рабочи м и п озиц иям и. О н и п ри м еняю тся для с л о ж ­
ных и трудоем ких технол огических п роц ессов , т ребую щ и х целого
ря д а последовательно выполняемых различны ми инструментами
операций. О б р а б о т к а загот ов ок н а н их осущ ествл яется н а всех
п ози ц и ях одноврем енно; загот овк а, последовательно перем ещ аясь
с одной позиции н а д ру г у ю (п роход и т через все п озиц ии), о б р а б а ­
тывается различны ми группам и инструментов в соответствии с тех­
нологическим п роц ессом .
Ч и сл о
од новрем енно обрабаты ваем ы х
загот ов ок в этом сл учае р а в н о числу р а б о ч и х позиций. У ст а н о в к а
и снятие загот овок на таких м аш и н ах всегда совмещены п о времени
с непосредственной обработкой .
М ногопозиц ионны е машины с параллельным агрегати ровани ем
(фиг. 6) имеют число потоков р , рав н ое числу р а б о ч и х позиций,
т. е. по одной рабочей позиции в к аж д ом потоке. О чеви д но, такие
машины могут прим еняться тол ько в тех сл у ч а я х , когда заданный
технологический п роц есс об раб от к и загот ов ок н аст ол ьк о п рост ,
что его дробление на н ескол ько технологических операций нецеле-
20
сообразно. При обработке заготовок на машинах с параллельным
агрегатированием на всех рабочих позициях выполняется одна и
та же операция одновременно над числом заготовок, равным числу
потоков машины. Таким образом, машины с параллельным агрега-
Ф и г.
6. Принципиальная схема параллельного агрега­
тирования.
тированием представляют собой несколько одинаковых исполни­
тельных механизмов, объединенных в одной машине.
Наконец, многопозиционные машины с параллельно-последова­
тельным агрегатированием (фиг. 7) состоят из р параллельно раб о­
тающих потоков с <7 последовательно расположенными внутри к аж ­
дого потока позициями.
Сущность данного метода
заключается в том, что обра­
ботка по заданному техноло­
гическому процессу произво­
дится одновременно над р за ­
готовками, находящимися в па­
раллельных потоках, как при
параллельном агрегатировании,
и «7 последовательных пози­
циях, как при последователь­
ном агрегатировании. Эти ма­
шины имеют все характерные
Ф и г . 7. Принципиальная схема паралособенности
машин С параллельно-последовательного
агрегатиролельным и с последовательным
вания.
агрегатированием.
В ряде случаев одна и та же многопозиционная машина при
соответствующей настройке может быть установлена на различное
число потоков р и позиций в каждом потоке ц, т. е. может работать
по любому из трех методов агрегатирования. Так, на фиг. 8 пока­
заны различные варианты технологической концентрации обработки
заготовок на 12-позиционной машине с размещением рабочих пози­
ций по окружности для случаев, когда не предусмотрены специаль­
ные загрузочные позиции и когда часть позиций машины исполь­
зуется как загрузочные.
21
Д ля случая, когда загрузочны е позиции не предусмотрены,
обработка заготовок может быть выполнена по шести вариантам:
вариант а — методом последовательного агрегатирования при
выполнении 12 последовательных операций; в этом случае блок
инструментов или рабочие позиции для осуществления последова­
тельной обработки должны периодически поворачиваться на угол
30°;
вариант е — методом параллельного агрегатирования для выпол­
нения обработки , состоящей только из одной операции, 12-ю п арал ­
лельными потоками; в этом случае п оворот блоков инструментов
или раб оч и х позиций исключается;
а)
Ф и г.
61
16)
8. Варианты технологической концентрации на 12-позиционной машине.
варианты б — д — методом параллельно-последовательного аг р е­
гатирования с возм ожностью осуществления при варианте б шести
последовательных операций двумя параллельными потоками (в этом
случае блок инструментов или рабочие позиции должны п ов ор ач и ­
ваться на 60°), при варианте в — четырех последовательных оп е­
раций тремя параллельными потоками (в этом случае необходим
поворот блока инструментов или рабоч и х позиций на 90°), при
варианте г — трех последовательных позиций четырьмя параллель­
ными потоками (в этом случае блок инструментов или рабочи е п ози ­
ции поворачиваю тся на 120°), наконец, при варианте д — двух
последовательных операций шестью параллельными потоками (здесь
необходим п оворот блока инструментов или рабоч и х позиций на
180°).
. Если для рассм атриваем ого случая предусмотреть специальные
загрузочны е позиции при обработке по методам последовательного
и параллельно-последовательного агрегатирования, то условия о б р а ­
ботки по вариантам а — г останутся теми ж е, что и в предыдущем
случае, за исключением того, что число последовательно выполняе­
мых операций уменьшится на одну по сравнению с соответствующим
вариантом без специально предусмотренных загрузочных позиций.
Вариант д в этом случае существовать не будет, так как он с введе­
нием загрузочных позиций превращается в метод параллельного
агрегатирования. Загрузочные позиции в отличие от рабочих на
фиг. 8 условно обозначены кре­
стиками.
Таким образом, при первом
варианте будем иметь много­
позиционную машину с после­
довательным агрегатированием,
при последнем варианте — ма­
шину с параллельным агре­
гатированием, а для промежу­
точных вариантов — машины с
параллельно-последовательным
агрегатированием,имеющие раз­
личное число потоков р и число
позиций в каждом потоке
Продолжительность
рабо­
чего цикла многопозиционных
машин периодического дейст­
вия определяется:
при параллельном агрегати­
ровании
т
^Р
Т„
— ----мин.,
ч
р
/0\
• (о)
' 7
где 1П и
— имеют постоян­
ные значения для всех позиций;
при последовательном агре­
гатировании
7*. = = * ,« « + *• мин.; (4)
Ф и г . 9. Вид на рабочие позиции четы­
рехшпиндельного автомата типа 147.
при параллельно-последовательном агрегатировании
гг,
шах Н" *в
Т„
Ч— ----------р
МИН.
/сл
(О )
Примером многопозиционных машин периодического действия
с параллельным агрегатированием может служить четырехшпиндель­
ный фасонно-отрезной автомат параллельного действия типа 147
завода имени Орджоникидзе, вид на рабочие позиции которого
показан на фиг. 9.
Данный автомат является более развитым одношпиндельным
фасонно-отрезным автоматом и представляет собой по существу
четыре одношпиндельных автомата, объединенных в одном кор­
пусе,
23
Примером многопозиционных машин периодического действия
с последовательным агрегатированием могут служить многошпин­
дельные прутковые автоматы или вертикальные многошпиндельные
патронные полуавтоматы.
Н а фиг. 10 показана полная обточка поршня на шестишпиндель­
ном патронном полуавтомате типа 127А. И з шести позиций одна
является загрузочной и пять рабочих. В пяти рабочих позициях
осуществляется одновременная обработка пяти поршней, которые
периодически перемещаются с одной позиции на другую в соответ­
ствии с последовательностью операций технологического процесса.
Наличие загрузочной пози­
Загрузка
ции позволяет установку и
снятие поршней совместить
по времени с непосредствен­
ной обработкой. Перемеще­
ние поршней с одной пози­
ции на другую производится
только тогда, когда на всех
рабочих позициях
полно­
стью закончится обработка
и
инструменты встанут в
исходное положение.
М ногош п ин дел ьны е п р у т ­
ковы е
а в т ом ат ы
и
м ного­
ш пиндельны е
п ол уавтом аты
для патронной
работы и с­
п ол ьзую т ся и к ак м н огоп ози ­
ц и он н ы е м а ш и н ы п е р и о д и ч е ­
с к о г о дей ствия с п а р а л л е л ь ­
н о- п осл е д ов ат е л ь н ы м а г р е г а ­
т и р о в а н и е м , е сл и с о о т н о ш е -
Ф и г. 10. Схема обработки поршня на шестишпиндельном патронном полуавтомате
типа 127А:
/ — V — рабочие позиции обработки.
НИе м е ж д у к о л и ч е с т в о м ШПИНделей с т а н к а И ЧИСЛОМ ОПерац и й , и з к о т о р ы х СОСТОИТ
ТеХНОЛОГИЧвСКИЙ
ПрОЦвСС,
позволяет вести обработку
в несколько потоков. Так, на фиг. 11 показана обработка ведущей
шестерни заднего моста автомобиля на шестишпиндельном полу­
автомате. И з шести позиций две являются загрузочными и четыре
рабочими. В двух рабочих позициях производится предваритель­
ная и в двух окончательная обточка. Таким образом, шести­
шпиндельный полуавтомат в данном случае работает как ма­
шина с параллельно-последовательным агрегатированием, состоя­
щая из двух параллельно работающих потоков с двумя рабочими
и одной загрузочной последовательно расположенными позициями.
В о многопозиционных машинах непрерывного действия, так же
как в однопозиционных машинах непрерывного действия, холостые
ходы рабочих органов исполнительных механизмов отсутствуют, а
выполнение вспомогательных операций совмещено по времени
24
с непосредственной обработкой. Поэтому продолжительность рабе»
чего цикла при параллельном агрегатировании
Т„ = —
4
р
мин.,
(6)
так как время непосредственной обработки одинаково на всех пози­
циях; при последовательном агрегатировании
Т’ч ^ р ш а х мин.;
(7)
при параллельно-последовательном агрегатировании
гг,
‘ Рт ах
Т„Ч — -----р
М И Н.
/о\
(о)' '
Примером многопозиционных машин непрерывного действия
с параллельным агрегатированием может быть машина для напол­
нения консервной тары с вакуум-наполнителями (фиг. 12).
Фиг.
11. Обработка ведущей шестерни заднего моста автомобиля на шестишпин­
дельном полуавтомате.
Положение / соответствует началу цикла наполнения. Банку 8
устанавливают на нижний патрон 9. При повороте карусели машины
на угол 21°30' (положение 2) нижний патрон начинает подниматься
и в положении 3 плотно прижимает горло банки к резиновому па­
трону 7. В это время вращающийся сектор золотника 2 соединяет
трубкой / внутренний объем банки с вакуум-насосом. В банке начи­
нает создаваться разрежение, воздух из банки по трубке 4 посту­
пает в корпус золотника 3.
25
В положении 4 благодаря вакууму в банке жидкость, находя­
щ аяся в разливочном баке под атмосферным давлением, проходит
по трубке 5, поднимает шаровой клапан 6 и поступает в банку.
В положении 5 отсасывание воздуха, и поступление жидкости
в банку продолжается.
В положении 6 сектор золотника 2 прерывает связь между бан­
кой и вакуум-насосом, вследствие чего наполнение банки прекра­
щается.
В положении 7 заканчивается цикл работы вакуум-разливочного
устройства.
Н а карусели машины расположено 36 разливочных устройств,
т. е. 36 параллельных потоков. Производительность таких машин
достигает 225 банок в минуту.
Ротационная печатная машина типа О Р , принципиальная схема
которой приведена на фиг. 13, относится к многопозиционным ма­
шинам непрерывного действия с последовательным агрегатированием.
Б ум аж ная лента, непрерывно сматываясь с рулона /, огибает
Чэумагонаправляющие валики 2 и проходит между двумя цилиндрами
на одном из которых помещена печатная форма, а второй служит
для поджатия бумаги к форме. Затем бумага проходит между цилин­
драми второй пары 4, печатающими на оборотной ее стороне. У пе­
чатающ их цилиндров находится красочный аппарат 5, постоянно
подводящий краску на поверхность форм. После этого лента попа­
дает в фальцевально-резательное устройство 6, где разрезается на
отдельные листы и складывается (фальцуется).
Наконец, примером многопозиционных машин непрерывного
действия с параллельно-последовательным агрегатированием слу­
жит приведенная на фиг. 14 карусельная моечная машина для жестялых банок.
И з желоба 1 банки попадают в вырез первой звездочки 2, которая
вращ ается против часовой стрелки. Ч ерез полый вал звездочки
27
подается п ри помощ и восьми радиально расположенных трубок горя.
ч а я в од а к соплам 3 и затем к банкам 4. После того как звездочка 2
вместе с находящ им ися в ее вырезах банками повернется на уг01
Фиг.
14.
Карусельная моечная машина
для жестяных банок.
о к о л о 300°, банки переходят на вторую звездочку 5, где они под­
в ерг аю т ся действию струи пара, поступающего из сопел. Вымытые
и ош паренны е банки при помощи звездочки 6 по каналу 7 выводятся
из машины .
§ 3. ТЕОРИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ РАБОЧИХ МАШИН
П од производительностью машины понимают число изделий,
вы рабаты ваемы х на данной машине в единицу времени.
В зависим ости от целевого назначения машины и вида произво­
димой продукции производительность ее может измеряться в штуках,
п а р а х , м етрах, тоннах и т. д. Так, например, производительность
зу б ор е зн ы х станков измеряется в штуках нарезанных шестерен,
производительность обувных машин — в парах обработанной обуви,
ткац ких станков — в метрах изготовленной ткани, прокатных ста­
н ов — в тоннах проката, землеройных машин — в кубических ме­
т р а х вынутого грунта и т. д.
К оличество продукции, вырабатываемой машиной в единицу
врем ени, вы раженное в штуках, парах, метрах, тоннах, лит-рах,
к у би ч еск и х метрах, килограммах и т. п., не является универсальным
показател ем измерения производительности машин.
П р и таком измерении производительности исключается возмож­
ность сопоставления производительности даже однотипных машин,
н о выполняющих разные технологические процессы, не говоря уже
28
о машинах, имеющих различное целевое назначение. Так, произво­
дительность гайконарезного автомата несоизмерима с производи­
тельностью, например, автоматической линии по обработке блоков
цилиндров, хотя как в том, так и в другом случае производительность
измеряется в штуках обработанных деталей. Тем более несоизмерима
производительность ткацких станков, выраженная в метрах изго­
товленной ткани, с производительностью прокатных станов, выра­
женной в тоннах, проката, или производительность обувных машин,
выраженная в парах изготовленной обуви, с производительностью
землеройных машин, выраженной в кубических метрах вынутого
грунта, и т. д.
Целью настоящей работы является не установление универсаль­
ного показателя измерения производительности машин, а выявление
влияния отдельных факторов на величину производительности и
нахождение общих для всех машин закономерностей ее изменения.
При этом следует отметить, что влияние различных фактов на про­
изводительность машин и закономерности ее изменения являются
общими для всех машин и не зависят от того, в каких единицах из­
меряется их производительность.
В дальнейшем в основу рассуждений положена штучная произ­
водительность, т. е. число заготовок, обрабатываемых машиной
в единицу времени. Однако все положения, выведенные для машин
с о штучной производительностью, полностью применимы и для
машин, производительность которых измеряется в других единицах.
В целях более полной характеристики степени совершенства
конструкции той или иной машины, а также ее эксплуатационных
качеств следует различать три вида производительности машин:
технологическую, теоретическую и фактическую.
Под технологической производительностью машины К условимся
понимать количество заготовок, которое могла бы обработать машина
в единицу времени, если бы отсутствовали затраты времени на холо­
стые ходы и вспомогательные операции (1в — 0), т. е. у которой
рабочий процесс осуществлялся бы непрерывно. Очевидно, величина
технологической производительности будет определяться только
затратами времени на непосредственную обработку изделия.
Под теоретической производительностью машины Пг понимают
количество изделий, обрабатываемых машиной в единицу времени
при непрерывной ее работе, т. е. при отсутствии внецикловых затрат
времени, вызываемых простоями по различным техническим и произ­
водственным причинам. Иначе говоря, теоретическая производи­
тельность машины зависит только от величины цикловых затрат
времени. Поэтому теоретическую производительность машины часто
называют цикловой производительностью. Соотношение величин
технологической и теоретической производительности машины пока­
зывает, какой удельный вес занимает вспомогательное время в об­
щем времени обработки заготовок на данной машине.
Под фактической производительностью машины П ф понимают
количество заготовок, обрабатываемых машиной в единицу времени,
с учетом всех видов (цикловых и внецикловых) затрат времени.
29
Соотношение величин фактической и теоретической производитель­
ности, очевидно, будет характеризовать эксплуатационные качества
машины и степень ее использования.
Т аким образом, технологическая производительность опреде­
ляется временем непосредственной обработки /р, теоретическая
производительность — цикловыми затратами
1л и фактиче­
ская производительность — суммарным значением цикловых и внецикловых- 1п затрат щ Щ 1в Ц 1п.
Применительно к машинам со штучным выпуском обрабатывае­
мых изделий, зная период рабочего цикла, нетрудно определить
частоту его повторения, т. е. теоретическую производительность,
машины:
Пг~
1ч
шт/мин.
(9>
И з уравнения (9) еледует, что более производительной будет та
рабочая машина, которая обеспечивает выполнение заданного тех­
нологического процесса при наименьшей продолжительности р а б о ­
чего цикла.
Для машин различных классов, групп и подгрупп согласно при­
веденной выше классификации выражения теоретической произ­
водительности могут быть получены путем подстановки в уравнение
(9) вместо Т его значения из уравнений (1) — (8). Т ак, для однопо­
зиционных машин периодического действия выражение теоретической
производительности будет иметь вид
П г = ;=- =
'
—Я Ш
Тц
1 р -\-1 в
шт/мин.
(9а>
'
'
г
Полагая, что в формуле (9а) затраты времени на холостые ходьк
и вспомогательные операции
рабочего цикла равны
нулю*
получим выражение технологической производительности машины;
К= ~
*р
шт/мин.,
(10^
величина которой зависит только от времени непосредственной
обработки заготовки.
И з сопоставления уравнений (9а) и (10) следует, что в машинах
периодического действия теоретическая производительность всегда
меньше технологической, причем разность между теоретической и
технологической производительностью будет тем больше, чем больше
затраты времени на холостые ходы и вспомогательные операции.
Подставляя из формулы (10) значение 1р =
в формулу (9а),;
получим
=
=
=
шт/мин" „
<и >
где •>]„ — коэффициент непрерывности технологического процесса
(в дальнейшем для краткости будем называть его п росто
коэффициентом непрерывности).
30
Коэффициент непрерывности определяется отношением теорети­
ческой производительности машины к ее технологической произво­
дительности или отношением времени рабочих ходов к периоду
рабочего цикла:
_
_
ч* “
Пт _ {Р
1
Т + Щ ~ к ~ тц •
П О х
(
Следовательно, под коэффициентом непрерывности цн понимают
отношение времени, затрачиваемого на непосредственную обработку,
к периоду рабочего цикла машины.
Величина коэффициента непрерывности характеризует степень
непрерывности выполняемого машиной процесса обработки и пока­
зывает, насколько уменьшается производительность машины с уче­
том времени, затрачиваемого на холостые ходы и вспомогательные
операции, по сравнению с ее технологической производительностью.
Очевидно, чем меньше время, затрачиваемое на холостые ходы и
вспомогательные операции, тем выше степень непрерывности рабо­
чего процесса и тем при прочих равных условиях более совершенной
и производительной будет машина, выполняющая заданный техно­
логический процесс.
Численное значение коэффициента непрерывности зависит от
соотношения величин I и 1в, составляющих рабочий цикл машины.
При / > /в Т1„ > 0,5, при
Щ (в 1)„ = 0,5 и при I <
1)„ < 0,5.
В машинах периодического действия коэффициент непрерывности
колеблется в пределах 0 < т)я < 1, в машинах непрерывного дей­
ствия т)„ = 1.
Из уравнения (11), следует, что в машинах периодического дей­
ствия, имеющих коэффициент непрерывности ■»)„ < 1, теорети­
ческая производительность всегда меньше технологической. При
коэффициенте непрерывности, равном 1, что бывает у большинства
машин непрерывного действия, теоретическая производительность
машины равна технологической. Поэтому технологическую произ­
водительность можно рассматривать как теоретическую производи­
тельность машины при коэффициенте непрерывности, равном 1.
Рассматривая теоретическую производительность машины как
произведение ее технологической производительности на коэффициент
непрерывности т\
н, приходим к выводу, что повышения производи­
тельности машины можно достичь не только за счет увеличения тех­
нологической производительности (уменьшения (р), но и за счет по­
вышения коэффициента непрерывности (уменьшения /в).
Сокращение времени непосредственной обработки во всех слу­
чаях приводит к пропорциональному повышению технологической
Ц
Ц
ы — -т-■
1
производительности машины, так как К
*О
Однако теоретическая производительность машины повышается
пропорционально увеличению технологической производительности
только в машинах непрерывного действия, имеющих коэффициент
непрерывности
= 1.
31
Для машин непрерывного действия, у которых Тц > Тт, т. е.
имеется несовмещенная со временем непосредственной обработки
часть вспомогательного времени, повышение технологической п ро­
изводительности машины не увеличивает ее теоретическую произ­
водительность. Иначе говоря, как бы ни стремились в таких машинах
повысить технологическую производительность (сократить время
непосредственной обработки), теоретическая производительность
будет оставаться неизменной, так как при неизменной величине
вспомогательного времени будет постоянство' суммы времени непо­
средственной обработки и несовмещенной части вспомогательного
времени ((р + 1а — сопз 1).
Наконец, в машинах периодического действия повышение тех­
нологической производительности при 1в = сопз 1, с одной стороны,
увеличивает теоретическую производительность, так как П т = Кт)„,
с другой — уменьшает величину коэффициента непрерывности, так
как "»)„ = ■.
„
! Уменьшение коэффициента непрерывности в
1 Л*#
свою очередь ведет к замедлению роста теоретической производительности машины П т.
Следовательно, в машинах периодического действия увеличение
технологической производительности не дает пропорционального
повышения теоретической производительности машины.
Допустим, что при обработке изделия на машине время рабочих
ходов равно времени холостых ходов и вспомогательных операций
и составляет / = 1в — 2 мин.
Технологическая производительность
К
—-у= 4
-=
Iр
2,
0,5 шт/мин.,
при этом коэффициент непрерывности
*р
2
пс
’•«= 77*77= т = 0'5Теоретическая
производительность
машины
П т = Кт\н = 0,5 -0,5 = 0,25 шт/мин.
Если в данном случае уменьшить время рабочих ходов с 2 до
0,5 мин., т. е. увеличить технологическую производительность К
в 4 раза, не изменяя величины времени холостых ходов и вспомога­
тельных операций, то теоретическая производительность машины
будет равна
Лг = 1 7 Т Т Г = А = ° ' 4 шт/мини коэффициент непрерывности
1Пи~
32
1р + 1в 1 1 Н ° ' 2-
Сравнение этих процессов между собой показывает, что при уве­
личении .технологической производительности К в 4 раза теорети­
ческая производительность машины при том же самом значении
повысилась всего лишь на 60%. При этом коэффициент непрерывности
снизился с 0,5 до 0,2, т. е. в 2,5 раза.
Сокращение времени холостых ходов и вспомогательных опе­
раций при К = сопз! также не дает пропорционального повышения
теоретической производительности машин. В этом случае темп
роста коэффициента непрерывности т)„, а следовательно, и теоре­
тической производительности машины Пт всегда будет отставать от
темпа сокращения затрат времени на холостые ходы и вспомогатель­
ные операции, так как
\ = Т+ Ш Г'
Так, если в рассмотренном выше примере сократить время холо­
стых ходов и вспомогательных операций с 2 до 0,5 мин., т. е. в 4 раза,
теоретическая производительность машины при том же самом зна­
чении К = 0,5 шт/мин будет равна
П *т — -я-.-тгёI рщ = 0,4 шт/мин
коэффици ент непрерывности
Пт
^
х
0,4
п о
= ад = 0’8-
Таким образом, при сокращении времени холостых ходов и
вспомогательных операций в 4 раза теоретическая производитель­
ность машины и коэффициент непрерывности при том же самом
значении К повысились только в 1,6 раза.
В том же примере, одновременно сокращая рабочее время 1р
с 2 до 0,5 мин., т. е. увеличивая технологическую производительность
в 4 раза и время холостых ходов и вспомогательных операций 1а
с 2 до 0,5 мин., теоретическая производительность машины будет
равна
Пт = — — =
г” в
41-=
1 шт/мин.
и коэффициент непрерывности
Iг
0.5
т = 0 '5Следовательно, при сокращении времени холостых ходов и вспо­
могательных операций и увеличении технологической производи­
тельности в 4 раза теоретическая производительность машины воз­
растает также в 4 раза. Коэффициент непрерывности в этом случае
остался без изменения, так как соотношение между 1р и (в осталось
прежним.
3
Буров и Капустин
3567
33
Графически зависимость теоретической производительности ма­
шины и коэффициента непрерывности от технологической произво­
дительности К при различных значениях времени холостых ходов
и вспомогательных операций ^в показана на фиг. 15.
И з анализа кривых зависимости •»)„ от К следует, что с увеличением технологической производительности коэффициент непрерыв­
ности уменьшается, асимптотически приближаясь к оси абсцисс.
П ри этом с уменьшением значения времени холостых ходов и вспо­
могательных операций кривые становятся более отлогими, приблиПтшт/мин
Ф и г . 15. Кривые производительности П т и коэффициента непре­
рывности % в зависимости от технологической производительности К
при разных значениях (в.
ж ая сь в пределе к прямой, соответствующей значению цн = 1.
Кривые также показывают, что при данном значении технологи­
ческой производительности величина коэффициента непрерывности
тем больше, чем меньше значение (в.
Теоретическая производительность машин непрерывного дей­
ствия, у которых Ш < щ
возрастает пропорционально увеличе­
нию технологической производительности. В машинах же периоди­
ческого действия с увеличением технологической производительно­
сти теоретическая производительность машины возрастает непро­
порционально, асимптотически приближаясь к некоторому пре­
делу.
34
Пределом повышения производительности машин в этом случае
будет являться
ПТ т = Й 1 Т Т 7 Й 7 = тг ШТ,МЙН-
(|3>
Анализ кривых производительности также показывает, что при
одном и том же значении технологической производительности
теоретическая производительность машины тем выше, чем меньше
время холостых ходов и вспомогательных операций, т. е. чем больше
коэффициент непрерывности. Очевидно, при данном значении тех­
нологической производительности наибольшая производительность
машины будет при коэффициенте непрерывности, равном 1, т. е.
когда ^в равно нулю.
Таким образом, пределом повышения теоретической производи­
тельности машины за счет сокращения времени холостых ходов и
вспомогательных операций при К = сопз1 является
шт/мин,
(14)
причем, если в первом случае предел повышения производительности
машины чисто теоретический, который невозможно получить на
практике, то во втором случае предел вполне реальный для боль­
шинства машин непрерывного действия.
Следовательно, если увеличивать только технологическую про­
изводительность при 1в = сопз1 или только коэффициент непрерыв­
ности при К — сопз!, то всякая машина будет иметь предел повы­
шения теоретической производительности.
Если же одновременно увеличивать технологическую произво­
дительность и коэффициент непрерывности, то теоретическая про­
изводительность машины будет увеличиваться беспредельно, так
как в этом случае
Тл
к«Т
/С-х» К Т* т
в =
V* 1
(15)
При решении вопроса повышения производительности рабочих
машин необходимо учитывать, что при коэффициенте непрерывности
т\
н > 0,5 гораздо большее влияние на рост производительности
машины оказывает увеличение технологической производительно­
сти, чем сокращение времени холостых ходов и вспомогательных
операций.
Так, например, если 1р = 6 мин., а 1в = 2 мин., то цн =
—
— 0,75, К = -в- = 0,167 шт/мин и теоретическая производитель­
ность Пт — 6х у — 0,125 шт/мин.
Оставив без изменения время холостых ходов и вспомогательных
операций 1Л, увеличим К (уменьшим время непосредственной обра­
ботки (р) в 2 раза. Тогда будем иметь 1р — 3 мин., /в = 2 мин.,
35
К = 0 ,33 3 шт/мин., “чн — 0,6 и П г = 0,2 шт/мин., т. е. при увели­
чении технологической производительности (уменьшении ^р) в 2 раза
теоретическая производительность повысится на 60%.
Если же в рассматриваемом примере оставить без изменения тех­
нологическую производительность К, а уменьшить в 2 раза время
холостых ходов и вспомогательных операций, то теоретическая про­
изводительность увеличится до 0,143 шт/мин., т. е. только на 11,4%.
Следовательно, в данном случае при сокращении
и 1в в одно и то
же число раз получаем эффект повышения теоретической производи­
тельности машины в первом случае в 5 раз с лишним больший, чем
во втором.
Наоборот, при "»)„ < 0,5 повышение технологической произво­
дительности не дает существенного увеличения производительности
машин. Большего эффекта в этом случае можно достичь при сокра­
щении времени несовмещенных холостых ходов и вспомогатель­
ных операций.
Предположим, что
= 2 мин., а /в= 6 мин., следовательно,
К = -к — 0,5 шт/мин.;
| = 0,25;
П т — у = 0,125 шт/мин.
Не изменяя /в, увеличим технологическую производительность
(уменьшим 1р) в 2 раза; тогда Пт = 0,143 шт/мин, т. е. увеличится
всего на 11,4%. Наоборот, оставив без изменения величину К,
уменьшим в 2 раза время холостых ходов и вспомогательных опера­
ций, т. е. с 6 до 3 мин., тогда теоретическая производительность
машины повысится до 0,4 шт/мин., т. е. на 60%.
Таким образом, в данном случае, наоборот, получается эффект
повышения производительности машины в 5 раз с лишним больший
за счет уменьшения 1в, а не за счет повышения К (уменьшения ( ),
как это было в предыдущем примере. Поэтому в машинах, где коэф­
фициент непрерывности т\
н < 0,5, в первую очередь нужно сокра­
щать время холостых ходов и вспомогательных операций и только
при этом условии целесообразно повышать технологическую про­
изводительность. При т)н > 0,5 нужно в первую очередь увеличи­
вать технологическую производительность.
При рассмотрении теоретической производительности маш.шы
мы исходили из предположения, что она работает без остановок.
Однако в процессе работы машина какой-то промежуток времени
простаивает по различным техническим и производственным при­
чинам.
Эти простои, снижая производительность, вызывают дополни­
тельные внецикловые затраты времени.
К внецикловым относятся затраты времени на наладку и пере­
наладку машины на другую работу, на смену и подналадку инстру36
ментов, на регулировку и ремонт отдельных механизмов и узлов
машины, на периодическую заправку машины материалом, на смаз­
ку машины и удаление стружки (отходов), на естественные надоб­
ности и отдых рабочего и простои по организационным причинам.
Как было указано, производительность машины с учетом вне­
цикловых затрат называется фактической производительностью
рабочей машины и определяется
Пф = . Ц
Н
шт/мин.,
(16)
где Ш — внецикловые затраты времени, отнесенные к одной обра­
батываемой заготовке.
Как видно из формулы (16), наличие внецикловых затрат снижает
фактическую производительность машины по сравнению с теоре­
тической производительностью. Разность между теоретической и
фактической производительностью представляет не что иное, как
неиспользуемые резервы оборудования.
Отношение фактической производительности машины к теорети­
ческой называется коэффициентом использования машины т]и, т. е.
Т)
П*
-Щ-
/17\
О ')
откуда
Пл = Пт1)а шт/мин.
(18)
Коэффициент использования ■»)„ характеризует эксплуатацион­
ные качества и уровень использования машины. Он показывает,
в какой степени используется запроектированная в машине произ­
водительность.
Чем меньшими будут внецикловые затраты Щ тем выше коэф­
фициент использования машины. Для различных машин коэффи­
циент использования изменяется в весьма широких пределах.
Так, для металлорежущих станков средние значения коэффи­
циента использования т\
и = 0,6 -т- 0,95. Для некоторых машин т\
а<
< 0,5. Так, например, для ряда обувных машин (вырубочных
штампов, каблучноприбивных прессов, машин для прикрепления
стелек и др.) ци < 0,1. Все это свидетельствует о громадных резер­
вах производственой мощнности оборудования, которые могут и
должны быть использованы.
Коэффициентом производительности рабочей машины ц назы­
вается отношение фактической производительности рабочей машины
к технологической производительности:
Пф = ? ф .п т =
К
Пт К
(19)
™
Числовое значение коэффициента производительности характе­
ризует степень совершенства конструкции машины и ее эксплуата­
ционные качества.
Анализ уравнения (18) показывает, что сокращение внецикло­
вых затрат всегда приводит к повышению коэффициента использо*
37
в^ния машины, а следовательно, и к увеличению фактической п р о ­
изводительности. Однако при П т = сопз! сокращ ение внецикловых
затрат не дает пропорционального увеличения фактической п рои з­
водительности машины, так как
тц
Ъ ~
Тч + <п'
Ввиду того 410 внецикловые затраты на смену и подналадку ин­
струментов возрастают быстрее, чем увеличение режимов обработки,
а следовательно, и теоретической производительности, то повышение
теоретической производительности никогда не будет давать п ро ­
порционального увеличения фактической производительности. П ри
определенных условиях, как будет п оказано ниже, повышение тео­
ретической производительности приведет не к увеличению, а к умень­
шению фактической производительности машины.
Изменению фактической производительности машин присущи
все закономерности изменения теоретической производительности.
Влияние коэффициента использования машины Щ на изменение
ее фактической производительности П ф аналогично влиянию коэффи­
циента непрерывности т)и на теоретическую производительность П т.
Поэтому в машинах, имеющих коэффициент использования т)н <
< 0,5, в первую очередь нужно сокращ ать внецикловые затраты
(простои машины) и только при этом условии следует повышать
теоретическую производительность. Н аоборот, при т\
и > 0,5, стре­
мясь повысить фактическую производительность машины, нужно
в первую очередь увеличивать ее теоретическую производитель­
ность. При этом следует помнить, что во всех случаях выгодно
сокращать внецикловые затраты, так как их сокращение приводит
к уменьшению простоев оборудования, а следовательно, к более
полному его использованию.
Однако наибольшего эффекта повышения фактической произво­
дительности машин можно достичь при одновременном увеличении
теоретической производительности машины и коэффициента ее
использования.
Теоретическая производительность Пт машины является функ­
цией ее технологической производительности К и коэффициента
непрерывности т]„.
В свою очередь технологическая производительность К опреде­
ляется принятыми режимами и методами обработки. Коэффициент же
непрерывности т)л зависит, с одной стороны, от величины техноло­
гической производительности, а с другой — от времени холостых
ходов и вспомогательных операций 1в, на продолжительность кото­
рого решающее влияние оказывает степень механизации и автомати­
зации процесса обработки.
Таким образом, основными факторами, определяющими произ­
водительность машин, являются методы обработки, режимы об ра­
ботки, степень механизации и автоматизации процесса обработки.
Глава II
МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
МАШИН
Обычно заданный технологический процесс обработки заготовки
машиной разделяется на ряд технологических операций. Каждая
операция делится на элементарные операции (технологические пере­
хода).
При проектировании технологического процесса всегда встает
вопрос о числе операций, на которые наиболее целесообразно под­
разделить весь процесс обработки заготовки. При этом для одного
и того же процесса обработки можно принять различное число опе­
раций. В одном случае можно создать технологический процесс,
содержащий небольшое число, но относительно сложных техноло­
гических операций, состоящих в большинстве случаев из нескольких
видов обработок.
В другом случае процесс состоит из большого числа, но простых
технологических
операций,
содержащих, как правило, лишь
один вид обработки. Пределом дробления технологического про­
цесса в этом случае является разбивка его на такие технологические
операции, каждая из которых будет включать всего лишь одну
элементарную операцию (технологический переход).
В общем случае частичный технологический процесс обработки,
выполняемый той или иной машиной, может включать несколько
технологических операций. При этом каждая технологическая опе­
рация может состоять из ряда основных элементарных операций
(переходов).
Технологические операции, а в ряде случаев и переходы, из кото­
рых складывается процесс обработки заготовки, должны выпол­
няться в определенной последовательности (например, обработка
отверстия сверлом, зенкером и разверткой). Если же последователь­
ность выполнения технологических операций и переходов не опре­
делена характером обработки изделия, то технологические операции,
а также технологические переходы внутри каждой операции могут
выполняться тремя методами обработки: последовательным, парал­
лельным и параллельно-последовательным.
При методе последовательной обработки каждая последующая
технологическая операция может начинаться либо сразу после пре39
дыдущей, либо через некоторый промежуток времени, но не раньше,
чем когда закончилась предыдущая. Указанное положение отно­
сится и к порядку выполнения переходов внутри каждой техноло­
гической операции.
Параллельный метод обработки характеризуется тем, что все
основные элементарные операции производятся одновременно. При
этом в зависимости от характера обработки начало и окончание
выполнения отдельных технологических операций и переходов
может не совпадать по времени.
Метод параллельно-последовательной обработки представляет
сочетание последовательного и параллельного выполнения отдель­
ных технологических операций и переходов.
В общем случае частичный технологический процесс обработки
заготовок, выполняемый данной машиной, может состоять из г0
технологических операций, включающих соответственно /\, *2, . . . ,/г
переходов.
Очевидно, различные методы обработки будут получаться за
счет того, что выполнение как технологических операций, так и
переходов может осуществляться последовательно, одновременно
или смешанным способом. В результате получаем девять основных
вариантов обработки (фиг. 16).
Для большей наглядности и простоты уяснения влияния раз­
личных технологических вариантов на производительность машин
на фиг. 16 и циклограммах обработки заготовки по различным вари­
антам рассматривается частичный технологический процесс, состо­
ящий из одинакового числа переходов в каждой операции.
1-й в а р и а н т представляет такую обработку заготовки маши­
ной, при которой выполнение всех технологических операций и
переходов осуществляется последовательно, т. е. при максимальной
степени дифференциации технологического процесса.
Циклограмма обработки заготовки по 1-му варианту приведена
на фиг. 17. По оси абсцисс отложено время непосредственной
обработки, а по оси ординат — технологические операции и пере­
ходы.
И з циклограммы следует, что время непосредственной обра­
ботки
по данному варианту определяется как
*р = 2 *Рг = 2 *Р1 мин.,
1
где. га
—
1
(20) |
число технологических операций, на которое расчленен
технологический процесс обработки заготовки;
Щ — суммарное число переходов всех технологических операций;
1рг — время непосредственной обработки при выполнении г-н
операции;
Ш — время непосредственной обработки при выполнении /-го
перехода,
40
Переходы о с у щ е с т в л яю т с я
последовательно параллельноп араллельно
последовательно
О
*о
«о я»
2
1
3
1
б'ооо •1 б о б о ' • 66 6 б'
$ Ч>§ «"б о'о о' |о о о о
о*
оооо
оооо *
я>
<о
оооо оооо
Ча
5
53
«
-о
«
§
♦
о б о бб’сю !
«5
ч а«5 б
я» <
о
о
оо оооо
«5 5
3а
бЧ
О О О О
оооо
оооо ♦
♦
«3 ?
VI
*:
чэ
> 8“
«V»
66 о о
оооо
7
бобо
§ б 'ооо
1 бо о 6
с:
6000
«5» <Ь
Яэ
К
Сз
Фиг.
т
6
666 6
оооо ♦
6666" 1
оооо ♦
бЪ'об' ♦
о б об
в
Ш Ш
б'ббб
бббб
<56 оо
•
9
0666
66 66
6600
6666
16. Методы осуществления технологических
процессов обработки.
Соответственно технологическая
производительность машины
К — —---- шт/мин.,
(21)
Ъ1* т
если машина осуществляет полную обработку заготовки (все г0
технологических операций), и
К = 1— шт/мин.,
(21а)
1рг
если выполняется только одна операция, т. е. осуществляется частич­
ная обработка заготовки.
2-й в а р и а н т предусматривает параллельно-последовательное
осуществление переходов при последовательном выполнении тех­
нологических
операций.
Если параллельно (одно­
временно) в каждой техно­
логической операции о су ­
ществляется по г перехо­
дов, то при подсчете /р
необходимо брать наиболее
длительный период вре­
мени из данных г перехо­
дов /„тах
ртах (фиг. 18). В ЭТОМ
случае
продолжитель­
ность непосредственной об­
работки будет меньшей,
а технологическая произ­
водительность соответст­
венно больше по сравне­
нию с 1-м вариантом:
Ф и г.
18. Циклограмма обработки изделия
по. 2-му варианту.
Iр
.
1р 1 тах »
(' 22')
где г
количество одновременно выполняемых переходов в к а ж ­
дой технологической операции;
щ . шах— время непосредственной обработки наиболее трудоем­
кого перехода из К одновременно выполняемых переходов
2-й технологической операции.
Технологическая производительность машины в этом случае
К = — ------- шт/мин.
(22а)
Г
2
*Р1 тах
1
П р и 3-м в а р и а н т е технологические операции выполняются
последовательно, а переходы каждой операции одновременно (парал42
лельно). Циклограмма для этого случая показана на фиг. 19.
Из циклограммы следует, что время непосредственной обработки
заготовки равняется сумме максимальных значений {ртах для каж­
дой технологической операции:
V
1р = 2 *рх = 2 *Р1шах мин.;
1
<23)
1
тогда технологическая производительность при 3-м варианте
/С = — — ----
шт/мин.
(23а) 7
Й
у у 1р/ шах
В а р и а н т ы 4-й, 5-й и 6-й соответ­
ствуют
параллельно-последовательному
выполнению технологических операций.
Наиболее общим будет 5-й вариант,
при котором параллельно-последовательно
осуществляются и переходы. Как видно из
циклограммы для этого случая (фиг. 21),
время непосредственной обработки заго­
О
товки складывается из суммы {р1тах наи­
более трудоемких последовательно выпол­
-и.
няемых технологических операций, так
как невыполнение остальных технологиче­ Ф и г . 19. Циклограмма об­
ских операций в этом случае совмещено работки изделия по 3-му ва­
рианту.
по времени с выполнением параллельно
осуществляемых с ними соответствующих
наиболее трудоемких операций. Длительность обработки наи­
более трудоемкой из всех параллельно выполняемых операций
определяется временем, необходимым для последовательного выпол­
нения наиболее трудоемких переходов, т. е. так же как и для 2-го
варианта (фиг. 18). Однако в данном случае имеется сокращение
времени непосредственной обработки заготовки по сравнению со
2-м вариантом за счет параллельного выполнения ряда технологи­
ческих операций.
Если при 4-м, 5-м и 6-м технологических вариантах параллельно
(одновременно) осуществляется до технологических операций и при
5-м варианте г переходов, то время непосредственной обработки
заготовки для всех трех вариантов определяется
ГГ
1т
°
^
где
=
аж М И Н .,
(2 4 )
до — количество одновременно выполняемых технологических
операций;
43
?р2тах — время непосредственной обработки наиболее трудоемкой
технологической операции из одновременно осуществляе­
мых хю операций, подсчитываемое при 4-м варианте
(фиг. 20) по формуле
тах
2
(25)
^р1 МИН.,
где *тах — число переходов наиболее трудоемкой из по одновременно
выполняемых технологических операций;
1р1 — время непосредственной обработки 1-го перехода наиболее
трудоемкой из хы одновременно выполняемых технологи­
ческих операций;
К
Миг _[
- I I , Ртах
Фиг.
при
20. Циклограмма обработки изделия
по 4-му варианту.
5-м в а р и а н т е
р2 шах
где
(фиг. 21)
= 2
по
формуле
мин.,
(26)
(р1 шах — время непосредственной обработки наиболее трудоем­
кого перехода из г одновременно выполняемых тех­
нологических переходов, наиболее трудоемкой из го
п ри
одновременно осуществляемых технологических опе­
раций;
6-м в а р и а н т е (фиг. 22) по формуле:
^рг тах
44
к ,,
Ф и г . 21. Циклограмма об­
работки изделия по 5-му
варианту.
% тах
МИН.
(27)
Соответственно технологическая производительность для
сматриваемых вариантов определяется:
1
К=
рас­
шт/мин.;
(25а)
тах
У. и
К—
ШТ/МИН.
^
(26а)
^Р1 тах
к =
Ш Т/М ИН.
(27а)
П р и 7-м, 8-м и 9-м в а р и а н т а х все технологические операции
осуществляются одновременно (параллельно), вследствие чего про­
должительность времени непосредственной обработки заготовки
будет определяться длительностью выполнения наиболее трудоемкой
операции, т. е.
*р =
*рг тах м и н -
(2 8 )
Величина 1рг тах может быть подсчитана:
п р и 7-м в а р и а н т е, т. е. когда все переходы осуществляются
последовательно (фиг. 23).
тах
^рг тах ~
2
^р 1 М ИН.,
(29)
для 8-го варианта (фиг. 24), при котором выполнение технологи­
ческих переходов осуществляется параллельно-последовательно,
Iрг тах - У. Iр 1тах мин.;
(30)
п р и 9-м в а р и а н т е (фиг. 25), при котором параллельно
(одновременно) осуществляется выполнение не только технологи­
ческих операций, но и переходов.
^рг тах
^р тах'
(31)
45
Технологическая производительность машины для данных вари­
антов соответственно находится из выражений
К
шт/мин.;
шах
2
(29а)
*Р1
К=
шт/мин.;
(30а)
Я и
шт/мин.
тт
(31а)
Таким образом, применение параллельного
и параллельно-последовательного методов при­
водит к технологической кбнцентрации об ра­
Ф и г . 22. Циклограм­
ботки, при которой имеется совмещение по
ма обработки изделия
времени выполнения
отдельных переходов
по 6-му варианту.
внутри самой технологической операции, а
также одновременное выполнение нескольких технологических опе­
раций.
Очевидно, степень технологической концентрации будет неоди­
накова для различных вариантов обработки. Она повышается по
Н
~1п
*рп А
ш
ЧшА
ж
т
I
Б®
Ж
Ж
ж
—
Ф и г . 23. Циклограмма об­
работки изделия по 7-му ва­
рианту.
Ф и г . 24. Циклограм­
ма обработки изделия
по 8-му варианту.
с
ОЛМ*
Ф и г . 25. Цикло­
грамма обработки
изделия по 9-му
варианту.
мере перехода от одного варианта к другому, достигая своего мак­
симума при 9-м варианте, при котором осуществляется одновре­
менное выполнение как всех технологических операций, так и всех
переходов внутри каждой операции.
46
Из приведенных циклограмм (фиг. 17— 25) следует, что по мере
повышения степени технологической концентрации обработки тех­
нологическая, а следовательно, и теоретическая (цикловая) произ­
водительность машины при прочих равных условиях возрастает и
для 9-го варианта будет иметь наибольшее значение по сравнению
с другими вариантами.
Итак, чем выше степень технологической концентрации обработки
заготовки, тем больше производительность машины.
Однако при сложных технологических процессах концентрация
всех операций в одной машине, если это даже возможно с техноло­
гической точки зрения, приводит к узкой специализации машин,
вследствие чего при изменении конфигурации, размеров или других
параметров обрабатываемой заготовки машина, построенная по
принципу максимальной технологической концентрации, в боль­
шинстве случаев потребует больших затрат времени и средств для
перехода на обработку измененной заготовки, а иногда вообще
станет непригодной для нового технологического процесса. Поэтому
при выборе степени технологической концентрации, т. е. варианта
обработки, приходится исходить не только из получения наиболь­
шей производительности, а решать сложную задачу, связанную как
■ с производительностью данного метода, так и с масштабом произ­
водства, видом технологического процесса, его стабильностью на
| определенный отрезок времени и оценкой возможных изменений
технологического процесса, а также с требованиями качества
обрабатываемой заготовки, экономичности процесса и др. Вследствие
этого весьма часто наиболее рациональным может оказаться один
из промежуточных вариантов построения технологического процесса,
при котором на каждой машине создается такая концентрация опера­
ций, которая обеспечивает максимальное сокращение длительности
обработки при сохранении определенной универсальности машины.
При выполнении рабочими машинами технологических процессов
возможны девять вариантов обработки, т. е. может быть осуществлена
различная степень технологической концентрации. Однако приме­
нительно к отдельным машинам, относящимся к различным классам,
группам и подгруппам согласно классификации (см. фиг. 1), прак­
тически могут быть осуществлены только некоторые из рассмотрен­
ных выше технологических вариантов.
Так, при обработке на однопозиционных машинах периоди­
ческого действия в большинстве случаев применяется один из пер­
вых трех технологических вариантов, причем третий технологический
вариант осуществим только в тех случаях, когда последовательность
выполнения всех технологических переходов данной операции не
1 определяется характером обработки, т. е. не является технологи­
чески необходимой. Примером выполнения технологического про­
цесса на однопозиционных машинах периодического действия по 1-му
варианту может служить обработка заготовки на обычном токарном
станке одним инструментом.
Обработка на револьверных станках и одношпиндельных авто­
матах является типичным примером выполнения технологических
47
Процессов по 2-му варианту на однопозиционных машинах периоди­
ческого действия. На фиг. 26 изображена настройка револьверной
головки автомата при обработке втулки.
Наконец, в качестве примера выполнения технологических про- I
цессов на однопозиционных машинах периодического действия по |
Ф и г. 26. Пример обработки детали на револьверном автомате.
3-му варианту является обработка на многорезцовых станках, при
которой, как известно, все технологические переходы данной опе­
рации осуществляются одновременно группой резцов, установленных
на переднем и заднем суппортах станка (фиг. 27).
В ряде случаев обработка заготовок на однопозиционных маши­
нах периодического действия (главным образом, на машинах типа
агрегатных станков) осуществляется по 6-му и 9-му технологическим
48
вариантам. При этом 6-й вариант применяется в тех случаях, когда
последовательность выполнения отдельных переходов определена
характером технологического процесса или когда невозможно раз­
местить режущие инструменты, необходимые для выполнения всех
переходов данной технологической операции.
В качестве примера обработки по 6-му варианту на однопозици­
онных машинах периодического действия на фиг. 28 и 29 изображена
схема наладок девяти шпин­
делей при фрезеровании ста­
нины на специальном девяти­
шпиндельном фрезерном станке.
Н а фиг. 28 показаны распо­
ложение и схема работы всех
девяти шпинделей указанного
выше станка.
Шпиндели, как видно из
фигуры, расположены в четыре
ряда.
Н а фиг. 29, а показаны схе­
ма работы и инструменты пер­
вого ряда шпинделей (шпиндели
I и II) , на фиг. 29, б — вто­
рого ряда (шпиндели I I I и /V ),
на’ .фиг. 29, в — третьего ряда
(шпиндели
V— V III)
и на
фиг. 29, г — четвертого ряда
(шпиндель IX ).
Примером
обработки
по
9-му технологическому вари­
анту на однопозиционных ма­
шинах периодического действия
Ф и г . 27. Суппорты многорезцового поможет служить изображенный
луавтомата типа 116.
на
фиг.
30
трехсторонний
73-шпиндельный сверлильный станок для сверления отверстий, рас­
положенных с трех сторон блока цилиндров двигателя.
Технологические варианты 4-й, 5-й, 7-й и 8-й при обработке заго­
товок на однопозиционных машинах периодического действия почти
всегда неосуществимы, так как на обычных однопозиционных маши­
нах невозможно параллельное и параллельно-последовательное
выполнение технологических операций, а на машинах типа агрегат­
ных станков, которые относятся к специальному оборудованию,
последовательное и параллельно-последовательное выполнение пере­
ходов нецелесообразно.
При обработке заготовок на однопозиционных машинах непре­
рывного действия число возможных технологических вариантов
более ограничено по сравнению с машинами периодического дей­
ствия. Так, варианты 1-й, 2-й, 4-й — 8-й вообще неосуществимы на
машинах непрерывного действия, так как последовательное или
параллельно-последовательное выполнение переходов нарушает не4
Буров н Капустин
3567
I
49
прерывность технологического процесса и машина из непрерывной
превращается в машину периодического действия.
9-й технологический вариант осуществляется в большинстве на
многопозиционных, а не на однопозиционных машинах непрерыв­
ного действия. Таким образом, на однопозиционных машинах непре­
рывного действия возможно обработку осуществлять только по 3-му
технологическому варианту, при­
чем последовательное выполнение
различных технологических опе­
раций осуществляется либо за
счет переналадок машины с одной
операции на другую (если это воз­
можно), либо каждая из техноло­
гических операций, на которые
расчленен процесс обработки, вы­
полняется на отдельной машине.
Примером обработки по 3-му
варианту
на
однопозиционной
машине непрерывного действия
может служить процесс непре-
а1
Шпиндель
Фрезы
330- ~ 1
Шпиндель Ш
Фрезы 1
3
. I
Направление подачи
6)
Ф и г.
28. Схемы фрезерования станины станка ДИП-20
дельном фрезерном станке:
а — операционный эскиз обработки;
на девятишпин­
6 — схема работы девяти шпинделей.
рывного шлифования бочкообразных роликов на бесцентрово­
шлифовальном станке (см. фиг. 3).
П ри обработке заготовок на многопозиционных машинах неза­
висимо от числа операций, на которые расчленен заданный техно­
логический процесс, обработка осуществляется параллельно почти
всегда в нескольких последовательно расположенных позициях.
Выполнение всех технологических переходов данной операции на
каждой позиции машины, как правило, осуществляется также парал­
лельно. Однако могут быть случаи, когда на отдельных позициях
50
Фиг 29 Схемы наладок девяти шпинделей при фрезеровании станины
станка ДИП-20:
а - с х е м а наладки п е р в ог о р я д а шпинделей; 6 - с х е м а н а л а д к и в т о р о г о р я д е ш )п и нд ел еЙ :;
• — схема нал адки третьего р я д а шпинделей; г — с х е м а н а л а д к и д е в я т о г о ш п и н д е л я .
4*
52
машины (относится только к машинам периодического действия)
технологические переходы выполняются либо последовательно, либо
параллельно-последовательно.
Таким образом, заготовки на многопозиционных машинах пери­
одического действия при параллельном и параллельно-последова­
тельном агрегатировании обрабатываются по 9-му технологическому
варианту. В отдельных случаях могут быть применены 7-й и 8-й
Фиг.
30. Трехсторонний 73-шпиндельный станок для
отверстий блока цилиндров двигателя.
сверления
варианты, на машинах непрерывного действия — только по 9-му
варианту.
При параллельном агрегатировании многопозиционных машин
осуществляются технологические процессы, состоящие из одной
операции. Поэтому если обработка состоит из нескольких операций,
то ее осуществляют либо за счет переналадки машины при переходе
от одной операции к другой, либо отдельные технологические опе­
рации выполняются на разных машинах. Обработка заготовок на
многопозиционных машинах как периодического, так и непрерыв­
ного действия с параллельным агрегатированием осуществляется
только по 3-му технологическому варианту. Остальные техно­
логические варианты на многопозиционных машинах не приме­
няются.
В качестве примера многопозиционных машин, осуществляющих
обработку по 9-му варианту, назовем машину периодического
действия с последовательным агрегатированием, изображенную на
фиг. 10 (обточка поршня на шестишпиндельном патронном полу­
автомате типа* 127А); периодического действия с параллельно-после52
довательным агрегатированием, изображенная на фиг. 11 (обра­
ботка ведущей шестерни заднего моста автомобиля на шестишпин­
дельном полуавтомате); непрерывного действия с последовательным
агрегатированием (ротационная печатная машина типа О Р , прин­
ципиальная технологическая схема которой приведена на фиг. 13);
непрерывного действия с параллельно-последовательным агрегати­
рованием, изображенная на фиг. 14 (карусельная моечная машина
для жестяных банок).
Примером многопозиционных машин периодического действия
с параллельно-последовательным агрегатированием, осуществляю-
Ф и г.
31. Двухшпиндельный зуборезный полуавтомат.
щих обработку заготовок по 7-му и 8-му технологическим вариантам,
может служить двусторонний горизонтально-сверлильный станок
А907 для сверления смазочных отверстий в поршне автомобиля.
Примером многопозиционных машин с параллельным агрегати­
рованием, осуществляющих обработку по 3-му технологическому
варианту, является двухшпиндельный зубофрезерный полуавтомат
периодического действия, изображенный на фиг. 31, осуществляю­
щий предварительное и чистовое нарезание зубьев шестерен; машина
непрерывного действия для наполнения консервной тары с вакуумнаполнителями, схема разливочного устройства которой изображена
на фиг. 12.
Итак, для расчета продолжительности рабочего цикла и произ­
водительности машины необходимо знать не только класс, группу
и подгруппу машины, но и принятый при этом технологический
\\
53
вариант обработки заготовки, так как время непосредственной
обработки /р , входящее в расчетные формулы продолжительности
рабочего цикла, зависит от принятого при обработке заготовки тех­
нологического варианта.
Рассмотрим на примере сверления отверстий в тюбинге метро­
политена возможные согласно приведенной выше схемы (фиг. 16)
различные варианты технологического процесса и влияние их на
производительность машины.
В тюбинге метрополитена с четырех сторон необходимо просвер­
лить 16 отверстий диаметром 47 мм для болтов, скрепляющих тюбинги.
Условимся считать сверление всех отверстий, расположенных
с одной стороны тюбинга, технологической операцией, а сверление
каждого отверстия — переходом. Тогда весь технологический п ро­
цесс обработки отверстий тюбинга будет состоять из четырех опера­
ций (г0 = 4), каждая из которых включает по четыре перехода (I = 4).
Нетрудно видеть, что общее число технологических переходов в
данном случае будет равно Щ — 16.
Для обработки рассматриваемой детали вследствие простоты и
однотипности всей обработки можно применить все девять вариантов
технологического процесса.
1-й в а р и а н т — все отверстия сверлятся последовательно
на одном станке (фиг. 32). Для этого заготовка перемещается после
сверления каждого отверстия со столом (или перестанавливается на
столе, если он неподвижен). Кроме того, при переходе к сверлению
отверстий, расположенных на другой стороне, заготовка п овора­
чивается.
Технологическая производительность К при данном варианте
обработки
V = -т-гI = Ш1| шт/мин.,
Лх
(р10
161р
где Щ — общее число отверстий (суммарное число переходов).
Для определения длительности цикла необходимо учесть за ­
траты времени на холостые перемещения и вспомогательные опе­
рации.
Данный вариант характеризуется низкой технологической произ­
водительностью и сложной траекторией перемещения заготовки при
ее обработке, что приводит к увеличениию длительности холостых
ходов и вспомогательных операций, а следовательно, и к снижению
цикловой производительности.
2-й в а р и а н т — при выполнении каждой операции производит­
ся одновременное сверление двух отверстий на двухшпиндельном
станке.
Если допустить, что режимы обработки в данном случае остались
такими же, что и при 1-м варианте, то технологическая производи­
тельность увеличится в 2 раза и будет составлять
ь'
г
ЩгЩ
1
,
Д 2 = - г г — кТ шт/мин.
54
При обработке по данному варианту уменьшается и вспомога­
тельное время ( в за счет сокращения траектории перемещения заго­
товки по сравнению с 1-м вариантом.
ь 3-й в а р и а н т — сверление четырех отверстий, расположенных
на одной стороне, производится одновременно на четырехшпиндель­
ном ^станке (фиг. 33). Стороны тюбинга обрабатываются последова­
тельно, и поэтому заготовка повертывается для обработки новой
грани 3 раза в течение цикла.
Ф и г . 33. Сверление отвер­
стий в тюбинге по 3-му тех­
нологическому^варианту.
Ф и г . 32. Сверление отвер­
стий в тюбинге по 1-му тех­
нологическому варианту.
Технологическая производительность для этого варианта
Ы
/С* =
1
7—
*р^0
=
1
х г
4
1р
Ш Т/М ИН.
Время холостых ходов и вспомогательных операций по сравне­
нию с 1-м и 2-м вариантами уменьшается.
4-й в а р и а н т характеризуется совмещением обработки двух
сторон тюбинга на = 2 при последовательном сверлении отверстий
(фиг. 34). Технологическая производительность будет
Время холостых ходов и вспомогательных операций велико, но
меньше, чем в 1-м варианте.
5-й в а р и а н т является развитием предыдущего, и здесь одно­
временно сверлится по два отверстия с каждой стороны. Технологи­
ческая производительность
где г — 2 и ни — 2.
55
Время холостых ходов и вспомогательных операций меньше чем
во 2-м и 4-м вариантах.
6-й в а р и а н т — на изображенном (фиг. 35) станке произво­
дится одновременное сверление всех отверстий с двух сторон при
совмещении выполнения отдельных операций. В этом случае тех­
нологическая производительность
а время холостых ходов и вспомогательных операций сокращается
по сравнению с 5-м вариантом и составляет меньше, чем в 3-м вари­
анте.
7-й в а р и а н т характеризуется совмещением обработки всех
технологических операций ш = 4, но в пределах каждой операции
Ф и г . 34. Сверление отверстий
в тюбинге по 4-му технологиче­
скому варианту.
Ф и г . 35. Сверление отверстий
в тюбинге по 6-му технологиче­
скому варианту.
сверление отверстий производится последовательно (фиг. 36). По­
этому длительность обработки и технологическая производительность
будут определяться по более трудоемкой операции (в данном случае
трудоемкость всех операций одинакова). Для рассматриваемого ва­
рианта
где ни = 4.
При обработке по данному варианту шпиндели станка переме­
щаются после сверления каждого отверстия, расположенного
на соответствующей стороне тюбинга, при одной установке из­
делия.
Время холостых ходов и вспомогательных операций меньше,
чем в 4-м варианте.
8-й в а р и а н т является развитием предыдущего и предусма­
тривает одновременную обработку нескольких отверстий в пределах
56
каждой операции. В случае применения двухшпиндельных станков
технол огическ а я производител ьность
V
1
т
_______
А 8 == Т Г — оГ шт/мин.,
1р10
Щж.
где а = 4 и г = 2.
Время холостых ходов и вспомогательных операций меньше,
чем в 5-м и 7-м вариантах.
9-й в а р и а н т осуществляет максимальную технологическую
концентрацию обработки в одной позиции. Здесь все отверстия свер­
лятся одновременно (фиг. 37) и заготовка после установки в рабочее
положение не перемещается, т. е. траектория относительного дви­
жения детали и инструмента наиболее проста.
Ф и г . 36. Сверление отверстий
в тюбинге Гпо 7-му технологическому варианту.
Ф и г . 37. Сверление отверстий
в тюбинге по 9-му технологиче­
скому варианту.
Технологическая производительность для этого варианта имеет
„
I
*п
„
максимальное значение и равна д 9 = -т- при наименьшей из всех
вариантов затрате времени на холостые ходы и вспомогательные
операции.
Чтобы сравнить технологическую производительность различ­
ных вариантов, примем для первого варианта К = 1; тогда получим;
следующие данные:
Вариант
технологиче-'
ского процесса . . . .
1-й
Значение К
. . . . . .
\
2-й
3-й
4-й
5-й
6-й
7-й
8-й
9-й
2
4
2
4
8
4
8
16
При расчете технологической производительности в рассмотрен­
ных примерах сверления отверстий {тюбингов мы исходим из пред­
положения, что при всех технологических вариантах режимы обра­
ботки оставались одними и теми же. Однако, как будет сказано ниже,
режимы резания будут тем ниже, чем больше инструментов одно­
временно обрабатывает заготовку. Поэтому в рассматриваемых при­
мерах технологическая производительность практически не будет
возрастать пропорционально количеству одновременно выполняе­
мых переходов.
57
Применительно к обработке тюбингов технологические варианты
располож ены в порядке возрастания технологической производи­
тельности К . Но как бы ни располагались различны е варианты,
технологическая производительность всегда будет иметь для 1 -го
варианта минимальное, а для 9-го максимальное значения.
Более высокую производительность при соответствующем технологическом варианте можно получить в том случае, если обработку
производить не на однопозиционной, а на многопозиционной машине
или на линии взаимосвязанны х машин, установленных для последо­
вательной обработки заготовки (последовательное агрегатирование).
1Ш
ИШ1
Т1—Ч
.
ос
ТУТП" !
Т Ц
I 1_1_1 1
г
и
II
III
ГГ
т от
я
а
ПИ ПИ 1
Ф и г . 38. Линия станков для сверления 'Ътверстий в тюбинге
по 1-му технологическому варианту.
П роизводительность здесь возрастает за счет одновременной о б р а­
ботки нескольких заготовок.
Рассмотрим обработку того ж е тюбинга метрополитена на линии
взаим освязанны х однопозиционных станков применительно к разли ч­
ным технологическим вариантам.
П ри обработке по 1-му варианту (с максимальной степенью диф­
ференциации технологического процесса) на линии взаимосвязанны х
стан к о в необходимо иметь число рабочих позиций, равное числу
переходов всех операций, т. е. 16 (фиг. 38). Л и н и я в этом случае
будет состоять из четырех технологических участков, а каждый уч а­
сто к — из четырех рабочих позиций. Кроме того, между участками
предусмотрены позиции для поворота изделия.
При выполнении технологического процесса по 2 -му и 3-му
вариантам линии так ж е состоят из четырех участков и трех позиций
д л я поворота обрабатываемой заготовки, однако в первом случае
л и н и я будет состоять из восьми (фиг. 39), а во втором из четырех
(фиг. 40) рабочих позиций вместо 16 по 1-варианту.
В л и н и ях , построенных для выполнения технологического про­
цесса обработки по 1 -му, 2 -му и 3-му вариантам , на каждой позиции
устанавливаю тся односторонние станки, общее количество которых
в линии равно числу позиций.
58
Линия, осуществляющая обработку отверстий в тюбинге по 4-му
варианту, состоит из восьми рабочих позиций и одной позиции для
поворота заготовки (фиг. 41). В данном случае на каждой рабочей
Фиг.
39. Линия станков для сверления отверстий в тюбинге
по 2-му технологическому варианту.
позиции установлены двусторонние станки, имеющие по одному
шпинделю с каждой стороны.
Если линию станков построить по 5-му варианту и применить
двусторонние станки с двумя шпинделями с каждой стороны (фиг. 42),
Ж
ГГГП
У
тттт
Ф и г . 40. Линия станков для сверления отверстий в тюбинге
по 3-му технологическому варианту.
то линия вместо 16 рабочих позиций по 1-му варианту будет иметь
всего четыре и одну вместо трех позицию для поворота заготовки.
Еще более компактной можно получить линию взаимосвязанных
станков, осуществляющую обработку по 6-му технологическому
Фиг .
41. Линия станков для сверления отверстий в тюбинге
по 4-му технологическому варианту.
варианту. В этом случае линия будет состоять только из двух рабо­
чих позиций и одной для поворота заготовки (фиг. 43).
При выполнении обработки по 7-му, 8-му и 9-му вариантам линии
не получается, так как обработка во всех этих случаях производится
на однопозиционных четырехсторонних станках (ф^г. 44).
59
Технологическая производительность линии при всех техноло­
гических вариантах будет такой ж е, как и у агрегатного станка,
1В 1
ш
гг
1 I '«—1 1
II т
1
1Д &
1
1 шш-ш 1
VV
1 Г—о -1
I
V VI
1т г
А Д|(
1
П
Тк
1
□
Ф
иг.
Г п -з—)
VV
1
42. Линия станков для сверления отверстий в тюбинге
по 5-му технологическому варианту.
ВП]
ш
зл
—
Г
ШЕ
Ж щ
ап
Ф и г . 43. Линия станков для сверления
отверстий в тюбинге по 6-му технологи­
ческому варианту.
к- -
ХЕ
Ф и г . 44. Четырехсторонний ста­
нок для сверления отверстий в тю­
бинге метрополитена.
построенного по 9-му варианту, и может быть для любого варианта
определена из выражения
К л = К ц р шт/мин.,
где
60
(32}
К А — технологическая производительность линии для любого
технологического варианта в шт/мин.;
К — технологическая производительность однопозидионного
станка, осуществляющего обработку по 1-му варианту,
в шт/мин.;
<7 — число рабочих позиций в линии взаимосвязанных станков
для того же варианта.
Необходимо отметить, что указанные варианты построения тех­
нологического процесса могут быть осуществлены и не на линиях
взаимосвязанных станков, а на многопозиционных машинах, если
размеры детали и степень дифференциации процесса позволяют
осуществлять рациональную конструкцию последних. При этом
расчет технологической производительности ни чем не будет отли­
чаться от расчета ее для линий взаимосвязанных станков.
Таким образом, принятые варианты построения технологического
процесса и требование получения заданной производительности при­
водят к созданию однопозиционных машин различного принципа
действия, многопозиционных машин и поточных (или автоматических)
линий.
Аналогично разобранному примеру при обработке разнообраз­
ных заготовок можно предусмотреть различные варианты построе­
ния технологических процессов за счет параллельного, последова­
тельного или смешанного выполнения технологических операций и
переходов При этом не всегда могут быть получены все девять вари­
антов, так как часть из них не будет удовлетворять требованиям
заданного качества продукции или целесообразной конструкции
машины.
Рассматривая технологические процессы полного изготовления
деталей, можно заметить, что длительность выполнения операций
различна. Одни процессы определяются секундами и долями секунд
(вырубка и штамповка, контактная сварка, печатание, контроль
и т. д.), другие — часами и сутками (термообработка деталей в
машиностроении, дубление кож в кожевенной промышленности,
процессы брожения в пищевой промышленности и т. д.).
Естественно, что создание в этих случаях поточного производства
с заданной производительностью потока требует применения на
отдельных операциях машин, построенных применительно к различ­
ным вариантам и способам обработки. В общем случае для длитель­
ных процессов с низкой технологической производительностью необ­
ходимо максимально использовать принцип концентрации опера­
ций в одной позиции и принцип многопозиционной обработки. Для
операций с высокой технологической производительностью, превы­
шающей требуемую производительность потока, целесообразно соз­
давать машины с последовательным выполнением переходов и обра­
боткой технологических операций в одной позиции.
Следовательно, возможность варьировать производительностью
машины за счет применения различных вариантов обработки имеет
исключительно важное значение, особенно при проектировании
машин для поточного производства, потому что конструктор, проек­
тируя любую машину для заданного процесса или потока опреде­
ленной мощности и выбирая соответствующий метод обработки, может
получить наиболее высокую производительность кратную произ­
водительности потока или равную ей.
Анализ различных технологических вариантов показывает, что
наиболее прогрессивным направлением в развитии механической
обработки является метод технологической концентрации отдельных
\
61
переходов и операций, являющийся весьма эффективным способом I
повышения производительности оборудования и труда.
Применение технологической концентрации обработки на базе
механизации и автоматизации всего технологического процесса еще
больше повышает производительность и, несомненно, является ос­
новным направлением дальнейшего развития механической обрабботки. При этом совершенствование технологической концентрации
обработки происходит, с одной стороны, за счет увеличения коли­
чества одновременно участвующих в обработке инструментов (многоинструментная обработка), а с другой — по линии увеличения коли­
чества одновременно обрабатываемых изделий (многопозиционная
обработка).
Применение многоинструментной обработки, а также обработка
комбинированными и фасонными инструментами при совмещении
отдельных переходов и операций резко сокращает время непосред­
ственной обработки при одновременном уменьшении времени, затра­
чиваемого на холостые ходы и выполнение вспомогательных опе­
раций.
Несмотря на то что время настройки станка при многоинстру­
ментной обработке значительно выше, чем при одноинструментной, производительность при обработке на многоинструментных
станках в несколько раз выше, чем при одноинструментной обработке,
а агрегатные станки обладают в среднем в 10— 15 раз большей произ­
водительностью по сравнению с универсальными станками. Так,
по данным ЭНИМС, в годы Великой Отечественной войны заводом
«Станкоконструкция» было изготовлено 556 высокопроизводительных
агрегатных станков, которые заменили 3025 универсальных станков
и высвободили 5500 рабочих; на заводе «Красный пролетарий»
в результате перевода расточки корпусных деталей станка 1А62
с горизонтально-расточных на агрегатные станки выполнение
предварительной расточки корпуса передней бабки на 30-шпиндельном станке повысило производительность в 6,5 раза по сравнению
с расточкой на горизонтально-расточном станке; выполнение, опе­
рации предварительной и окончательной расточки корпуса фартука
на 39-шпиндельном станке увеличило производительность в 7,5 раза
и т. д.
Применяя многоинструментную обработку, не во всех случаях
удается с должным эффектом совместить по времени выполнение не
только ряда технологических операций, но и всех переходов одной
операции. Так, если выполнение отдельных технологических опе­
раций или переходов необходимо производить последовательно
несколькими различными инструментами или при необходимости
разделения черновой и чистовой обработки, а также при недоста­
точной жесткости и прочности системы станок — деталь — инстру­
мент, применение многоинструментной обработки в значительной
степени ограничивается или даже совершенно исключается. В таких
случаях технологическую концентрацию обработки целесообразно
осуществлять не при многоинструментной обработке, а при много­
позиционной или многошпиндельной обработки.
Рассмотренные варианты технологического процесса были полу­
чены в результате различных сочетаний последовательности выпол­
нения операций и переходов, из которых складывается обработка
заготовок. При этом сам технологический метод обработки поверхно­
сти на данном переходе оставался неизменным.
Однако еще большие возможности повышения производительно­
сти таятся в создании новых технологических методов обработки,
при которых применяются новые виды инструментов или изме­
няется физическая сущность процесса. Поэтому создание новой,
прогрессивной технологии является одним из важнейших этапов
построения высокопроизводительных машин.
На фиг. 45 показано развитие способов обработки поверхностей
с прямолинейной образующей и тел вращения методом резания с при­
менением различного инструмента и кинематики резания [8 ].
Наиболее простой метод обработки указанных поверхностей —
строгание и точение, когда вся поверхность обрабатывается резцом.
Но и в пределах этого метода бывают различные варианты. Так, на­
пример, обработка криволинейных поверхностей может вестись как
по копиру, так и с применением фасонных резцов.
Метод обработки фасонными резцами является развитием метода
многоинструментной обработки.
Многоинструментная обработка осуществляется не только путем
совмещения работы отдельных инструментов на различных участках
заготовки, но и путем их дробления на несколько частей и обработки
каждой части отдельным инструментом. При этом пределом дробле­
ния длин отдельных участков на части будет являться такое положе­
ние, при котором большое число инструментов может сразу обраба­
тывать заготовку по всей длине. В этом случае все инструменты
можно заменить одним фасонным инструментом, профиль режу­
щего лезвия которого соответствует профилю обрабатываемой по­
верхности детали.
По этому способу обработки создана целая группа высокопроиз­
водительных фасонно-отрезных автоматов, работающих по прин­
ципу поперечного точения.
Обработка резцом во многих случаях не обеспечивает необходи­
мой технологической производительности процесса, и поэтому твор­
ческая мысль изыскивает новые способы обработки, отвечающие
требованиям высокой производительности. Применение фрезеро­
вания повышает технологическую производительность процесса. Еще
большей производительностью помимо ряда других преимуществ
обладает протягивание.
Не менее наглядным примером развития способов обработки
являются нарезание, фрезерование и накатывание резьбы. При наре­
зании резцом процесс образования резьбы на заданной длине произ­
водится последовательно и за несколько проходов. Этот способ
является наиболее универсальным, но и менее производительным.
Наиболее производительно накатывание, так как резьба образуется
на всем участке одновременно. Производительность резьбонакатных
станков очень велика. Так, производительность автоматов с пло­
63
скими плашками при накатывании резьбы диаметром 6—16 мм
достигает 50— 100 деталей в минуту.
Производительность резьбофрезерных станков выше производи­
тельности станков, работающих по методу нарезания резьбы резцом,
Фи г . 45. Способы обработки плоскостей и цилиндрических поверх­
ностей методом резания.
но ниже работающих по методу накатывания. Однако отсюда не сле­
дует, что из рассмотренных методов всегда следует применять наибо­
лее высокопроизводительные. Так, например, для обработки фасон­
ных поверхностей тел вращения не всегда наиболее целесообразно
применять метод протягивания как обладающий при прочих равных
условиях наибольшей < производительностью, потому что наибо­
л ее целесообразный вариант обработки той или иной поверхности
64
можно выбрать лишь с учетом заданной производительности всего
потока при обработке данной заготовки. Может оказаться, что при
высокой производительности потока основная доля трудоемкости
обработки приходится на другие операции или переходы. В этом
случае не имеет смысла применять более производительные методы,
так как, во-первых, не будут полностью использованы возможности
данного метода и, во-вторых, машина будет более сложной и менее
универсальной.
Больше того, например, при фрезеровании плоскости не всегда
получают большую производительность, чем при строгании. Наобо­
рот, при обработке плоскостей, имеющих большую длину и малую
ширину, при строгании получим более высокую производительность,
чем при фрезеровании.
Точно так же обработка фасонных поверхностей тел вращения
в ряде случаев более производительной получается при работе по
копиру, чем фасонным резцом, так как при работе по копиру
могут быть приняты режимы обработки значительно выше, чем
при работе фасонным резцом, вследствие чего при определенных
обрабатываемых поверхностях первый способ может оказаться более
производительным, чем второй. Поэтому практически применяются
все методы обработки.
Однако наибольшее значение имеют те методы, которые обладают
высокой технологической производительностью, так как при выпол­
нении основных, наиболее трудоемких операций потока эти методы
определяют производительность всего потока, занимаемые площади и
экономичность.
5
Буров и Капустин
3567
Глава
РЕЖ ИМ Ы
III
ОБРАБОТКИ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
МАШИН
П равильно выбранные режимы предопределяют не только эффек­
тивность, но в ряде случаев и возможность выполнения машиной
заданного технологического процесса. Вот почему выбор режимов
обработки является одним из важнейших этапов проектирования
технологических процессов.
В зависимости от характера технологического процесса, выпол­
няемого машиной, к режимам обработки относятся рабочие ско­
рости, подачи, давления, температуры и т. п.
Д л я большинства машин повышение режимов обработки увели­
чивает технологическую и фактическую производительность. Исклю­
чение составляют машины, у которых изменение стойкости рабочих
органов происходит более интенсивно, чем изменение режимов обра­
ботки.
В маш инах данной группы при повышении режимов обработки
технологическая производительность всегда увеличивается. Факти­
ческая ж е производительность в этом случае возрастает только до
определенного предела, после которого повышение режимов обра­
ботки приводит к уменьшению фактической производительности
машины.
К машинам, у которых предел повышения режимов обработки
обусловливается либо технологическими факторами самого про­
цесса, либо технологическими возможностями данной машины, от­
носятся текстильные, кожевенные, обувные, табачные, полиграфи­
ческие и т. п.
К машинам, у которых предел повышения режимов обработки
обусловливается не технологическими факторами, а производи­
тельностью машины и экономичностью процесса обработки, отно­
сятся машины для обработки резанием металлов, стекла, некоторых
пластм асс, камня и т. п.
Отсюда следует, что при выполнении технологических процессов
обработки заготовок на машинах первой группы нет необходи­
мости рассматривать влияние режимов обработки на производи­
тельность машины, так как в этом случае всегда имеет место прямая
66
зависимость между режимами обработки, с одной «стороны, и произ­
водительностью машины и экономичностью процесса — с другой.;
Поэтому при работе на данных машинах нужно всегда назначать
максимальные технологически допустимые режимы обработки.
Влияние режимов обработки на производительность машины при
выполнении технологических процессов на рабочих машинах вто­
рой группы рассмотрим применительно к наиболее распространен­
ным типам машин данной группы — к металлорежущим станкам.
Известно, что при обработке металлов резанием режимы обра­
ботки (резания) характеризуются тремя основными параметрами:
глубиной резания /, подачей 5 и скоростью резания у. Очевидно,
задача выбора оптимальных режимов резания должна заключаться
в выборе наивыгоднейшего для данных конкретных условий соче­
тания глубины, подачи и скорости резания, обеспечивающих наи­
более полное использование режущих свойств инструмента и тех­
нологических возможностей станка при наименьшей трудоемкости
и себестоимости обработки изделия.
Из теории резания известно, что для станков типа токарных, рас­
точных, фрезерных и сверлильных время непосредственной обра­
ботки определяется по формуле
/ , * = — а мин.,
(33)
*
П Зоб
'
'
где Ь — длина обрабатываемой поверхности в мм\
п — число оборотов изделия или инструмента в минуту;
зоб — подача в мм на один оборот;
а — число проходов.
т
А
1000»
,
1ак как а==г — и п — —- з- -, то после подстановки формула (33)
примет вид
.
кЛЬк ■
'» = т а о ж ^ мин-
/0
<34>
где Л — диаметр обрабатываемой поверхности или инструмента в мм:
к — величина припуска на обработку в мм;
V — скорость резания в м/мин;
( — глубина резания в мм.
Из формулы (34) следует, что время непосредственной обработки
обратно пропорционально произведению V- 1-з. При этом увели­
чение любого параметра режимов резания вызывает пропорциональ­
ное сокращение времени непосредственной обработки (повышение
технологической производительности машины). Т аким образом, с
точки зрения технологической производительности машины совер­
шенно безразлично, за счет какого параметра режимов резания до­
стигается ее повышение. Однако с повышением режимов резания
уменьшается стойкость инструментов, что увеличивает затраты вре­
мени на их смену и подналадку. Отдельные параметры режимов
резания влияют на стойкость инструментов неодинаково, поэтому
для увеличения фактической производительности машин и повыше­
ния экономичности обработки далеко не безразлично, за счет какого
параметра режимов резания интенсифицируется процесс обработки
изделия.
Экспериментально установлена зависимость между параметрами
режимов резания и стойкостью режущего инструмента:
Т= =
где
№
1* ~
М И Н - ’
( 3 5 )
Т — стойкость режущего инструмента в минутах резания;
Ст — постоянная резания, зависящая от режущего инструмента,
обрабатываемого материала и условий работы;
ц, у , х — показатели степени соответственно при скорости резания,
подаче и глубине резания.
Из формулы (35) следует, что на стойкость режущего инстру­
мента сильнее влияет изменение того параметра режимов резания,
который имеет больший показатель степени, причем влияние это
будет тем выше, чем больше значение данного показателя.
Применительно к обработке металлов резанием в формуле (35)
всегда наибольшее значение имеет показатель при скорости резания,
а наименьшее — при глубине резания, т. е. |х > у > х.
Учитывая, что время непосредственной обработки обратно про­
порционально произведению V- I- 5 и что на стойкость режущего
инструмента глубина резания и подача влияют в меньшей степени,
чем скорость резания, величины / и 5 необходимо назначать возможно
большими независимо от периода стойкости инструмента, с учетом
лишь технологических факторов (величины припуска на обработку,
технических требований к чистоте и точности обрабатываемой по­
верхности, прочности и жесткости как в целом системы станок —
инструмент — обрабатываемое изделие, так и ее отдельных эле­
ментов).
Такой подход к выбору глубины резания и подачи во всех слу­
чаях обеспечит максимально возможные при прочих равных усло­
виях производительность и экономичность выполняемого машиной
заданного технологического процесса.
Отсюда следует, что наивыгоднейшие значения глубины резания
и подачи соответствуют их максимальным значениям, которые для
данных конкретных условий ограничиваются лишь технологическими
факторами.
Таким образом, при выборе режимов резания остается решить
вопрос, с какими скоростями резания наиболее целесообразно обра­
батывать заготовки.
При обработке резанием на практике бывают случаи:
1) когда режущие свойства инструмента используются полностью,
а технологические возможности станка недоиспользуются;
2) когда технологические возможности станка используются
полностью, а режущие свойства инструмента недоиспользуются;
3) когда режущие свойства инструмента и технологические воз­
можности станка используются полностью;
4) когда режущие свойства инструмента и технологические воз­
можности станка недоиспользуются.
06
В первом случае на станке может быть достигнута максимально
возможная при данном инструменте производительность, но при этом
неполностью используются технологические возможности станка:
его мощность, числа оборотов, максимально допустимые усилия,
крутящие моменты и т. д. Недоиспользование технологических воз­
можностей чаще всего встречается при обработке на универсальных
станках.
Во втором случае технологические возможности станка недоста­
точны для полного использования режущих свойств инструмента, и
максимально возможная производительность такого станка опре­
деляется не режимами резания, а технологическими возможностями
станка. Поэтому в целях повышения производительности и более
полного использования режущих свойств твердосплавного инстру­
мента при переходе на скоростную обработку большинство станков
действующего парка подвергается модернизации в направлении
повышения верхнего предела чисел оборотов шпинделя станка,
увеличения мощности привода, повышения жесткости и виброустой­
чивости станка, всемерного сокращения вспомогательного времени
и т. д.
В третьем случае достигается максимально возможная при дан­
ном инструменте производительность станка, т. е. когда технологи­
ческие возможности станка совпадают или достаточно близки к
режущим возможностям инструмента. Очевидно, данный случай
является наиболее оптимальным с точки зрения производительности
процесса обработки и степени использования станка. Поэтому тех­
нологические возможности рационально сконструированного станка
в диапазоне возможных на нем работ должны обеспечивать наиболее
полное использование режущих свойств инструмента.
Наконец, в четвертом случае, наиболее несовершенном с точки
зрения производительности и использования станка и инструмента,
при обработке заготовки не используются полностью ни режущие
свойства инструмента, ни технологические возможности станка.
Этот случай бывает в станках, установленных в поточную линию
и выполняющих малотрудоемкие операции, а также на отдельных
позициях многопозиционных станков, где в целях выравнивания
времени обработки у всех позиций станка на малозагруженных пози­
циях приходится мириться с недоиспользованием как режущих
свойств инструмента, так и технологических возможностей станка,
кроме того, тогда, когда пределом повышения режимов резания
являются технологические факторы самого процесса обработки.
Очевидно, режимы резания оказывают существенное влияние на
производительность станка и экономичность процесса обработки
из четырех рассмотренных случаев только в первом и третьем.
При выборе режимов резания руководствуются экономическими
скоростями резания и скоростями наибольшей производительности,
соответствующими экономической стойкости Так режущего инстру­
мента и стойкости наибольшей производительности Тн
Под экономической стойкостью понимают период работы режу­
щего инструмента без переточки, соответствующий минимальной
69
себестоимости операции. Период работы инструмента без переточки,
при котором достигается максимальная производительность станка,
называется стойкостью наибольшей производительности.
Значения экономической стойкости ТР 9К и стойкости наиболь­
шей производительности Т РшНш„ в минутах рабочего хода для одноинструментной обработки определяется по известным зависимостям
Т р. 9К= (м — 1) (4 » + -§") мин.
(36)
и
Тр.н.п = (/* — 1) (ся мин.,
(37)
где У — показатель степени при скорости резания в формуле стой­
кости;
1СМ— время смены и подналадки инструмента за период его
стойкости в мин.;
5 — расходы на эксплуатацию инструмента за период его стой­
кости в коп.;
Е — сумма (за одну минуту работы станка) заработной платы
станочника и затрат, связанных с эксплуатацией станка,
в коп.
При расчете режимов резания для многоинструментной обра­
ботки пользуются условиями оптимальности
<1*~
+ Ф ')
> . --------4 -------- Ш Ш
I
и
V
^ -1
(38)
Р- зкмн
= 1,
(39 )
Р-н- пян
где Тр. ЭКмн и Тр, и, п
— оптимальные стойкости в минутах рабо­
чего хода отдельных инструментов при
многоинструментной работе.
Из уравнений (38) и (39) определяются экономическая стойкость
Тл.эк и стойкость наибольшей производительности Тл, н. п, лими­
тирующего инструмента многоинструментной наладки:
ШТ л.ж —: V ^
Т л. н. п = ^
1 ------------ мин.;
мин.,
(40)
(41)
где т — относительные стойкости отдельных инструментов много­
инструментной наладки, представляющие отношение стой­
кости соответствующего инструмента к стойкости лимити­
рующего инструмента в минутах рабочего хода станка.
70
Величины Е и 5 , входящие в уравнения (36), (38) и (40), в развер­
нутом виде могут быть представлены зависимостями
Е
= а Роб + Яраб.
об +
&ам “Ь Ярем + &зд + О-ИТР +
®всп тЬ @общ КОП.
И
5 — р р-у— [- А зат -(- С1нал1нал КОП. ,
где араб — заработная плата рабочего станочника основная и допол­
нительная с начислениями за 1 мин. в коп.;
а раб.'об — заработная плата с начислениями рабочих, связанных
с обслуживанием оборудования, отнесенная к 1 мин. его
работы, в коп.;
аам — затраты на амортизацию производственного оборудова­
ния в коп., отнесенные к 1 мин. его работы;
арем — расходы на текущий ремонт производственного обору­
дования в коп., отнесенные к 1 станкоминуте его работы;
аЭд — затраты на амортизацию и содержание зданий и соору­
жений в коп., отнесенные к 1 мин. работы оборудования;
аитр — заработная плата с начислениями ИТР, служащих и
МОП в коп., отнесенная к 1 мин. работы оборудования;
авсп — заработная плата с начислениями вспомогательных ра­
бочих в коп., отнесенная к 1 мин. работы оборудования;
а общ — общезаводские расходы в коп., отнесенные к 1 мин.
работы оборудования;
Аин — первоначальная стоимость инструмента в коп.;
Р — число допускаемых переточек до полного износа ин­
струмента;
Азат — расходы, связанные с заточкой инструмента, включая
заработную плату с начислениями заточника и накладные
расходы, связанные с работой заточного оборудования,
в коп.;
аНал — заработная плата наладчика с начислениями в 1 мин.
в коп.;
1иал — время, затраченное наладчиком на смену затупившегося
инструмента и подналадку станка за период стойкости
инструмента.
Зная значение величин ц,, 1ст, Е и 5, входящих в уравнения (36)
и (37), расчет экономической стойкости Тзк и стойкости наибольшей
производительности Тн „ режущего инструмента при одноинструментной обработке не представляет никаких трудностей. При рас­
чете же режимов резания для многоинструментной обработки по
уравнениям (38) и (39) или (40) и (41) основные трудности заклю­
чаются в неразрешимости этих уравнений при наличии в наладке
неодинаково нагруженных инструментов, имеющих разные пока­
затели стойкости (х. В этом случае указанные выражения предста­
вляют уравнения высших степеней, а так как у отдельных инстру­
ментов значения р. могут быть больше 5, то в общем виде они нераз­
71
решимы. Поэтому задача выбора режимов резания при многоинстру­
ментной обработке сводится к разработке сравнительно простой
и дающей относительно точные результаты методики определения
условий оптимальности уравнений (38) и (39).
Ниже рассматривается разработанная доц. П. И. Буровым мето­
дика определения экономических режимов резания и режимов наи­
большей производительности при многоинструментной обработке.
На многопозиционном станке при многоинструментной наладке
режимы резания всех инструментов связаны между собой условием
равенства времени рабочего хода для всех позиций, а на каждой
позиции, как и на однопозиционных станках, — одинаковым числом
оборотов шпинделя (для станков типа токарных) и одинаковыми
минутными подачами (для станков типа сверлильных, фрезерных и
агрегатных) для всех инструментов, относящихся соответственно
к этому шпинделю, суппорту или силовой головке.
Вследствие разной стойкости инструментов в каждой многоин­
струментной наладке имеется один или несколько лимитирующих
инструментов, т. е. имеющих наименьшую стойкость в минутах
рабочего хода станка или в штуках обрабатываемых деталей. Зная
величину показателей степени при скорости резания в формуле стой­
кости а, а также время смены и подналадки всех инструментов много­
инструментной наладки, можно всегда рассчитать режимы резания,
обеспечивающие наибольшую производительность станка. /
Для определения режимов резания, обеспечивающих наиболь­
шую производительность многоинструментного станка, рассмотрим
формулу штучного времени, которая в развернутом виде может быть
выражена зависимостью
^шт = (1 +
+ Ь2) -{1р. х + *в) +
мин.,
(42)
где
1шт — штучное время в мин.;
1р х — время рабочих ходов станка в мин.;
4 — время холостых ходов и вспомогательных операций в мин.;
1а — время смены и подналадки инструментов, отнесенное
к одной обрабатываемой детали, в мин.;
и Ьг — коэффициенты, учитывающие соответственно процент
времени на организационное обслуживание рабочего
места и времени на отдых и естественные надобности
рабочего от оперативного времени.
Время рабочего хода для любой позиции многоинструментной
наладки определяется
1р
х
р- х
==1 е ^
пз0б ’
(43)
где / р-л — длина рабочего хода данной позиции в мм\
$об и п — подача в мм/об и число оборотов в минуту инструмента,
имеющего наименьшую величину п з из всех инструмен­
тов, относящихся к данной позиции.
72
В свою очередь число оборотов в минуту
1000о
%/1
• тогда
* а1р. х
ЮООо50б
А
== ----
(44 )
М ИН.,
где
ксН.
1000яоб •
А Т
(45)
Время смены и подналадки инструментов многойнструментной
настройки, приходящееся на одну обрабатываемую заготовку, опре­
деляется
а
*см 1
,
^см 2
|
I
1и = ~т-------- 'г-т -------- 1- - • • +
1р \
1р 2
‘с м п
\Л
г ------ =
^р. х^см I
/
------- м и н .,
р. я
(46)
где
— время смены и подналадки /-го инструмента, отнесенное
к его периоду стойкости, в минутах рабочего хода;
Тр 1 — стойкость в минутах рабочего хода /-го инструмента.
Для любого инструмента стойкости в минутах рабочего хода
станка Тр и в минутах резания Т связаны зависимостью
Т р = - у мин.,
(47)
где X — коэффициент времени резания данного инструмента, пред­
ставляющий отношение
1 _
(48)
Р. X
Гр. X
где /Рез — длина резания в мм;
(рез — время резания данного инструмента в мин.
Тогда
л
\Ч
1и = 2и
1р .х* см 1
7^
^>1р .х 1с м 1
= 2л
%
у ч (р еэ^см !
“ 2а
т,
/л а \
•
В свою очередь стойкость в минутах резания и скорость резания
связаны известной зависимостью
Т — — мин.,
7|Игде Сх— постоянная резания.
Следовательно, в формуле штучного времени величины 1р х и 1и
являются функциями скорости резания V. Величина 1в не зависит
от скорости резания.
73
При некоторой исходной скорости резания о0 штучное время
(1 *+* К
*ш т —
-+■ Ьр)
/о*. X + (| +
Ьг
+
Ь2) 1Л +
V
рез 1*см1
(50)
Д л я любой скорости резания
(51)
Обозначим
Х=-
'где X — фактор изменения скорости резания; тогда
1ор- х
мин.;
~х~
К. х
1реэ 1*см / _
*ореэ ^ с*1~х
Т'
т* ^
П осле подстановки значений
—
1пез
х ид
|
^ — в уравнение (51)
имеем
*шт—
ОЧ~ &1 +
Ь2)*0р.х~х+
(1 + ^ 4 ’
А)
. Д л я определения скорости
ности, которая соответствует
максимуму производительности
штучно го времени по фактору
ваем ее нулю:
*•
резания наибольшей производитель­
минимуму штучного времени или
станка, находим первую производную
изменения скорости X и приравни­
VI ‘ореэ 1?см /
■хЪ
(1 + Ьх + Ь2) ( 0р. х + (1 + К + Ь2) (дХ + 2 л
т!
(Иг
ах
X
ах
1
(1
*орез 1*см №
Ьх
Ь%) 1в
I
Т01
^орез 1^емI
,
и \ *
Л-
Ьч 4" &я) ^
= 0
"Г ^
(1 _|_ ьх+ 6а) V * + | 1 1
X2
или
\{\ А
I'
-
Ьъ) 1в ~^~
Щ
*
[ ( 1 -+■
.74
*+■ Ь^ * о р -х ^
,
*орез г см 1^ 1
1
7 . ----''Зг'Т
0,
откуда
Пренебрегая
ние
О Р 'Я I
6, + Ь2
величиной
0,05
и заменяя отноше-
1
----- через А, имеем
*пО г
1) (см I у|*«
((*<
0.
Т01
(53)
Найденное выражение соответствует минимуму штучного вре­
мени, так как вторая производная штучного времени по X больше
нуля.
Нетрудно видеть, что уравнение (53) при режимах наибольшей
производительности (X = 1 ) превращается в условие оптималь­
ности (39), т. е.
(и/ — I) (см I _ |
ли
трI
так как
мин.
Решая уравнение (53) относительно X и подставляя его значение
в формулу штучного времени, определяем значение 1шт ш1п.
Как указывалось выше, уравнение (53) является уравнением
высших степеней и в общем виде неразрешимо. Однако, применяя
к решению данного уравнения один из приближенных методов реше­
ния уравнений высших степеней, можно определить значение иско­
мой величины Хгаах с любой наперед заданной точностью.
Из высшей математики известно, что если мы имеем уравнение
любого порядка вида / (X) = 0 , у которого X — единственный про­
стой корень в произвольном интервале аЬ, причем в этом интервале
/'(X ) не обращается в ноль, то, обозначая через Х 0 + Н = X точ­
ный корень уравнения / (X) = 0, а через Х 0 — один из концов ин­
тервала, имеем
г (Х 0 т Я ) = / (Х 0) I
Н Г (Х 0)
+
Щ
Г (Хо) + . . . = 0.
(54)
Заметим, что / (Х0) вообще мало по абсолютной величине, если Х0
достаточно близко к корню X. Поэтому с достаточной точностью
можно пренебречь всеми членами ряда разложения, содержащими И
во второй и больших степенях. Т огда будем иметь
/(Х 0) + Я /'( Х 0) = 0,
(55)
И __Ш о±ш ш
(56)
откуда
75
Из формулы штучного времени следует, что если исходные режимы
резания выбраны меньше режимов максимальной производительно­
сти, то Х тах > 1. Наоборот, если они больше режимов максималь­
ной производительности, то Х тга < 1. Наконец, если исходные
режимы резания являются режимами максимальной производи­
тельности, то Х тах — 1.
Заранее не зная, в каком направлении следует изменить исходные
режимы резания, чтобы получить наименьшее штучное время, а
следовательно, наибольшую производительность станка, принимаем
в первом приближении значение фактора изменения скорости Х 0 = 1 .
Тогда точное значение корня X, соответствующее режимам макси­
мальной производительности, определяется из уравнения (57)
при Х 0 = 1:
V ЩНм, (к,- - 1 )
,
V-
=
тах
,
Щ
Ц
V
_________________ |
- Ше >
т01
или
V
+ |
у
ш
к ш
тйр1
ш
г
-
(58>
При расчете режимов резания многоинструментной наладки по
предлагаемой методике не требуется выполнения условий равенства
исходной стойкости Т0 оптимальной стойкости и необходимости
установления лимитирующего инструмента. Однако, чем ближе исход­
ная стойкость к оптимальной, тем выше точность расчетов.
Д ля определения исходной стойкости любого инструмента много­
инструментной наладки воспользуемся условием оптимальности
2 ] ^ ГР! 1сМ' = *•
(59>
Обозначим отношение стойкости в минутах рабочего хода инстру­
мента / к стойкости произвольно выбранного инструмента наладки
т
с индексом п через т/ = щ Ж ; тогда стойкость в минутах рабочего
* рп
хода инструмента п выражается зависимостью
I® 1) ?СМI
Относительная стойкость т, может быть выражена
___ Т* ш ЬдГл
1 Три
(61)
Стойкости Т 1 и Тп определяются из отношения
Т-=Т‘Ш ‘ г»=г“(^Г'
где Г,- и о,- — значения стойкости и скорости резания г-го инстру­
мента, взятые из нормативов резания;
т'„ и 1}п— то же для инструмента с индексом п.
Т огда
.
1&
Т,
Тп
; [5
И
;
(62)
М1Г
Время рабочего хода /-го инструмента при табличном значении
скорости резания равно
'
1р. ж/
1р.х1~&1
_ , *
/са\
( р . X I Ш Щ Ш Ш ------------— — т - *
В ч А - г
мин.,
(63)
&0б:1Щ
Зоб^'ОООи.
V.
при любой другой, отличной от табличной, скорости
*р.х 1 = В ч Л ^ = В 1 1а1- ^ г - мин.,
(64)
где
,
‘р. х I
Щ I; в = 1000’ п
0'.
Аналогично для инструмента с индексом п
4р. х п — В^„а„ 4 - и /р. х „ = В -гА — мин.
0Л
"
(65)
Время рабочих ходов для всех инструментов наладки принимаем
одинаковым и равным максимальному времени рабочего хода при
табличных значениях скоростей резания, т. е.
1р. X I ~
^р . х2 ~
*' * =
1р. X п ~
1р. X П,
откуда следует
ьп = у'п, В ч А - —- Г - В Т А 7
П
ИЛИ
Щ, _ _ Ъ А ,
М/
®я
(66)
Из уравнения (66) находим значение (Зг:
тогда формула (62) может быть представлена в виде
Тп
т'
/ цп \^л
так как при ьп — ЬЩ I ——| = 1 . Тогда окончательно относительная стойкость определяется
<67>
а стойкость в минутах рабочего хода инструмента, имеющего наи­
большее время резания при табличных значениях скорости реза­
ния, т. е. ^имеющего Ш4. Й
,
' 0
/т а х
=
(68>
Рассчитав по уравнению (68) исходную стойкость для инстру­
мента, имеющего (-^г М , легко пересчитать табличные стойкости
V
/ т ах ■
на исходные для всех инструментов наладки.
Ниже приводится последовательность расчетов режима резания
наибольшей производительности при многоинструментной наладке.
Исходными данными для расчета режимов резания наибольшей
производительности при многоинструментной обработке являются
глубина резания
подача за один оборот 5пб, показатель степени
при скорости резания ц, время смены и подналадки инструмента 1СМ,
диаметр обработки <2, длина резания 1рез и длина рабочего хода 1р х
для каждого инструмента наладки.
Для каждого инструмента:
1 ) по нормативам режимов резания находятся скорость резания
г/ и стойкость в минутах резания Т'\
2 ) подсчитывается значение
3)
78
величины Я
р§я
определяется коэффициент (3, = у' /« .
■
50б«
4) находится значение, исходных стойкости в минутах резания к
скорости резания для инструмента п, имеющего (-^ гМ
, т. е. Р = 1:
' 0
/ тая
5) пересчитываются табличные скорости резания и стойкости на
исходные для всех инструментов наладки
о01 =
где а = ^ г - и Т о1 = Т \ [ ^ - )
О
\
Л
Р0{
/
6) определяется фактор изменения скорости Х тах, соответствую­
щий минимальному значению штучного времени (максимальной про­
изводительности обработки):
\ ч ( ц , - 1)Чем1 , ,
_ 2и
тзх
у
т0Р1
У-ЛУ-1 - 0 1смI *
шЛ
Т0р I
7) находятся фактические значения скорости резания и стойкости
наибольшей производительности для всех ^инструментов наладки:
Р Ш Я, “
/X шм И
Тн
„=
7 ’о /
>
шах
8) фактические режимы резания корректируются по станку.
Пример расчета режимов наибольшей производительности. В каче­
стве примера рассматривается черновая обработка головки вторич­
ного вала раздаточной коробки (материал сталь 40, поковка твер­
достью Н в — 170 -г- 207) на вертикальном шестишпиндельном по­
луавтомате «Красный пролетарий».
Наладочный эскиз обработки показан на фиг. 46, а результаты
расчета режимов резания по указанной методике сведены в табл. I.
У & “ 1 )!Ьац + |
у
_
ш“ ~
~
V
\х,
' о р !____________ 6.3364 4- 1 __л о о
- 1) /е< /
ТЛПГ~ “
*оРI
79
Точность расчетов по предлагаемому методу видна из приведен­
ных ниже поверочных расчетов по полученным значениям стойко­
стей инструментов Тя
ТуЧГЧ - 1 )*Ьсм1
+ 1
Т н .щ
(Р/
0 У-^см
Т н. п «
2
Фиг.
|
(^1 — 1) 1см1
Ти, П1
5,9074
1 __ а пп п.
СП
1 ?С -6,9138
1,01 .
46. Наладочный эскиз обработки деталей
на шестишпиндельном полуавтомате.
В целях установления влияния на точность расчетов первона­
чально выбранных значений стойкостей инструментов Т', в табл. 2
приводятся расчеты режимов резания для рассмотренного примера
80
Таблица 1
Р асч ет реж имов резан и я
Д а н о
сМ1
|
х,
8об /
1рез1
т\
1|
х ^
X
- *
1**•«
-5
<
5 X А X
9
Х)1
Н. П1
I
г т а х /
4510
4810
9,0
81,2
92,5
39,4
21,2
77,4
11.6
1,135
797
927
830
964
11,6
60 52
193 0,409 0,0115 125
0,144
7 380
9 450
7 750
9 930
19,7
0,266 0,55
60 29
256 0,543 0,0473
8,8
0,417
1 790
3 250
1 880
3 420
14,6
0,266 0,38
60 31,6 115 0,244 0,0009
6,1
0,005 97 200 255 ООО 102 000
26 800
7,1
30
0,326 0,94
60 21,4 215 0,456 0,0197 11,3
5.5
44
50
131
0,326 0,88
60 21,5 483 1,02
1.Ю
4.5
19
22
71,5 0,266 0,86
60 22,4 264 0,56
0,098
4
16,5
21
127
0,266 0,78
4
11,5
21
94
4
8
21
46
7,22
162
198
169
206
0,0788
4,3
0,338
995
3 100
1 035
3 220
8,6
60 62,7 168 0,356 0,0057
2,1
0,012 14 800 114 000 15 500 120 000
20,6
11
89
0,133 0,82
60 18,7 394 0,835 0,487
4.5
3,5
11
53
0,133 0,32
60 17,5 250 0,53
4
1,4
11
127
0,133 0,13
6.5
1
46
75
0,192 0,022 60 55,1 326 0,69
6.5
10
46
73
0.192 0,22
6.5
2
46
56
0,192 0,044 60 46,9 286 0,606 0,081
1.1
0,089
6.5
14
46
51,7 0,192 0,3
60 33,5 370 0,785 0,142
13,6
1,93
1
46
125,5 0,192 0,022 60 58
42
46
127
Т15
88
14,8
9
0,192 0,91
4 580
14,4
6
^
1
19,3
50
Т0 , 15
Т1
4 300
47
6.5
Го,
0,223
3
4
#
0,157
60 32,4 540 0,145 2,96
519 1,1
1,6
60 64,5 472 1,0
1,0
0,570 0,089
10
0,35
29,6
0,56
41,4 41,4
533 24 200
34,5
157
1 020 23 200
707
52,2
104,4
((А* — 1)Х^/Гл| рУ = 104,362 » 104,4 мин. резания
2 350
2 370
115
25 400
35,2
169,5
34,3
1 070
24 400
26,3
765
2 550
24,3
2500
59,0
124
59,8
560
37,3
55,1
113
обработки головки вторичного вала раздаточной коробки при Т' —20,
60 и 180 мин.
Из табл. 2 следует, что при довольно больших колебаниях зна­
чений первоначально выбранных стойкостей инструментов много­
инструментной настройки конечные результаты получаются одни
и те же.
Аналогично производится расчет режимов резания наибольшей
производительности и для станков типа сверлильных, фрезерных и
агрегатных, для которых основная зависимость оптимальности выра­
жается не через стойкости, а через минутные подачи:
(69)
Расчет режимов резания наибольшей производительности по
указанной методике дает одинаково точные результаты для любых
видов многоинструментной обработки: однопозиционных и много­
позиционных агрегатных станков и автоматических линий, снабжен­
ных любым количеством различных неодинаково нагруженных ин­
струментов, имеющих разные показатели ц.
При расчете экономических режимов резания многоинструмент­
ной наладки, кроме р и 1СМ, необходимо знать для всех инструмен­
тов величины 5, а также сумму заработной платы станочника и
себестоимости эксплуатации станка Е.
В качестве исходного уравнения для определения режимов
резания, обеспечивающих минимальную себестоимость обработки,
рассмотрим выражения суммы переменных элементов себестоимости
операции Спер, зависящих от скорости резания и периода стойкости
инструментов:
с ~ , - '„ Х * + я Ц % - ' + 2 :
(70)
т
где С}, — ——-------количество деталей, обрабатываемых за период
*рез I
стойкости данного инструмента.
Выражая время резания 1рез через коэффициент А и время рабо­
чего хода станка Ьр, х, окончательно получим
(71)
Разделив обе части равенства (70) на Я и подставив вместо (2
его значение из уравнения (71), получим выражение для Спер:
(72)
Выражая 1р-х через 10, р. х, Т через Т0 и фактор изменения ско­
рости резания X , как это делалось при расчете режимов наибольшей
производительности, будем иметь
СПер
1 |_ I
р_/
___
—1
2
82
—
р- х
х
'
о. р . х
х
Таблица 2
Т ’ = 20
То
^тах
Г
тк. л
°шах
Т„
*шах
Т
11
со
о
|Г
Порядко­
вый №
инстру­
мента
О
О
Расчет режимов резания
тн .
г\
V
шах
То
т
*тах
тн. п
V
т
шах
1
1
4 000
2
72
4510
4810
9
81,2
92,5
39.4
4 300
4510
4810
9
77,4
81,2
92,5
39,4
3 720
67
4 510
4 810
81,2
92,5
3
755
830
964
11.6
797
830
964
11,6
712
830
4
6880
7750
9 930
19,7
7 380
7 750
9930
19,7
6 400
7 750
5
1670
1 880
3 420
14,6
1 790
1 880
3 420
14,6
1 550
6
90 500
102 000
268 000
7,1
97 200
102 000
268 000
7,1
84 200
7
154
169
206
14,4
162
169
206
14,4
145
169
8
940
1 035
3 220
8,6
1 035
3 220
8,6
9
13 750
15 500
120 000
20,6
15 500
120 000
20,6
560
560
25 400
10
497
11
30,8
12
0,977
995 0,99
14 800
533
25 400
35,2
37,3
169,5
34,3
34,5
37,3
950
1070
24 400
26,3
1 020
13
632
765
2550
24,3
707
14
49
2500
59
15
93.4
55,1
113,0
124
59,8
52,2
104,4
35,2
169,5
'3 4 ,3
1 070
24 400
26,3
765
2 550
24,3
2 500
59
55,1
113
124
59,8
890 0,963
12 800
460
9
39,4
964
11,6
9 930 .
19,7
1 880
3 420
14,6
102000
268 000
7,1
206
14,4
1 035
3 220
8,6
15 500
120 000
20,6
560
25 400
35,2
37,3
169,5
34,3
880
1 070
24 400
26,3
562
765
2 550
24,3
2 550
59
124
59,9
27,4
45,5
83
55,1
113
Д л я определения периода стойкости и скорости резания, соот­
ветствующих минимуму суммы переменных элементов себестоимости
операции, выраженной в станкоминутах, находим первую произС
водную -=г- по' фактору изменения скорости X и приравниваем
ее нулю:
°откуда
■ V >/<!»,- 1)(<«»| + 4 г )
—
_
— 1=0.
(74)
1 04
При работе на экономических режимах (X — 1) уравнение (74)
превращается в условие оптимальности (38), т. е.
5,
(гч - *)
)
'=
I.
Решая уравнение (74) относительно X и подставляя полученное
значение X в уравнение (73), можем определить значение (-% *)
\ С
щ|п
Уравнение (74), так же как и уравнение (53), является уравне­
нием высших степеней и в общем виде неразрешимо. Поэтому при
расчете экономических режимов многоинструментной наладки при­
меним рассмотренный выше метод определения режимов наибольшей
производительности. Тогда после аналогичных преобразований
точное значение корня X в уравнении (74), соответствующее эконо­
мическим режимам резания, будет определяться из выражения
У<*-!)•(*«* +40
1
— * А-------- — + 1
------------- =7 -------- 5 - Т - .
И-1(И-/ — О ^ 1ем I + "у*)
о
(75)
РI
Д ля определения исходной стойкости любого инструмента много­
инструментной наладки в отличие от расчета режимов наибольшей
производительности воспользуемся условием оптимальности (38):
■-
5,
\
Производя преобразования, аналогичные определению исходной
стойкости инструмента при расчете режимов наибольшей произ­
водительности (уравнение (68), получим выражение стойкости в
минутах рабочего хода инструмента, имеющего наибольшее время
резания при табличных значениях скорости резания, т. е. имеющего
пах
Т р -
п ~
7 7
2
?
^
( * “ * 1
р й )
М
(76)
Подставляя в уравнение (72) значения стойкостей режущего
инструмента Тзк и Тн „ и производя необходимые преобразования,
получим выражения соответственно для минимального значения
суммы переменных элементов себестоимости операции в станкоминутах и значения этой суммы при максимальной производительности
станка:
|%г1..=(1+2ЦЙ4-.-..
Применительно к однойнструментной обработке
(77) и (78) принимают вид
I(Слер\
С пер\
й I
1 Щ
\~Ё~К
..................
<78»
выражения
(77а)
<7 8 а >
где /р „
и 1р.п.п — время непосредственной обработки соответ­
ственно при экономических режимах и режи­
мах наибольшей производительности.
Из всех величин, входящих в формулу штучного времени, с
изменением режимов резания изменяется только время непосред­
ственной обработки, а следовательно, и время рабочего хода станка
и время, затраченное на смену и подналадку инструментов. Тогда
сумма переменных составляющих штучного времени может быть
представлена в виде
/
= *р.
/
+
(79)
‘ шт. пер
Тр,
Аналогично исследованию выражения суммы переменных эле­
ментов себестоимости операции после подстановки в уравнение
(79) значений Т„ п и 7*ж получим минимальное значение суммы
85
переменных составляющих штучного времени, что соответствует
максимальной производительности станка, и значение этой суммы
при экономических режимах резания
(80)
'шт. пер/эк
*р. х. эк
+
1
(81)
н
Применительно к одноинструментной обработке выражения (80)
и (81) могут быть написаны в виде
У^шт. пёр)н. п
(80а)
1 *р. н. л.
191
\ шт.
(81а)
1.иЕ
При решении задачи о выборе режимов резания в ряде случаев
необходимо знать абсолютную величину, на которую повышается
себестоимость операции и уменьшается штучное время при переходе
от экономических режимов резания к режимам наибольшей производительности, т. е. величины Д
(
С пер \
)
1
( С пер \
~ Ё ~ ) н .п ~ \~ Ё ~ |
С пе р \
ЭК
(А —
д .
И Л »шт. пер'
/
5,
1
1см.Е ) V
*• «
(х—
но
8 _ \т
т
1
где т = — , тогда
Щ^пер
1
Ё~~ ^
| Г Г 1с
м е
) 1Р
*' п
[I -
1 ( 1+
1сиЕ )
1р- » Щ
Производя соответствующие преобразования, получим окончад (СП
?р\
тельное выражение
<8 2 >
86
Аналогично
■р. н. п
к—
откуда
(83)
Оценка абсолютных величин Д ( - т р ) и Л(/шт.),\„ер в каждом кон­
кретном случае, как будет показано при анализе кривых произво­
дительности и себестоимости обработки, позволяет более правильно
выбрать режимы резания.
Из рассмотренных зависимостей для определения Тр зк и Тр „ „,
как при одноинструментной, так и при многоинструментной обра­
ботке, следует, что экономическая стойкость инструмента выше стой5
кости наибольшей производительности на величину (р — 1)
,
Соответственно экономические скорости резания всегда будут ниже
скоростей наибольшей производительности, а их отношение для
любого инструмента наладки может быть выражено зависимостью
(84)
Отсюда следует, что чем выше расходы на эксплуатацию инстру­
мента 5 (более дорогой инструмент), чем ниже заработная плата
станочника й себестоимость эксплуатации станка Е (дешевое обору­
дование), чем меньше время смены и подналадки инструмента 1СЯ
и показатель степени при скорости резания в формуле стойкости р,
тем больше разница между экономической скоростью резания и
скоростью наибольшей производительности. Наоборот, при работе
дешёвым инструментом на дорогом оборудовании при достаточно
высоких значениях 11 и 1СМ разница между скоростями V',,' и V" п
незначительна, т. е. значения экономических скоростей резания при­
ближаются к скоростям наибольшей производительности.
Однако в практике обработки металлов резанием разница между
уак и 1/, , в ряде случаев достигает весьма значительной величины.
Так, при работе на одноинструментных станках эта разница соста­
вляет для быстрорежущих резцов 15°/0, для резцов, оснащенных
твердым сплавом, 35—40°/0, для торцовых фрез со вставными ножами
87
соответственно 45 и 95°/0, а для червячных фрез из быстрорежущей
стали для валиков шлицевых соединений она достигает уже 370% .
Таким образом, далеко небезразлично, на каких режимах реза­
ния — на так называемых экономических режимах или режимах
наибольшей производительности, или каких-либо промежуточных
наиболее выгодно в данных конкретных условиях обрабатывать
заготовку.
В принципе нужно считать более правильным, когда в качестве
критерия для выбора режимов резания принимается минимальная
себестоимость обработки, а не максимальная производительность
станка. Такой подход к назначению режимов резания оправдывается
тем, что себестоимость, учитывающая затраты не только живого,
но и овеществленного труда, является более полным показателем,
характеризующим производительность труда, в то время как про­
изводительность станка, учитывающая только труд, затраченный не­
посредственно на данном рабочем месте, является лишь частным по­
казателем производительности труда.
Однако существующая методика определения экономических режи­
мов резания страдает рядом недостатков, которые часто настолько
искажают результаты расчетов, что полученные режимы резания не
имеют ничего общего с действительно экономическими режимами.
Основным из этих недостатков является то, что при определении
Так исходят из минимальной себестоимости отдельной операции,
хотя с экономической стороны определяющим является себестои­
мость продукции, выпускаемой участком, цехом или предприятием
в целом, а не себестоимость отдельной операции, так как снижение
или повышение себестоимости обработки на отдельных операциях
за счет изменения режимов резания еще не означает снижение или
повышение себестоимости выпускаемой участком, цехом, пред­
приятием продукции.
Другим не менее важным недостатком существующей методики
определения так называемых экономических режимов резания
является принципиально неправильное распределение накладных
расходов пропорционально заработной плате станочника, а не отне­
сение каждого вида расходов по прямому назначению. Такой метод
распределения накладных расходов приводит к занижению экономи­
ческих режимов резания при обработке на более совершенном, высо­
копроизводительном оборудовании и к их завышению при работе
на менее совершенных, малопроизводительных станках. Основным же
недостатком методики выбора режимов резания, исходя из наи­
большей производительности станка, является то, что в ней не учи­
тываются затраты овеществленного труда [и затраты, связанные
с переточкой инструмента.
Кроме того, увеличение съема деталей с того или иного станка не
обязательно приводит к увеличению выпуска участка, цеха, пред­
приятия. Так, если станок или группа станков данного типа загру­
жены по времени неполностью даже при сравнительно низких режи­
мах резания, то увеличение режимов на этом станке до режимов
наибольшей производительности вызовет лишь уменьшение загру­
жен ноет и данного станка и повышенный расход инструментов, а не
увеличение выпуска участком, цехом, предприятием в целом
Тем более это относится к мел имитирующим станкам, установленным
в поточных линиях.
Отмеченные недостатки методики назначения режимов резания
приводят к тому, что подсчитанные по этим формулам режимы (осо­
бенно при одноинструментной обработке) часто не будут наивыгод­
нейшими ни по экономичности, ни по производительности выпускае­
мой продукции участком, цехом, предприятием в целом. П о э т о м у
указанные формулы практически могут быть использованы и давать
более или менее правильные результаты только в том случае, когда
йри назначении режимов резания станок или операция рассматри­
ваются не изолированно. В этом случае режимы резания, подсчи­
танные но указанным формулам, действительно будут паивыгоднепшими для данных условий обработки или близкими к ним. Наоборот,
при рассмотрении станка или операции изолированно, в отрыве от
цеха, предприятия, в котором он работает, и без учета конкретных
условий его работы режимы резания, рассчитанные по этим форму­
лам, будут чисто условными величинами, в большинстве случаев
ничего общего ненмеющими с наивыгодненшими режимами резания
для данной обработки заготовки.
Однако установить математическую зависимость влияния режи­
мов резания на себестоимость не только рассматриваемой операции,
а продукции, выпускаемой участком, цехом, тем более предприятием
в целом, практически очень трудно. Не меньшие трудности пред­
ставляет и нахождение математической зависимости от режимов ре­
зания производительности всех станков данного участка, цеха, а
тем более различных цехов предприятия при независимой их работе.
Поэтому в дальнейших рассуждениях ограничимся только общими
указаниями, которые необходимо учитывать при назначении режимов
резания как для одноинструментной, так и многоинструментной
обработки по формулам (36) —(39).
Рассмотрим в более общем виде влияние скорости резания и
условий обработки на себестоимость операции и производительность
станка.
При выбранных значениях глубины резания / и подачи 5 повы­
шение скорости резания, с одной стороны, снижает себестоимость
обработки за счет сокращения пропорциональных времени непосред­
ственной обработки элементов себестоимости операции и увеличи­
вает производительность станка за счет сокращения времени непо­
средственной обработки / с другой стороны, по мере повышения
скорости резания уменьшается стойкость режущего инструмента, а
обратно пропорциональные периоду стойкости режущего инстру­
мента составляющие себестоимости и простои станка, сопряженные
со сменой и подналадкой инструмента, увеличиваются, что приводит
к повышению себестоимости обработки и снижению производитель­
ности станка.
Следовательно, снижение себестоимости обработки и увеличение
производительности станка происходят только до определенного
89
предела повышения скорости резания, после которого себестоимость
обработки начинает увеличиваться, а производительность умень­
шаться.
Зависимость производительности станка и себестоимости обра­
ботки от режимов резания при различных начальных условиях пока­
зана на фиг. 47—52.
Для построения кривых производительности и себестоимости
обработки в функции режимов резания выразим соответствующие
величины через фактор изменения скорости X . Известно, что если при
некоторой исходной скорости резания о0 стойкость инструмента
в минутах резания обозначить через Т0, а технологическую произ­
водительность станка через К0 — —, то при любой другой скорости
*ОР
резания о = V0X стойкость инструмента и технологическая произво­
дительность станка будут выражаться зависимостями
Т — Тп
1
и К = КпХ.
Тогда, производя соответствующие преобразования выражений (16)
и (70) и подставляя в них вместо К и Т их значения, получим выра­
жения соответственно фактической производительности станка и
себестоимости обработки при любых значениях скорости резания:
Ш
Ф
(85)
2
С — 1
шт к 0х
(см I + Ш
•
X1*'
(86)
1 0Р I
где 1е — сумма внецикловых затрат времени за вычетом затрат на
смену и подналадку инструментов, отнесенная к одному
изделию;
Сшт — сумма пропорциональных штучному времени элементов
себестоимости, выраженных в станкоминутах.
Применительно к одноинструментной обработке уравнения (85)
и (86) принимают вид
Шф —
К°Х
1
(85а)
1 ор
*см + —р~
шт — % V
1 + КоХ (7в + 1е) -|----- =-----X*
(86а)
Так как входящие в формулы (85) и (86) величины 1в и 1е не зави­
сят от режимов резания, то при выбранном технологическом процессе
-обработки заготовки на данном станке определенными инструмен­
тами фактическая производительность и сумма пропорциональных*
90
штучному времени элементов себестоимости являются функцией
только фактора изменения скорости резания X.
Оставляя в уравнениях (85а) и (86а) все величины постоянными,
кроме фактора изменения скорости резания X , получим кривые
зависимости производительности станка П и себестоимости обра­
ботки С от фактора изменения скорости X (скорости резания у ) при
различных значениях суммы времени 1Л+ 1е = 1Х (фиг. 48).
На фиг. 47 кривые Я = Д (X) и С — /2 (X) построены при зна5
чениях /С0 = 0,75 шт/мин., ^ои = 0,3 мин., р = 3,
— 0,1 для
= 3,6 мин. (схема а), 1Х — 1,0 мин. (схема 6) и
= 0 мин.
Ф и г . 47. Кривые производительности П и себестоимости обработки С
в зависимости от режимов резания при К 0— 0,75 шт/мин.; ?ои= 0,3 мин.;
[х = 3;
■5
= 0 .1 для различных значении I .
Щ
Шо
х
(схема в), где 1оа — время смены и подналадки инструментов при
исходных режимах резания, отнесенное к одному обрабатываемому
изделию.
Из анализа кривых следует, что максимальная производитель­
ность станка во всех случаях достигается при одних и тех же режи­
мах резания (значения X). Аналогичное положение и в отношении
минимальной себестоимости обработки С. Однако чем больше сумма
+ 1е-, т. е. чем менее совершенен станок и больше его простои
вследствие внецикловых затрат времени, тем меньше его производи­
тельность и больше себестоимость обработки при одинаковых режи­
мах резания.
Анализ кривых (фиг. 47) также показывает, что при больших
значениях 1Х кривые производительности и себестоимости обработки
более пологи и не имеют ярко выраженных максимума и минимума.
В этом случае даже значительное повышение режимов резания не
дает заметного увеличения фактической производительности станка.
Точно так же изменение режимов резания в интервале от Vэк до „
мало влияет на изменение себестоимости обработки.
Следовательно, в тех случаях, когда время холостых ходов,
вспомогательных операций и внецикловых затрат велико, то основ­
91
ным резервом повышения производительности и снижения себе­
стоимости является' не повышение режимов резания, а сокращение
у казан ны х затрат времени. Наоборот, при малых значениях (х
кривы е производительности и себестоимости более крутые, с резко
выраженными максимумом и минимумом. В этом случае при повы­
шении режимов резания можно получить значительное увеличение
производительности станка.
А налогично, снижение режимов резания от V,, п до уэк дает суще­
ственное уменьшение себестоимости обработки.
Н аконец, из кривых следует, что при больших значениях
производительность станка и себестоимость обработки при эконо­
мических режимах и режимах наибольшей производительности по
абсолютной величине почти не отличаются друг от друга. Наоборот,
/7 г
с
1.0 ■10
Ю
/ 1'°
а)
0.8 ■8
0.6 ■6
ом■и
й
■2
/
\
■
0.8
V
Ом и
X
1.6 го
1
п__
1
0.2 2 /
^
1.2
(Г 7
0.6 6
/7
/ч"*
. ■ ■И*
б)
0.8 8
/
С
ПС
\0 Я
0,5 ■5
0.8 ■8-
с
• 1
\1 1
1
. . . . .1.1
ом 0.8
1.2
0.6■6Щ■5
04 4
| ,
01 2
Л1 1
X
16 2.0
0
ом 0.8 1.2
1,6 2.0
Ф и г . 48. Кривые производительности П и себестоимости обработки С в зависимо„
5
сти от режимов резания при Л0 = 0,75 шт/мин.; (х — 1 мин.; ц = 3: т=у-=0,1 для
различных значений 10и.
при малых значениях щ эта разность составляет значительную
величину. В таких случаях резко повышаются требования к точности
установки режимов резания, ибо даже незначительное отклонение
режимов резания от Vн „ или у9К вправо или влево может привести
к существенному снижению производительности или увеличению
себесотоимости обработки.
На фиг. 48 даны кривые зависимости производительности станка
и себестоимости обработки от режимов резания при /С0 = 0,75 шт/мин.,
мин., [I
для значении времени смены и
3 и - щ , = °подналадки инструментов, при заданной начальной скорости реза­
ния VI) : 1ои — 2 мин. (схема а), щ = 0,3 мин. (схема б) и 1ол —
— О мин. (схема в).
И з кривых на фиг. 48 видно, что чем больше затраты времени на
смену и подналадку инструментов, тем меньше производительность
станка и выше себестоимость обработки при одних и тех же режимах
резания. При этом режимы резания, соответствующие максимальной
92
производительности станка или минимальной себестоимости обра­
ботки, будут тем выше, чем меньше абсолютная величина этих затрат.
Отсюда следует, что наибольшего эффекта увеличения фактической
производительности станка и снижения себестоимости обработки
за счет повышения режимов резания можно достичь только
в том случае, когда применяется более совершенный, высоко­
производительный инструмент, обладающий достаточно высокой
стойкостью, т. е. когда уменьшаются внецикловые затраты вре­
мени 1„.
Особенно это необходимо учитывать при обработке заготовок на
автоматах и полуавтоматах, агрегатных станках и автоматических
линиях, где в результате применения большого числа одновременно
работающих инструментов время непосредственной обработки соста­
вляет незначительную величину, а механизация и автоматизация
процесса обработки значительно сокращают время холостых ходов
и вспомогательных операций. В противном случае инструментные
потери, занимающие большой удельный вес в общем балансе времени
обработки, приведут к резкому снижению фактической произво­
дительности. Поэтому наряду с полной механизацией и автомати­
зацией технологического процесса на автоматических линиях встает
вопрос об автоматизации смены и подналадки инструментов и про­
ведения настройки последних вне машины, а также применение
более совершенных инструментов, обладающих высокой стой­
костью.
При отсутствии затрат времени на смену и подналадку инстру­
ментов производительность станка все время возрастает с увеличе­
нием режимов резания (X). Кривая П = / (X) в этом случае для
конечных значений X максимума не имеет, кривая же себестоимости
5
обработки и при 1ои = 0 имеет минимум, так как величина
ф О,
причем по мере возрастания величины затрат времени на смену и
подналадку инструментов кривые производительности станка и себе­
стоимости обработки становятся все более и более крутыми, с более
ярко выраженными соответственно максимумом и минимумом.
В этом случае незначительные отклонения в ту или иную сторону
режимов резания от Хгаах или Хт1п приводят к значительному сни­
жению производительности станка и повышению себестоимости обра­
ботки; при малых же значениях 1оа отклонения выбранных режимов
резания как от максимальных, так и от экономических не оказывают
существенного влияния ни на снижение производительности, ни на
повышение себестоимости обработки.
Наконец, из анализа кривых на фиг. 48 следует, что чем больше
время затрат на смену и подналадку инструментов, тем меньше раз­
ница между величинами экономических режимов резания и режимов
максимальной производительности. Эта разница возрастает по мере
сокращения времени смены и подналадки инструментов 1ои, дости­
гая своего наибольшего значения при 1ои = 0 .
Зависимости производительности станка и себестоимости обра­
ботки от режимов резания при щ — 0,3 мин., 1Х — 1 мин., р- — 3
93
и -==- — 0 , 1 для различных первоначальных значений технологи­
ческой производительности /Со представлены на фиг. 49. /Со =
= 5 шт/мин. (схема а), /С0 = 0,75 шт/мин. (схема 6) и К0 =
0,25 шт/мин. (схема в).
Кривые производительности П = Д (X ) и себестоимости С == ^ (Х )
показывают, что для станков с большими значениями технологической
производительности значения Х тах и Х т1п меньше, чем для станков
с малыми значениями /С0, для которых, следовательно, при прочих
Ф и г . 49. Кривые производительности Я и себестоимости обработки С в зависимости
5
от режимов резания при 10и — 0,3 мин.; (х — 1 мин.; ц == 3; -~ г г = 0 ,1 для различ-
С1 о
ных значений
/С0.
равных условиях можно допустить более высокий режим, причем по
мере повышения /С0 абсолютная величина производительности
станка возрастает, а себестоимость обработки уменьшается при одних
и тех же режимах резания.
Из анализа кривых также следует, что разница между экономи­
ческими режимами и режимами наибольшей производительности
возрастает с уменьшением технологической производительности
станка /С0На фиг. 50 приведены кривые зависимости производительности
станка и себестоимости обработки от режимов резания при постоян­
ных значениях /С0 = 0,75 шт/мин.; ^оп — 0,3 мин.: 1Х = 1 мин.;
5
= 0 ,1 и различных значениях показателя р — 2 (схема а),
Н- = 4 (схема б) и ^ = 8 (схема в).
Анализ кривых показывает, что чем большие значения показа­
телей стойкости имеют инструменты, тем более крутые с ярко выра­
женным максимумом и минимумом кривые производительности и
себестоимости обработки. В этом случае даже незначительное увели94
чение скорости резания приводит к резкому возрастанию внецикловых затрат
а также снижению производительности станка и
повышению себестоимости обработки по сравнению с их экстремаль­
ными значениями. Поэтому в станках, имеющих рабочие инстру­
менты с большими показателями стойкости, повышение режимов
резания должно производиться очень осторожно, так как в против­
ном случае может получиться не увеличение, а снижение произво­
дительности станка при усиленном износе режущих инструментов
и значительном повышении себестоимости обработки.
Ф и г . 50. Кривые производительности П и себестоимости обработки С в зависимо­
сти от режимов резания при Ко — 0,75 шт/мин.; (0а — 0,3 мин.; %
я = 1 мин.;
5
Р Т •— 0,1 для различных значении ц.
ь* о
Кривые производительности и себестоимости также показывают,
что разница между экономическими режимами и режимами наиболь­
шей производительности при больших значениях показателей стой­
кости инструментов будет значительно меньшей, чем при малых
значениях ц, причем значения режимов резания, обеспечивающих
наибольшую производительность станка и наименьшую себестоимость
обработки, будут тем больше, чем меньше показатели стойкости
инструментов.
Наконец, из анализа кривых следует, что абсолютная величина
производительности и себестоимости обработки при режимах реза­
ния, обеспечивающих их экстремальные значения, при изменении
показателей стойкости инструментов р даже в широких пределах
почти не изменяется, хотя и имеет некоторое повышение П и сниже­
ние С по мере перехода от обработки инструментами с высокими зна­
чениями показателей стойкости «■ к инструментам с малыми зна­
чениями р.
Кривые производительности станка и себестоимости обработки
в функции изменения режимов резания при /Со = 0,75 шт/мин.,
'
5
1оа — 0,3 мин., 1Х = 1 мин. и р = 3 для различных значений -==приведены на фиг. 51.
95
Из фиг. 51 следует, что при больших значениях -таг- кривые
себестоимости более крутые, с резко выраженным минимумом, при­
чем значение Х ш,п получается при более низких режимах резания,
чем при малых значениях величины
, абсолютная же величина
себестоимости обработки при одних и тех же режимах резания будет
тем меньше, чем меньше значение
.
СТА
личны х
5
значении —
*
.
Производительность станка в этом случае для всех значений
выражается одной и той же кривой, и ее максимальное значение
получается при тех же режимах резания, что и минимальное значе­
ние себестоимости обработки, когда
= 0, причем разница между
режимами резания, обеспечивающими наибольшую производитель­
ность станка, и режимами, при которых получается наименьшая
себестоимость обработки, будет тем больше, чем больше значение
величины -==-.
96
Наконец, на фиг. 52 изображены кривые производительности
станка в функции изменения режимов резания при различных зна­
чениях /С0, 1Х и 1оа при V — 3.
Кривые показывают, что наибольшего эффекта повышения про­
изводительности станка и его использования можно достичь только
Ф и г . 52. Кривые производительности станка П в зависимо­
сти от режимов резания X при ц = 3 для различных значений
К0, (ои И IX'
при одновременном с повышением режима резания (уменьшением
снижении времени на холостые ходы станка и вспомогательные
операции 1Я, уменьшении внецикловых затрат
и затрат, связан­
ных со сменой и подналадкой инструментов /ц, т. е. при комплекс­
ном решении всех вопросов, связанных с повышением производи­
тельности станка. При этом повышение технологической производи7
Буров и Капустин
3567
97
тельности (уменьшение /р) должно проходить как за счет повышения
режимов резания (применение более совершенного, высокопроиз­
водительного инструмента), так и за счет увеличения количества
одновременно работающих инструментов и одновременно обрабаты­
ваемых заготовок. Сокращение времени холостых ходов и вспомо­
гательных операций должно производиться за счет усовершенство­
вания механизмов станка и более полной механизации и автомати­
зации процесса обработки, т. е. повышения его непрерывности
внутри рабочего цикла станка.
Сокращение внецикловых затрат должно осуществляться при
повышении надежности работы станка, механизации и автомати­
зации удаления стружки и применении автоматических смазочных
устройств.
Наконец, сокращение простоев станка, вызываемых сменой и
подналадкой инструментов, должно проводиться настройкой ин­
струмента вне станка и автоматизацией его замены, а также более
широким внедрением активных средств контроля, позволяющих про­
изводить подналадку инструментов автоматически, без остановки
станка. При этом количество смен инструментов может быть значи­
тельно уменьшено при применении высокостойких инструментов, а
также внедрением принудительной смены инструментов в нерабочее
время.
На основании анализа кривых производительности станка и
себестоимости обработки (см. фиг. 47—52) можно сделать вывод, что
разница между экономическими режимами резания и режимами
наибольшей производительности будет тем меньше, чем выше тех­
нологическая производительность станка /С„, чем больше затраты
времени на смену и подналадку инструментов 1ои, чем больше пока5
затели стоикости инструментов и чем меньше значение величины
.
о
Следовательно, при достаточно высоких значениях величин Ко, 1оа
и 11 , а также при малой величине -тДп1 о практически может быть совпадение значений экономических режимов резания и режимов наиболь­
шей производительности. Наоборот, при малых значениях Ко, 1ои
и ^ и большой величине -р=г
С.1 о разница между экономическими режимами и режимами наибольшей производительности может быть весьма
существенной. Поэтому в таких случаях будет далеко не безразлично,
на каких режимах более целесообразно осуществлять обработку.
Однако указанное положение в целом ряде случаев не будет иметь
столь существенного значения при расчете режимов резания по­
тому, что при малых значениях /Со кривые производительности, а
при малых значениях (ои и ^ кривые производительности и себестои­
мости имеют довольно пологий характер, без резко выраженных
максимума и минимума. Кроме того, пологость указанных кривых
в значительной степени увеличивается при увеличении 1Х.
Пологий характер кривых производительности станка и себе­
стоимости обработки, особенно в интервале между экономическими
98
режимами резания и режимами наибольшей производительности,
позволяет в довольно значительном диапазоне изменять режимы
резания при весьма незначительных как снижении производитель­
ности станка, так и повышении себестоимости обработки^
При расчете режимов резания нельзя правильно выбрать режимы,
исходя только из математического минимума себестоимости или
максимума производительности.
Пользуясь механически математическим анализом, можно огра­
ничиться значением математического минимума себестоимости обра­
ботки, между тем с точки зрения экономической будет выгодно за
счет совершенно незначительного увеличения стоимости обработки
заготовки, учитываемого лишь математически, резко увеличить про­
изводительность станка. По тем же самым соображениям очень часто
невыгодно работать с режимами, соответствующими математическому
максимуму производительности.
Целесообразность отступления от математического максимума и
минимума кривых производительности станка и себестоимости обра­
ботки объясняется еще и тем, что при построении указанных кривых
рассматривалась производительность изолированного станка и себе­
стоимость изолированной операции. Рассмотрение же изолирован­
ного станка и изолированной операции при назначении режимов
резания, как было показано выше, приводит к существенным откло­
нениям рассчитанных режимов от наивыгоднейших как с точки
зрения производительности станка, так и с точки зрения себестои­
мости обработки.
В целях устранения отмеченного недостатка методики назна­
чения режимов резания, исходя из минимальной себестоимости
отдельной операции, Р. И. Хисин (19] рекомендует проводить кор­
ректировку периода стойкости инструмента, рассчитанного по фор­
муле (36) для условий работы участка, цеха в целом.
Сущность корректировки периода стойкости режущего инстру­
мента применительно к условиям работы участка, цеха заключается
в следующем: по формуле Тэк = (ц — 1)
рассчитывается
для каждого станка участка, цеха период стойкости режущего ин­
струмента. Затем определяется количественное выражение раз­
ности Л между экономией в затратах в связи с общим повышением
загрузки недогруженных станков, с одной стороны, и дополнитель­
ными затратами по лимитирующим станкам благодаря повышению
на них скоростей резания (снижению периодов стойкости инстру­
мента) — с другой. Далее строится график изменения себестоимости
обработки по участку, цеху в целом в зависимости от периода
стойкости инструмента на лимитирующем станке и величины ука­
занной выше разности Д (фиг. 53).
При этом, как указывает Р. И. Хисин 1191, путем уменьшения
расчетного периода стойкости инструмента Т при соответствующем
увеличении скорости резания можно достичь наивыгоднейших их
значений, при которых себестоимость обработки по участку, цеху
в целом оказывается наименьшей.
7*
99
Следовательно, в каждом случае нужно стремиться использовать
лимитирующие станки при наивыгоднейшем периоде стойкости ин­
струмента, который ниже расчетной его величины, установленной
для изолированно рассматриваемой операции. Ограничением этого
периода стойкости (нижним пределом) в каждом отдельном слу­
чае может явиться штучная производительность лимитирующего
станка, максимальное значение которой соответствует стойкости
наибольшей производительности, определяемой по известной фор­
муле Тн п — (}1 — 1) 1СМ. Соответственно этому определяется мини­
мальное значение коэффициента К ТвЛп, на который следует умно-
Ф и г. 53. Изменение себестоимости обработки по участку
в целом ТРпер в зависимости от режимов резания X
инструмента на лимитирующем станке и величины раз­
ности Д.
жать период стоикости режущего инструмента лимитирующего станка
для получения его наивыгоднейшего значения:
(И
1) к
(ц — 1 ) ^ 1см +
I,
(87)
^сл + ‘
Нетрудно видеть, что скорректированные режимы резания даже
в пределах данного участка будут более близкими к действительно
экономическим, чем режимы, подсчитанные для изолированной опе­
рации без учета конкретных условий участка, цеха. При этом сле­
дует отметить что скорректированные режимы резания всегда будут
находиться между так называемым экономическими режимами
и режимами наибольшей производительности.
По тем же самым соображениям проф. Г. А. Шаумян [201 реко­
мендует работать на так называемых оптимальных режимах резания,
которые, по мнению автора, должны обеспечить высокую произво­
дительность станка и сокращение непроизводительного расхода ин­
струмента за счет незначительного отклонения от максимальной
производительности станка, а не на режимах, соответствующих
минимальной себестоимости отдельной операции или максималь100
нои производительности изолированного станка на данной опе*
рации.
Оставляя в основе определения оптимальных режимов резания
наибольшую производительность станка, проф. Шаумян вводит поня­
тие о коэффициенте резерва производительности по режимам реза" ф тах
гг
ния <рг 0„т = п ------ . При этом значение <рголт следует определять,
Чф >гт
как указывает автор, исходя из наибольшей производительности
труда по всему предприятию с учетом той доли расхода, которую
занимает инструмент в общей стоимости выпускаемой предприятием
продукции. Для определения численных значений <р ппт приво­
дится график зависимости коэффициента Чхопт от удельного веса
расхода инструмента а °/0 при различных значениях р. и /(7, (20 ].
Проф. Г. А. Шаумян рекомендует значения коэффициента 9 Г0,т
принимать в пределах от 1,03 до 1,12, учитывая при этом, что в каж­
дом случае необходимо производить корректировку
последовательной проверки фактических значений.
Согласно уравнению производительности (85а), принимая Х п
— 1 и соответствующее значение К, получим
ф тах
I + К((» + /*) ■
и- —
КХопт
ф опт
I + К Х опт (/6 + 1е) + “ _ | Х опт
тогда
К
1 4 - К Х опт (Са + *«) + —------г * о „ т
— ------------- г------------------------
кхопт|^1
I
к (и + ^е) + ~ | ^
I
-
(88)
Решая относительно Х опт, уравнение (88) может быть представ­
лено в виде
1 + Т -Ч К т
Х 0пт -= -------------------- ---------------------- — •
(.’Рх опт
(89)
1) К И в + ^е) "Ь *Рл
Выражение (89) неудобно для пользования, так как в правую
часть входит искомая величина ХоПт и, следовательно, Х опт может
быть определено только методом подстановок. Поэтому для опреде­
ления Х 0пт при 1*. > 2 проф. Г. А. Шаумян рекомендует прибли­
женную формулу
Х ° пт =
( Ч х о п т - Ъ М Ц е ^ *е) г 3] + 1 »
(9 0 )
которая получена им на основании анализа кривых производитель­
ности.
101
Практически, поскольку режимы резания рассчитываются при
произвольно выбранных (любых) исходных скорости у0 и стой­
кости Т0, в большинстве случаев Хтах Ф 1. В этих случаях необ­
ходимо пользоваться формулой
у
______________ ^тах_____________
/п 1 \
опт
{*?х опт — 1) [Ло (*в + 1е) Х тах + 3]
1 *
Определив значение фактора изменения скорости Х опт, подсчи­
тывается величина оптимальной скорости Vопт'.
^ опт ~~~
опт*
где о0 — произвольно выбранная начальная скорость резания.
При необходимости определения значения оптимальной стой­
кости при одноинструментной работе проф. Г. А. Шаумян реко­
мендует формулу
П . . = ( е - 1)<«. { ( 9 , . . . -
1) 1 К ( / , + <,) + 31 + 1 ) '.
(92)
Стойкость режущего инструмента, рассчитанная по уравне­
нию (92), будет выше стойкости наибольшей производительности,
так как Чхоят > 1 .
Так, например, при р = 8 , 1ГМ= 2 мин.*и 1в + 1е = *р, т. е.
/ ( ( / , + (е) = 1 и чХ0ПФ = 1,06, оптимальное значение периода
стойкости инструмента составляет
Т'опт = (8 - 1) 2; [(1,06 — 1) (1 + 3) + I ]8 = 79 мин.,
в то время как период стойкости, соответствующий наибольшей
производительности станка,
Т„. п
= (М- 1) *ем | (8 — 1 ) 2 = 14 мин.
В данном случае стойкость режущего инструмента при оптималь­
ных режимах увеличилась в 5,65 раза по сравнению со стойкостью
наибольшей производительности, а скорость резания Vопт по срав­
нению со скоростью резания максимальной производительности
уменьшилась в 1,24 раза, т. е. только на 24%. Если при этом принять
(р = 1Л+ 1е — 1 мин., то максимальная теоретическая произво­
дительность составит ПТтах = 0,467 шт/мин. и оптимальная ПТ опт —
= 0,442 шт/мин.
Иначе говоря, при уменьшении скорости резания в 1,24 раза
(на 24%) теоретическая производительность станка уменьшилась
только на 5,5%, а стойкость инструмента увеличилась в 5,65 раза,
т, е. на 465%.
Таким образом, при весьма незначительном снижении произво­
дительности станка можно добиться резкого сокращения непроизво­
дительного расхода инструмента.
р Введение понятия об оптимальных режимах резания, как ука­
зывает проф. Г. А. Шаумян, не исключает возможности в отдельных
*
102
случаях работать и на режимах максимальной производительности,
потому что при ухопт = 1 оптимальными режимами резания будут
режимы максимальной производительности.
Определяя оптимальные режимы резания, проф. Г. А. Шаумян
по существу корректирует режимы наибольшей производительности
с учетом удельного веса расходов на инструмент в общей стоимости
выпускаемой предприятием продукции и отношения суммы времен
(в и 1е к времени непосредственной обработки /р.
В принципе такой подход можно считать вполне приемлемым,
потому что при корректировке режимов резания с учетом конкрет­
ных условий работы участка, цеха можно идти либо от режимов,
соответствующих минимальной себестоимости операции, в сторону
их увеличения (приближения к режимам наибольшей производи­
тельности), как это делает Р. И. Хисин, либо от режимов наиболь­
шей производительности в сторону их уменьшения (приближения
к так называемым экономическим режимам резания), как это делает
проф. Г. А. Шаумян.
Рассмотренные методы корректировки режимов резания лишний
раз подтверждают выводы из анализа кривых производительности
станка и себестоимости обработки, что действительно наивыгодней­
шими режимами в большинстве случаев будут являться не режимы,
соответствующие математическому максимуму кривых производи­
тельности или минимуму кривых себестоимости, построенных при­
менительно к изолированно рассматриваемым станку и операции,
а режимы, находящиеся в интервале между
„ и уэк. Этот интервал
будет тем меньше, чем больше величины /С0, 10а, Н- и меньше велиС
чина
, а также чем больше технологических переходов и операс, 1о
ций одновременно выполняется на данном станке.
Последнее положение относится главным образом к многоинструментным, многопозиционным станкам и автоматическим линиям.
Глава
IV
М Е Х А Н И ЗА Ц И Я И АВТО М АТИ ЗАЦ ИЯ ПРОЦЕССА
О БРА БО Т К И И П РО И ЗВ О Д И ТЕЛ ЬН О СТЬ М А Ш И Н Ы
Применение высокопроизводительных инструментов и методов
обработки скоростных и силовых режимов резания приводит к сокра­
щению времени непосредственной обработки /р, однако полностью
не решает вопроса повышения производительности рабочих мадшн,
так как вспомогательное время остается без изменения или сокра­
щается незначительно. Такое положение приводит к недопустимо
большому разрыву между временем непосредственной обработки
и вспомогательным временем.
В рабочих машинах, особенно с неавтоматизированным рабочим
циклом, затраты времени на вспомогательные операции и холостые
ходы часто значительно превышают время непосредственной обра­
ботки и составляют в машиностроении в среднем от 40 до 70%, а в при­
боростроении до 80% общего времени обработки [13].
Средние значения основных видов затрат времени при обработке
на токарных, револьверных, радиально-сверлильных станках, одно­
шпиндельных и многошпиндельных полуавтоматах по данным ЭНИМС
приведены в табл. 3.
Из таблицы видно, что вспомогательное время занимает значи­
тельный удельный вес, особенно при работе на токарных станках,
обладающих низкой степенью автоматизации. Даже в условиях
крупносерийного производства с достаточно стабильным технологи­
ческим процессом при работе на токарных станках больше половины
времени затрачивается непроизводительно. В условиях же индиви­
дуального производства удельный вес машинного времени еще более
низкий и составляет всего только 20 %.
Несколько лучшее соотношение 1р и 1в на револьверных станках
и полуавтоматах объясняется наличием в этих станках механизи­
рующих и автоматизирующих устройств.
Большой удельный вес вспомогательного времени объясняется
тем, что при работе на токарных, револьверных и радиально-свер­
лильных станках все элементы вспомогательного времени выпол­
няются вручную. Даже при работе на токарных многорезцовых одно­
шпиндельных полуавтоматах ручные элементы в общей сумме вспо104
•
Таблица 3
Затраты времени при обработке деталей на токарных, револьверных, радиально-гверли льн ых станках, токарных многорезцовых,
одношпиндельных и токарных вертикальных мнэгошпин дельных полуавтоматах (по данным ЭНИМС)
Токарные
ста нк н
Виды затрат времени
Токарные много­
резцовые одно­
шпиндельные
полуавтоматы
Радиально­
сверлильные
станки
Револьверные
станки
Токарные верти­
кальные много­
шпиндельные
полуавтоматы
мелкосе- 1
рийном
,
крупно­
серийном !
60,8
72,4 20,4—22,1 39,6—46,4 52—62 47,7—48,9 56,5—57,8 40,3-48.3 44,4—53
Вспомогательное время
30,1 28,3 20,6 24,9
19,1
18,1 16,4— 17,4 17,2— 17,6 17,5-19 20,5—24,4 17,9—22,8 14,6—17,9 13,7— 16,5
| Время технического об­
служивания рабочего
места .............................
6,5
5.4
4.1
Затраты времени по о р ­
ганизационным и о р ­
ганизационно-техниче­
ским причинам . . . 24,5 18,6 18,8
10,5—12
20
15,1
7,4—8,1
4,0—5,2 23,1—25
6,2 21,5—27,3 16,5—23,6 8,4-19,2 4,5—5,5
массовом
20,6 36,3 47,5 45,2
10,2— 11,4 5,1—6,6 2,2—1,8
крупно­
серийном
Машинное время . . . .
3,3 25,4—27
массовом
5,0
крупно­
серийном
9.9
крупно­
серийном
9
индиви­
дуальном
18,3 11.4
массовом
1 мелкосе­
рийном
Подготовительно-заклю­
чительное время . . .
мелкосе­
рийном
круп но­
серийном
индиви­
дуальном
Затраты рабочего времени в °/о к штучному времени в производстве
0,3—1,2
0,9—1,2
0,9—1,3
16,1— 18,3 32,8—34,5 28—30,6
3 ,5 -4 ,5
6,9—7,7
5,9—7,4
могательного времени занимают от 55 до 70% , машинное ж е вспомо­
гательное время составляет всего 30—45%, и только при работе на
вертикальных многошпиндельных полуавтоматах машинное выпол­
нение вспомогательных операций составляет от 52 до 67% на полу­
автоматах последовательного действия и от 62 до 77% на полуавто­
матах непрерывного действия.
В обувной промышленности производительное использование
оборудования еще более низкое. Так, по данным фабрики «Буревест­
ник» производительное использование отдельных машин на операции
«Накладка подошв» составляет 12,5%, на операции «Прикрепление
стелек» 5,8% , а пресс для прибивки каблуков гвоздями произво­
дительно используется лишь на 1,6%.
Практика эксплуатации машин показывает, что основным напра­
влением по сокращению вспомогательного времени является меха­
низация и автоматизация процесса обработки. Так, например,
эффективность механизации и автоматизации подачи заготовок
(полос и лент) при штамповке можно проиллюстрировать данными,
приведенными в табл. 4.
Таблица 4
Значения штучного времени при штамповке с автоматической и ручной
подачей полосы [14]
Ш аг в мм
Н аим енование прессов
20
30
40
50
75
100
125
150
Ш тучное врем я в сек.
С автоматической пода­
чей ленты..................
С автоматической пода­
чей полосы ...............
С ручной подачей по­
лосы .................. ... .
0,42
0,44
0,46
0,48
0,51
0,55
0,64
0,72
0,48
0.5
0,55
0,6
0,68
0,82
-0,0
0,2
1,23
1,27
1,32
1,39
1,58
1,86
2,12
2,48
И з таблицы следует, что автоматизация подачи полосы приводит
к значительному сокращению вспомогательного времени, вследствие
чего производительность пресса повышается в 2—2,5 раза.
Следует отметить, что механизация и автоматизация приводят
к повышению производительности рабочих машин не только за
счет сокращения вспомогательного времени, но и за счет сокра­
щения времени непосредственной обработки. Сокращение времени
непосредственной обработки в этом случае происходит в результате
совершенствования исполнительных механизмов рабочих машин,
а также применения прогрессивных способов обработки, высоко­
производительных инструментов и скоростных режимов, что было бы
невозможно без механизации и автоматизации процесса обработки
изделий.
Под механизацией следует понимать замену ручного способа
выполнения основных операций технологического процесса машин106
ным способом. Основная цель механизации — облегчение труда
рабочего и повышение производительности и степени использования
машин. Однако механизация не исключает полностью из технологи­
ческого процесса ручной труд, так как даже при полной механи­
зации технологического процесса, когда все операции выполняются
при помощи механизмов, необходимо применение ручного труда
по управлению работой этих механизмов. Контроль выполнения
технологического процесса в этом случае также осуществляется
рабочим.
Развитие механизации, направленное на полное исключение из
технологического процесса ручного труда, приводит к автомати­
зации процесса обработки, и лишь тогда, когда машина выполняет
все движения, необходимые для обработки сырого материала, без
помощи рабочего и нуждается лишь в контроле с его стороны, имеем
полную автоматизацию технологического процесса обработки заго­
товки, а рабочая машина в этом случае становится автоматом.
Следовательно, автоматом, как указывает проф. Г. А. Шаумян
[201, называется самоуправляющаяся рабочая машина, которая
при осуществлении технологического процесса самостоятельно про­
изводит как все рабочие, так и все холостые движения цикла и ну­
ждается лишь в контроле со стороны рабочего.
Степень автоматизации машины может быть повышена путем
встраивания в нее наряду с механизмами, полностью исключающими
из технологического процесса ручной труд, механизмов для авто­
матического контроля, регулирования и управления процессом
обработки, т. е. путем комплексной автоматизации технологического
процесса. В этом случае открываются возможности к беспредельному
повышению производительности машины посредством дальнейшего
совершенствования всех ее исполнительных механизмов и приме­
нения наиболее совершенного высокопроизводительного инстру­
мента.
Если из автоматической машины исключить хотя бы один из
исполнительных механизмов, выполняющих вспомогательные эле­
ментарные операции, то автоматический рабочий цикл прерывается
и для повторения его потребуется обязательное вмешательство
рабочего. В таких случаях автоматическая машина, превращается
в полуавтоматическую (полуавтомат).
Проф. Г. А. Шаумян дает следующее определение полуавтомата:
«Полуавтоматом называется машина, работающая с автоматическим
рабочим циклом, для повторения которого требуется вмешательство
рабочего» [201. В полуавтоматических рабочих машинах чаще всего
отсутствует механизм питания, т. е. установка и снятие обрабаты­
ваемых заготовок осуществляются рабочим.
Внедрение в производство автоматизации и механизации техно­
логических процессов наряду с резким увеличением производитель­
ности и степени использования оборудования обеспечивает значи­
тельное повышение качества обработки, сокращение ручного труда,
большую экономию производственных площадей, уменьшение потреб­
ного числа рабочих и снижение себестоимости.
Ю7
Так, производя токарную обработку партии колец шарикопод­
шипников в количестве 10 ООО шт. с темпом выпуска 1800 колец
в смену либо на токарных станках, либо на револьверных станках,
либо на одношпиндельных автоматах, т. е. применяя машины раз­
личной степени автоматизации, потребуется одношпиндельных авто­
матов пять, револьверных станков 28 и токарных станков 44.
На фиг. 54 в относительных единицах в масштабе изображено:
1) рядом с контурами токарного, револьверного станков и одно­
шпиндельного автомата число колец, выпускаемых станком в еди­
ницу времени;
2 ) площади, необходимые для данного выпуска;
3) потребное количество заводских зданий;
4) количество рабочих, необходимых для обеспечения данного
выпуска;
5) выпуск колец, приходящийся на одного рабочего в единицу
времени [20 ].
Такая значительная разница в потребном оборудовании, рабочей
силе, в производственных площадях объясняется тем, что одношпин­
дельные автоматы, револьверные и токарные станки, обладающие
различной степенью автоматизации, имеют неодинаковую произ­
водительность. Так, производительность в штуках в минуту на опе­
рации токарной обработки колец шарикоподшипников соответственно
равна: токарного станка 0.086, револьверного станка 0,134 и одно­
шпиндельного автомата 0,7.
Из приведенных данных видно, что производительность одно­
шпиндельного автомата, обладающего наибольшей степенью авто­
матизации из рассматриваемых типов станков, более чем в 8 раз
выше производительности токарного станка. Если производить ука­
занную обработку на четырехшпиндельном автомате, то время обра­
ботки на данной операции сократится до 0,53 мин., т. е. производи­
тельность четырехшпиндельного автомата будет выше производи­
тельности токарного станка в 22 раза.
По данным Автозавода имени Лихачева, производительность
шести- и восьмишпиндельных вертикальных многорезцовых полу­
автоматов для патронной работы и шести- и 12 -шпиндельных токар­
ных многорезцовых полуавтоматов непрерывного действия для цен­
тровой и патронной работы выше производительности много­
резцовых станков в 5—8 раз, а универсальных токарных в 20—
25 раз.
Теоретическая производительность полуавтомата для затяжки
пяточной части обуви в 12,5 раза выше производительности затяжной
машины.
Не меньшие результаты повышения производительности от при­
менения автоматических машин получаются и в других отраслях
промышленности.
Таким образом, автоматизация технологических процессов обра­
ботки заготовок является могучим средством повышения произво­
дительности рабочих машин,а следовательно, и производительности
труда.
108
шщшша
Ш
:Шайооо ШЩЩШ
00 ОСШ000
оо оо оо ом Ш И Ш
сп) 1=3 с=з Ц
*
*
*
*
*
♦
*
*
*
*
♦
♦
*
*
*
♦
*
*
♦
*
*
□здаоэоь
* ♦
♦ * * ( *
*
♦ ♦ ♦
« * * * *
♦ * * ♦ ♦
*
*
*
*
Ф и г . 54. Потребность в оборудовании, производственных площадях
и рабочей силе при использовании токарных станков, револьверных стан­
ков, одношпиндельных и многошпиндельных автоматов.
Автоматизация технологических процессов наиболее просто ре­
ш ается при создании новых, высокопроизводительных автомати­
зированны х машин — полуавтоматов, автоматов, автоматических
линий, цехов и заводов. О днако проблема автоматизации техноло­
гических процессов механической обработки не может быть решена
исклю чительно путем замены действующего универсального обору­
дования новыми специальными машинами-автоматами. При решении
этой проблемы большое значение приобретает полная или частичная
автом атизация действующего универсального оборудования при его
модернизации.
При проведении автоматизации универсального оборудования
концентрируется внимание на автоматизации однорукояточного
уп равлен ия и переклю чения скоростей; внедрении быстрых холостых
ходов; введении механизмов для работы по упорам, устройств,
управляю щ их циклом, автоматических заж им ов, автоматической
загр у зк и обрабатываемых деталей и т. д.
В зависимости от конкретны х условий работы может быть целе­
сообразным проведение или полной, или частичной автоматизации
универсального оборудования.
Д л я полной автоматизации универсального оборудования необ­
ходимо провести автоматизацию загрузки заготовок; автоматизацию
установки, заж им а и сброса заготовок; автоматизацию холостых
и рабочих ходов машины. П ри частичной автоматизации в первую
очередь подлеж ат автоматизации те элементы, на выполнение кото-
Средние значения затрат вспомогательного времени на установку и снятие детали
деталей (п<
Токарные станки
Наименование элементов вспомогательного
времени
Револьверные
станки
Продолжительност
оператив­ вспомога­ оператив­ вспомога­
ному
тельному
ному
тельному
Установка и снятие деталей
..................
5.5—8
10,4—18,6
4,1
16—24 45,7—60,4
25,8
13,9
Управление ст а н к о м .................................
Контроль размеров обрабатываемых де­
талей . . . . . . . . .
5.3—9,8 15,7—32
3,2
8,1
Замена инструмента .................................
3.6—8.4
1,1
3
* В числителе — для
110
полуавтоматов
7,2—19
последовательного действия,
в
75
знаменателе —
рых затрачивается наибольшая доля вспомогательного вре­
мени или их выполнение связано с затратой больших физических
усилий.
Еще больших результатов в повышении производительности ра­
бочих машин за счет сокращения вспомогательного времени можно
достичь при частичном или полном совмещении по времени холостых
ходов и вспомогательных операций с непосредственной обработкой
заготовок, как это осуществлено в многопозиционных машинах,
автоматических линиях и машинах непрерывного действия. В боль­
шинстве многопозиционных машин и автоматических линий наибо­
лее трудоемкая вспомогательная операция установки и снятия обра­
батываемой детали совмещается по времени с непосредственной
обработкой. Здесь мы имеем частичное совмещение вспомогательного
времени со временем непосредственной обработки. Полное совме­
щение вспомогательного времени со временем непосредственной
обработки имеется в машинах непрерывного действия. Производи­
тельность этих машин определяется исключительно продолжитель­
ностью времени непосредственной обработки.
Производя анализ затрат вспомогательного времени при работе
на различных машинах, можно установить, что основными элементами
этих затрат являются затраты, связанные с установкой и снятием
обрабатываемых деталей, управлением станком, контролем разме­
ров в процессе обработки, с заменой инструмента, что видно из
табл. 5.
Таблица 5
замену инструмента, управление станком и контроль размеров обрабатываемых
данным ЭНИМС)
Радиально-сверлильные
станки
Токарные многорезцовые
одношпиндельные полу­
автоматы
Токарные вертикальные
многошпиндельные полу­
автоматы
в */• к времени
оператив­
ному
вспомога­
тельному
оперативоому
12—18
25,3—38,5
13,7— 18,1
37,2—46
17,1—25,7
33,7—53,6
13,1— 19,1
40,1—62,7
1,2—3,8
3,5—8,9
2,4—3,2
6—8
6,9
12—20
-—
■—
вспомога­
тельному
оперативному
8.3— 10,4*
6,2—6,9
17,74—23.12
20,7—23.75
1.9—2
1.9—2
_
вспомогатель­
ному
26.2—38,5
22,1—33.6
52.42—67.87
62.9—78.2
6—9
5.6— 7.8
—
непрерывного действия.
111
I 1.
установка и с н я ти е о бра ба ты в а ем ы х
И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
за го то во к
машин
Установка, выверка, закрепление и снятие обрабатываемых
деталей в большинстве случаев являются исключительно трудоем­
кими операциями, требующими не только значительных затрат вре­
мени, но и сопряженными с применением больших физических усилий.
По данным проф. И. И. Капустина, время на установку и снятие
заготовок в некоторых машинах обувного производства достигает
величины большей, чем продолжительность непосредственной обра­
ботки (полуавтомат для затяжки пяточной части обуви, машина для
прикрепления стелек, пресс для прибивки каблуков и т. д.).
В металлообрабатывающей промышленности эти затраты также
занимают большой удельный вес и составляют от 20 до 70% для мел­
ких и средних заготовок и от 50 до 70% для крупных по отношению
ко всему вспомогательному времени [13]. Поэтому уменьшение вре­
мени на установку и снятие обрабатываемых заготовок является
одной из важнейших задач повышения производительности машин.
Различают три основных вида установок заготовки на машине:
установка и выверка непосредственно на машине, установка на ма­
шине по разметке и установка в приспособлении.
Установка на машине с выверкой положения — самый несовер­
шенный способ установки и весьма трудоемкий. В ряде случаев
выверка положения заготовки занимает больше времени, чем сама
обработка.
Установка по разметке упрощает и ускоряет установку. Однако
сам процесс разметки является трудоемким.
Более совершенный способ — установка в приспособлении. При
этом способе необходимость разметки или выверки положения
заготовки совершенно отпадает.
Применение как универсальных, так и специальных приспособле­
ний обеспечивает значительное повышение производительности ма­
шины за счет сокращения времени на установку, выверку заготовки
и ее закрепление, совмещения части вспомогательного времени со
временем непосредственной обработки (поворотные приспособления),
сокращения времени непосредственной обработки при увеличении
числа одновременно обрабатываемых заготовок (многоместные при­
способления).
Затраты времени на установку и закрепление заготовок в при­
способлении зависят от конструкции опорных баз в приспособле­
нии, конструкции зажима и числа зажимов. При проектировании
приспособлений необходимо стремиться к тому, чтобы приспособ­
ление имело возможно меньшее число зажимов, а их конструкция
обеспечивала быстрое закрепление и открепление заготовок. Менее
совершенными, требующими большой затраты времени на закрепле­
ние и открепление заготовки в приспособлении, являются винтовые
зажимы, особенно работающие от ключа. Эксцентриковые и плунжер­
ные зажимы являются более совершенными, требующими меньших
затрат.
112
В табл. 6 приведены сравнительные данные времени, затрачи*
ваемого на закрепление заготовок при помощи зажимов различных
конструкций.
Т аблица 6
Сравнительная эффективности действия зажимов приспособлений
Конструкция зажима
Время на
закрепление
детали
в мин.
Среднее
время
в мин.
•/о
эффек­
тивности
...
Плунжерный .........................................................
Эксцентриковый ..................................................
Эксцентриковый с наезжающей планкой . . .
Торцовый эксцентрик ......................................
Винтовой с маховиком, звездочкой или штур­
валом .................................................................
Винтовой с гайкой и к л ю ч о м .......................
Тиски или кулачковый патрон .......................
0.01—0,02
0.01—0.03
0,01—0.07
0.02—0.07
0.014
0,020
0,027
0,033
100
70
52
43
0,02—0,07
0,05—0.22
0,1—0,3
0.046
0,130
0,175
30
10
8
Из приведенной таблицы видно, что разница во времени закреп­
ления при применении различных зажимных устройств может дохо­
дить до 12,5 раза.
Значительное сокращение времени закрепления и открепления
заготовки получается при концентрации управления всеми зажимами
от одного винта, эксцентрика или рукоятки.
Винтовые, эксцентриковые и плунжерные зажимы относятся
к ручным зажимным механизмам. Время закрепления и открепле­
ния детали при таких зажимах составляет относительно большую
величину. Кроме того, эти механизмы не могут обеспечить одинако­
вого усилия зажима обрабатываемой заготовки в приспособлении,
а в ряде случаев требуют приложения больших усилий, что приводит
к утомляемости рабочего.
Значительно более совершенными и быстродействующими зажим­
ными устройствами являются пневматические, гидравлические и элек­
трические зажимы, что видно из табл. 7.
Наряду с незначительным временем закрепления и открепления
заготовки эти механизмы обеспечивают постоянное усилие зажима,
величина которого не меняется в течение всей обработки, а также
освобождают рабочего от применения физических усилий при закреп­
лении в приспособлении.
Практика эксплуатации высокопроизводительных приспособле­
ний показала, что применение приспособлений с пневматическими,
гидравлическими и электрическими зажимными устройствами позво­
ляет сократить вспомогательное время в 2—3 раза.
Таким образом, переход от приспособления с зажимами, действую­
щими при помощи винтов и гаек, к эксцентриковым, плунжерным
и другим быстрозажимным устройствам, и, наконец, применение
пневматических, электрических и гидравлических зажимов позво8
Буров и Капустин
3567
1 13
Таблица 7
Продолжительность закрепления и открепления заготовки при
обработке на вертикальных многошпиндельных полуавтоматах
по данным ЭНИМС
Наименование приемов
Наименование приспособления
Закрепить
деталь
Открепить
деталь
Продолжительность в сек.
Патроны с пневмозажимом
Патроны с гидрозажимом .
Трех кулачковый обыкновенный патрон
диаметром до 250 мм . .
То же диаметром до 500 мм
Специальный трехкулачковый патрон
диаметром до 500 мм
То же диаметром до 750 мм
1.5—2,5
2,5—3,5
1.5—2.5
2,5—3,5
2—6
6,5-10
2—5
5—8,5
11,5—14
14,3—20
9—13
14—19
ляю т создать высокопроизводительные приспособления и получить
значительный эффект сокращ ения вспомогательного времени, повы­
шения производительности и степени использования оборудования,
а такж е улучш ение условий работы, т. е. уменьшение утомляемости
рабочего.
Н ар яд у с быстродействующими высокопроизводительными при­
способлениями широкое применение находят поворотные приспо­
собления, позволяю щ ие установку и снятие обрабатываемых заго­
товок совмещать по времени с непосредственной обработкой, в р езул ь­
тате чего получается значительный эффект повышения производи­
тельности и степени использования оборудования.
Вполне очевидно, что чем больше применяется приспособлений
и чем совершеннее их конструкция, тем выше производительность
и лучш е качество обработки.
Н о несмотря на исклю чительно высокую эффективность приме­
нения приспособлений, последние не решают полностью вопроса
повышения производительности и степени использования оборудо­
ван ия, а главное — исклю чения из технологического процесса руч­
ного труда.
Т олько автоматизация установки, закреп лен ия, открепления
и снятия обрабатываемых заготовок позволяет полностью исключить
ручной труд из технологического процесса и тем самым создать усло­
вия для дальнейш его повышения производительности машин.
А втоматизация загр у зк и , установки и закрепления заготовок
требует введения в неавтоматизированную машину дополнитель­
ных исполнительных механизмов — механизма питания и механизма
заж им а, которые, я в л яя сь целевыми механизмами машины, обычно
позволяю т превратить ее из полуавтоматической машины в автома­
тическую .
1И
Конструкция механизмов питания в значительной мере опреде­
ляется видом заготовки. Конструкция же зажимных механизмов
тесно связана не только с видом заготовки, но и с методом питания,
а также с самим технологическим процессом обработки.
В зависимости от вида заготовки различают следующие виды
питания при обработке на автоматических машинах: питание из
бунта, прутковое питание, бункерное питание и магазинное питание.
Питание из бунта применяется в тех случаях, когда в качестве
заготовок, обрабатываемых на машине, используется материал в виде
проволоки, узкой или широкой ленты, свернутый в бунт (катушку).
В процессе обработки подача материала к месту обработки произво­
дится при постепенном его сматывании с катушки. Заправка мате­
риала в этом случае производится вручную только по израсходо­
вании всего бунта. После периодической заправки подача материала
опять осуществляется автоматически.
При прутковом питании в качестве заготовок применяется прут­
ковый, а также ленточный и листовой материал ограниченной длины
(чаще в пределах 1—4 м), вследствие чего периодическая заправка
материала при прутковом питании требуется более частая, чем при
работе из бунта, что приводит к увеличению простоев оборудования.
Поэтому в машинах с прутковым питанием необходимо автоматизи­
ровать и процесс заправки машины прутками.
Бункерное и магазинное питание относится к питанию штучными
заготовками. В машинах с бункерным и магазинным питанием детали
изготовляются из штучных заготовок, которые должны быть соот­
ветствующим образом ориентированы и поданы на место обработки
в необходимом положении. При бункерном питании ориентация
заготовок из общей массы засыпанных в бункер производится авто­
матически специальным питающим устройством. Бункерные питатели
требуют периодической засыпки заготовок в бункер, которая осу­
ществляется вручную по израсходовании бункерного запаса.
При магазинном питании заготовки вручную закладываются
партиями в определенном положении в магазин, откуда автомати­
чески подаются к месту обработки.
Применение бункерных питателей особенно целесообразно при
малом весе и габаритах, простой форме заготовок и относительно
небольшом времени их обработки.
Магазинное питание применяется в тех случаях, когда заготовки
имеют сложное очертание по контуру и их трудно ориентировать
в определенном положении для обработки.
Каждый из указанных видов питания может осуществляться
различными по конструкции механизмами питания. Очевидно, наи­
более рациональной конструкцией механизмов будет такая, при
которой время срабатывания механизма будет наименьшим.
Для заготовок с коротким циклом обработки применение мага­
зинного питания не оправдывается; в этом случае выгоднее приме­
нять бункерное питание, при котором автоматизирована не только
подача заготовок на место обработки, но и ориентация их в требуемом
положении.
115
Зажим является вторым этапом процесса загрузки заготовки
в рабочую позицию. Если механизмы автоматического питания служат
для подвода определенным образом ориентированной заготовки
в рабочую позицию, то механизмы зажима должны обеспечивать
закрепление заготовки в рабочей позиции машины.
В неавтоматизированных машинах механизмы зажима выпол­
няются в виде различных приспособлений, а сам процесс закрепле­
ния осуществляется вручную. В частично автоматизированных
машинах, главным образом в полуавтоматах, функции рабочего сво­
дятся лишь к подаче команды на зажим, сам же процесс зажима про­
исходит автоматически. В автоматических машинах механизм зажима
работает полностью автоматически, без вмешательства рабочего.
Зажимное устройство состоит из двух основных частей: части,
в которой устанавливается и зажимается заготовка (патроны раз­
личных систем, оправки, всевозможные цанговые зажимы, приспо­
собления и т. д.), и части, приводящей в действие зажимное при­
способление и создающей заданное усилие зажима. Механизмы за­
жима бывают механические, пневматические, гидравлические и элек­
тромеханические [15], [18] и [20].
Автоматизация установки, закрепления, открепления и снятия
обрабатываемых заготовок резко повышает производительность ма­
шин. Так, поданным А. Н. Малова [14], применение автоматических
загрузочных устройств в вырубочных прессах позволило повысить
производительность более чем в 4 раза.
Применение автоматических загрузочных устройств для гвоздей,
в прессах для прибивки каблуков увеличивает производительность
более чем в 6 раз [12].
Не менее эффективно применение автоматической загрузки обра­
батываемых заготовок и в машинах других отраслей промышлен­
ности.
§ 2. ЗАТРАТЫ ВРЕМЕНИ ПО УПРАВЛЕНИЮ МАШИНОЙ
И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ
Затраты времени, связанные с управлением машиной, по округ­
ленным данным' ЭНИМС, составляют к вспомогательному времени
по токарным станкам до 60%, по револьверным станкам до 75%,
по радиально-сверлильным1 станкам до 55%, по фрезерным стан­
кам до 28%, по круглошлифовальным станкам до 70%, по тяжелым
расточным станкам до 35% и т. д.
Распределение затрат времени, связанных с управлением ма­
шиной, по отдельным элементам зависит от конструкции машины
и характера выполняемого ею технологического процесса.
При работе на токарных станках затраты •времени на подвод
и отвод резцов & продольном направлении составляют 21% общей
суммы вспомогательного времени; на подвод, отвод, закрепление
и открепление задней бабки 10%; на установку резцов по лимбу 7%;
на изменение числа оборотов и направления вращения шпинделя 6% ;
на включение и выключение вращения шпинделя подачи 5% ; на под­
116
вод и отвод резцов в поперечном направлении 4% и на поворот рез­
цовой головки 4%.
При работе на револьверных станках наибольший удельный
вес занимают затраты времени, связанные с подводом и отводом
суппорта; с откреплением, поворотом и закреплением револьверной
головки; с выключением подачи, с откреплением и поворотом суп­
портов.
При этом продолжительность выполнения элементов по управ­
лению станком с использованием автоматических механизмов в сред­
нем в 1,5 раза меньше по сравнению с выполнением всех приемов
только вручную. Аналогичное положение при обработке деталей
на радиально-сверлильных и тяжелых расточных станках, в кото­
рых продолжительность выполнения элементов по управлению
станком при работе на станках с автоматическим выполнением
отдельных приемов в среднем на 40% меньше, чем при работе на
станках с ручным выполнением всех приемов.
Значительную часть вспомогательного времени составляет время,
затрачиваемое на подвод и установку инструмента на размер. Основ­
ными путями сокращения времени на установку инструмента и изме­
рение при пробных стружках является работа по упорам, работа
по лимбам, работа на настроенных станках.
Наибольшее время затрачивается на установку инструмента на
размер и измерения при работе без упоров, когда требуемые размеры
достигаются путем пробных проходов. Меньше времени затрачи­
вается при работе по упорам, т. е. при отсутствии пробных проходов
при установке резцов на стружку. Наконец, минимальное время
затрачивается на установку инструмента на размер при работе на
настроенных станках, приспособленных для многорезцовой или ре­
вольверной обработки.
Работа по лимбам сокращает время на установку резцов на раз­
мер как в поперечном, так и в продольном направлениях. Эта работа
сложнее работы по упорам и требует большего внимания, но она
требует меньших затрат времени, чем работа по упорам.
Сокращения вспомогательного времени, связанного с управле­
нием станком, достигают сокращением перемещений инструментов
в результате выбора наиболее рациональной последовательности
обработки отдельных поверхностей, применения метода циклич­
ности переходов, использования обратного хода инструментов
и т. д.
Значительных результатов по сокращению времени управления
машиной можно достичь за счет уменьшения числа и концентрации
рукояток или кнопок управления в одном месте, уменьшения усилия
переключения, применения механизмов, позволяющих производить
все включения и переключения без остановки машины, механизации
ручных перемещений инструментов, переключений скоростей и по­
дачи и т. п.
Анализ приведенных в табл. 8 затрат времени позволяет наме­
тить основные направления проведения механизации и автомати­
зации отдельных групп станков.
И7
Таблица 8
Затраты времени на установку инструмента на размер и измерение
при обработке ступенчатого валика и ступенчатой втулки
Вспомогательное
время в мин.
Наименование обрабаты­
ваемой детали и метод
обработки
Штучное
время
в мин.
Всего
Ступенчатый
валик
Обработка в две уста­
новки без применения
упоров .......................
То же в шесть устано­
вок с применением
упоров .......................
То же на настроенном
станке при одновремен­
ной обработке несколь­
кими резцами (много­
резцовая обработка)
Ступенчатая
втулка
Обработка в две уста­
новки без применения
упоров .......................
То же в семь установок
с применением упоров
То же на токарном стан­
ке, приспособленном
для револьверной об­
работки .......................
Время на у станов*
ку инструмента на
размер и измере­
ние в %
В том числе
вспомо­
на установку гатель­
инструмента
ного
на размер и времени
измерение
штучного
времени
8,07
4,4
3,84
87,3
47,5
7,07
3,66
2,46
67,2
34,8
2,34
0,65
0.5
77,0
21,3
22,39
6,47
6,22
92,3
27,7
11,59
3,28
2,17
66,3
18,7
9,28
1.34
0,92
69,9
7,9
Так, для токарных станков объектами механизации и автомати­
зации являются:
а) механизация управления скоростями и подачами;
б) автоматизация точного останова рабочих органов;
в) механизация поворота и фиксации резцовых головок;
г) автоматизация простых циклов для одной или нескольких
ступеней;
д) автоматизация отвода резца при нарезании резьб.
В револьверных станках необходимо автоматизировать:
а) управление скоростями и подачами при повороте револьвер­
ных головок;
б) поворот и фиксацию револьверных головок с поворотом на
заданное число граней в заданном направлении;
Ц8
в) точное выключение рабочих органов;
г) цикл в пределах одного прохода.
Для сверлильных станков должен быть осуществлен следующий
автоматический цикл:
а) быстрый подвод инструмента к заготовке;
б) рабочая подача;
в) быстрый подъем инструмента;
г) останов, необходимый для установки заготовки, затем цикл
автоматически повторяется.
Автоматизация рабочего цикла фрезерных станков обычно заклю­
чается в обеспечении:
1) ускоренного подвода заготовки к инструменту;
2) автоматического переключения с ускоренной подачи на рабо­
чую;
3) автоматического переключения с рабочего хода на обратный;
4) ускоренного обратного хода;
5) автоматической остановки стола в конце рабочего хода.
Практически могут быть автоматизированы все элементы по
управлению станком при его конструировании или проведена частич­
ная автоматизация при модернизации существующего оборудования
ПЬ [2], [7], {15], и [18].
§ 3. А В ТО М А ТИ ЗА Ц И Я К О Н ТРО Л Я РА ЗМ ЕРО В И ЗД Е Л И Я
В П РОЦЕССЕ О Б РА БО Т К И И П РО И ЗВ О Д И Т ЕЛ ЬН О С Т Ь М А Ш И Н Ы
Затраты времени на измерения заготовок в процессе их обра­
ботки составляют значительную часть вспомогательного времени.
Особенно велик удельный вес этих затрат в общем времени обра­
ботки в тех случаях, когда время непосредственной обработки срав­
нительно мало.
Так, по округленным данным ЭНИМС, затраты времени, связан­
ные с контролем размеров заготовок в процессе их обработки, по
отношению к вспомогательному времени при работе на токарных
станках составляют от 15 до 32%, на револьверных станках 8%,
на вертикально-сверлильных станках 10%; на радиально-сверлиль­
ных станках от 3 до 9%, на круглошлифовальных станках 20%,
на фрезерных станках от 5 до 8%, на одношпиндельных и многошпин­
дельных полуавтоматах от 5 до 9% в зависимости от типа полуав­
томата.
Приведенные данные показывают, что проблема сокращения
затрат времени на контроль не менее важна, чем проблемы сокра­
щения затрат, связанных с установкой и снятием заготовок, а также
управлением машиной.
Продолжительность промеров зависит от величины измеряемых
поверхностей, конструкции измерительного инструмента, точности
измерения и т. д.
Измерение универсальными инструментами требует в 1,5—2 раза
большего времени, чем измерение специальными инструментами —
калибрами или универсальными инструментами, заранее установлен119
ными на требуемый размер. Измерение предельными односторонними
скобами требует в 1,5—2 раза меньше времени, чем двусторонними
или комплектами из двух односторонних скоб.
Значительное сокращение времени измерения размеров детали
достигается замерами в процессе обработки, т. е. без остановки
станка, а также переходом на обработку по упорам и лимбам, пра­
вильное использование которых, как было показано выше, позво­
ляет значительно сократить число измерений.
Еще большего сокращения времени на контроль размеров детали
можно достичь при работе на настроенных станках. Как следует
из приведенных выше данных, удельный вес этих затрат при работе
на настроенных станках (револьверных станках, одно- и многошпин­
дельных полуавтоматах) значительно ниже, чем при работе на уни­
версальных станках. При этом время, затрачиваемое на измерение,
перекрывается временем непосредственной обработки, вследствие
чего не вызывает снижения производительности машины.
Однако основным направлением дальнейшего сокращения вре­
мени измерения размеров деталей в процессе их обработки яв­
ляется механизация и автоматизация контроля.
В настоящее время широко используются механизация и авто­
матизация при контроле заготовок после обработки, во время обра­
ботки и при сортировке их на размерные группы.
В первом и третьем случаях автоматизация и механизация кон­
троля преследуют цель повысить производительность на контроль­
ных операциях и объективность контроля. В этом случае операции
контроля не связаны с обработкой и поэтому не влияют на произво­
дительность машины, а также результаты их измерения не могут
быть использованы непосредственно для воздействия на процесс
обработки, вследствие чего данный вид контроля называется пассив­
ным контролем.
В отличие от контроля после обработки контроль в процессе
обработки называется активным контролем.
Активные контрольные устройства в свою очередь подразде­
ляются на устройства для контроля в процессе обработки, подналадчики и блокирующие устройства.
Устройства для контроля в процессе обработки устанавливаются
непосредственно на станке, обрабатывающем заготовку, и по резуль­
татам измерения управляют станком.
Подналадчиком называется контрольное устройство, располагаю­
щееся на станке или вне его и воздействующее на рабочие органы
станка. При этом заготовка после обработки попадает в измеритель­
ную систему подналадчика и, если размеры отклоняются от задан­
ных, то исполнительный орган подналадчика, воздействуя на
рабочие органы станка, изменяет их положение в нужном напра­
влении.
Блокирующие или защитные устройства имеют измерительный
орган, контролирующий до или после обработки, и при значитель­
ном отклонении размеров от требуемых производит остановку станка
или прекращает подачу заготовок.
.120
Автоматический контроль в процессе обработки не только предуI преждаёг появление брака посредством активного воздействия на
технологический процесс, но он непосредственно связан с повышением
производительности и использования машин.
Устройства активного контроля подразделяются на устройства
с прямым и с косвенным методом измерения.
В устройствах первого типа измерительный наконечник, нахо­
дясь в постоянном контакте с измеряемой поверхностью, контро­
лирует ее и при достижении заданного размера обработка прекра­
щается. Устройства второго типа не соприкасаются с обрабатываемой
поверхностью, а окончание процесса обработки определяется вели­
чиной перемещения инструмента.
Очевидно, измерительные устройства второго типа менее совер­
шенны, так как не могут учитывать износа инструментов.
Автоматические контрольные устройства, будучи встроенными
в автоматическую машину, позволяют исключить ручной труд не
только из процесса обработки, но и из процесса контроля и упра­
вления технологическим процессом, что позволяет создавать наиболее
совершенные, высокопроизводительные машины, обладающие высо­
кой степенью автоматизации. При высоком уровне активного кон­
троля проверка заготовок после окончательной обработки произI водится лишь в выборочном порядке. Если учесть при этом, что
в современных производствах удельный вес трудоемкости операций
технического контроля весьма значителен (при массовом производстве
около 40% производственных операций приходится на контрольные
операции), то легко представить, насколько сократится трудоем­
кость изготовления изделий в результате внедрения автоматического
активного контроля.
Автоматизация контроля размеров заготовок в процессе их обра­
ботки неразрывно связана с автоматизацией технологических про­
цессов и созданием наиболее совершенных, высокопроизводитель­
ных машин.
§ 4. ЗАМЕНА РЕЖ УЩ ИХ ИНСТРУМЕНТОВ В ПРОЦЕССЕ
ОБРАБОТКИ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ МАШ ИНЫ
Значительные результаты в сокращении вспомогательного вре­
мени, а следовательно, и повышении производительности машин
достигаются при сокращении времени на замену инструментов в про­
цессе работы.
Сравнительно редко технологическая операция выполняется одним
инструментом, особенно при выполнении относительно сложных
технологических операций. Поэтому при обработке отдельных по­
верхностей приходится заменять рабочие инструменты. При этом
наибольшее число замен инструментов падает на одноинструментные
машины, т. е. когда применяется метод последовательной обработки.
При работе на настроенном оборудовании (многорезцовые станки,
револьверные станки, одношпиндельные и многошпиндельные авто­
маты и полуавтоматы, агрегатные станки, автоматические линии),
121
когда применяется параллельный метод обработки, все инструменты
устанавливаются при настройке станка, а не во время обработки
заготовок.
При работе на ненастроенном оборудовании в ряде случаев тре­
буется довольно частая замена инструмента.
По данным ЭНИМС, при работе на радиально-сверлильных стан­
ках количество заменяемого режущего инструмента в период обра­
ботки одной заготовки в среднем составляет: сверла до 10 раз,
зенкеры до 3 раз, развертки до 2 раз, метчики до 4 раз и цековки
до 5 раз.
Часто заменяют инструменты и при работе на одношпиндельных
расточных и токарных станках.
Уменьшение времени на установку и замену режущих инстру­
ментов достигается улучшением методов установки и выверки,
применением поворотных резцедержателей и комбинированных режу­
щих инструментов.
Установку инструмента следует производить без подналадок,
как этого достигают токари-новаторы, устанавливая резцы по мер­
ным подкладкам.(
Применение поворотных резцедержателей значительно сокра­
щает время на замену инструментов. Если нормативное время на
установку резца в резцедержателе составляет примерно 0,8 мин.,
то время поворота резцедержателя на 90° составляет всего 0,08 мин.,
т. е. в 10 раз меньше.
Дальнейшее сокращение времени на замену инструментов при
применении поворотных резцедержателей осуществляется за счет
ускорения поворотов резцедержателя и сокращения числа этих
поворотов. Экономия времени на поворот резцедержателя дости­
гается применением наиболее рациональных рабочих приемов
и конструкций резцедержателей, в которых раскрепление, пово­
рот, фиксация и зажим его осуществляются от одной руко­
ятки.
В целях сокращения затрат времени на замену инструмента рабо­
чие-новаторы часто прибегают к изменению обработки и использо­
ванию комбинированных державок или комбинированного режу­
щего инструмента. Изменение обработки в этом случае происходит
в направлении разукрупнения, т. е. расчленения обработки на опе­
рации, состоящие из такого количества переходов, которые выпол­
няются или при незначительном числе замен инструментов, заранее
установленных на станке, или при полном отсутствии замены инстру­
мента. Во втором случае применяются комбинированные инстру­
менты и державки с несколькими инструментами или инструмен­
тами специальной конструкции, позволяющей одним инструментом
выполнять различные переходы, как, например, применение токарями-новаторами резцов, выполняющих обточку, подрезку, а также
проточку канавок и снятие фасок.
Сокращает количество замен инструментов применение метода
цикличности выполнения переходов. Сущность этого метода заклю­
чается в изменении последовательности выполнения переходов при
122
обработке каждой последующей заготовки так, чтобы последний
переход при обработке одной был первым при обработке следующей.
Однако наибольшего эффекта в сокращении времени на уста­
новку и замену инструментов можно достичь при обработке на на­
строенном оборудовании, т. е. когда весь комплект инструмента
устанавливается на машине при ее настройке. При этом сам процесс
замены инструментов (если таковая необходима по характеру про­
цесса обработки) должен быть механизирован и автоматизирован.
Необходимо автоматизировать весь цикл обработки заготовок,
а не отдельные составляющие его. Больше того наряду с автомати­
зацией непосредственной обработки по заданному технологическому
процессу необходимо осуществлять автоматизацию контроля, регу­
лирования и управления процессом обработки, т. е. применять
комплексную автоматизацию технологических процессов. Только
на этом принципе могут быть созданы наиболее совершенные, высоко­
производительные машины, полностью исключающие ручной труд
из технологического процесса, выполняемого машиной.
§ 5. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ
И МНОГОСТАНОЧНОЕ ОБСЛУЖ ИВАНИЕ
Многостаночное обслуживание, под которым понимают одновре­
менное обслуживание одним рабочим нескольких машин при доста­
точно полном их использовании, является одним из основных на­
правлений повышения производительности труда.
Сущность многостаночного обслуживания заключается в том,
что рабочий выполняет ручные приемы, связанные с обработкой
детали последовательно на каждой машине в то время, когда на
остальных обслуживаемых им машинах осуществляется машинная
обработка.
Условием перехода на многостаночное обслуживание является
отсутствие необходимости постоянного наблюдения за работой ма­
шины, что связано с автоматизацией не только процесса обработки
и управления машиной, но и контроля размеров заготовок в про­
цессе обработки, управления и регулирования технологических про­
цессом, а также механизацией и автоматизацией отвода стружки
(отходов) из рабочей зоны машины, особенно при работе на металло­
режущих станках.
Таким образом, многостаночное обслуживание неразрывно свя­
зано с частичной или полной автоматизацией технологических про­
цессов обработки деталей, с необходимостью применения более
совершенной, высокопроизводительной оснастки и инструментов,
а в ряде случаев и с изменением самого технологического процесса.
Предпосылкой для переходов на многостаночное обслуживание
является такой подбор на машинах, который обеспечивает макси­
мальное совмещение ручного времени с машинным.
Идеальным будет являться такое положение, при котором ука­
занное совмещение обеспечивает цикличность работы без потери
рабочего времени как самим рабочим, так и обслуживаемыми им ма123
шинами. При невозможности такого идеального подбора работы
неизбежны простои либо рабочего, либо обслуживаемых им
машин.
Объединение операций при многостаночном обслуживании может
быть параллельным, когда на всех обслуживаемых машинах объеди­
няются одинаковые операции (при массовом производстве), после­
довательным, когда объединяются различные операции обработки
одной заготовки в соответствии с последовательностью'технологи­
ческого процесса (обычно на поточных линиях), и смешанным, когда
объединяются различные операции и даже по различным видам
обработки (главным образом, в серийном производстве), когда на
обслуживаемых одним рабочим машинах могут производиться раз­
личные операции над различными заготовками. Поэтому переход
на многостаночную работу при последовательном и смешанном
объединении операций, особенно когда оборудование расставлено
по технологическому процессу (поточные линии), связан с необхо­
димостью совмещения профессии, т. е. обслуживания одним рабочим
различных машин, а иногда и машин совершенно различного назна­
чения.
При переходе на многостаночное обслуживание необходимо уста­
новить количество машин, которые могут быть обслужены одним
рабочим.
Решение этого вопроса связано с определением для каждого
из намеченных вариантов коэффициента занятости рабочего, про­
должительности и расположения ручного времени в структуре каж­
дой операции, коэффициента загрузки оборудования и рабочего при
многостаночной работе.
Под коэффициентом занятости рабочего |> понимают отношение
всего времени занятости рабочего при выполнении данной операции
к оперативному времени, т. е.
*= Й
р =Пт1“ " = гТадГ’
<93>
где 1зан — время занятости рабочего, включающее время непосред­
ственного участия рабочего в технологическом процессе,
и время, связанное с переходом от машины к машине, т. е.
*зан —
2 *руч “Ь 2
р+ 2
+2
*пер>
(®4)
где & руч — сумма времени на выполнение ручных приемов;
2**.р — сумма машинно-ручного времени;
— сумма времени, затрачиваемого рабочим на активное
наблюдение за работой машины;
2^л<?р — сумма времени на переходы от машины к машине.
Очевидно, количество машин, которое может обслужить один
рабочий, будет определяться исходя из условия, что сумма коэф124
фициейтов занятости рабочего по отдельным операциям (машинам)
равна или меньше единицы:
и
*! +♦■■*• • • • + * . - 2 т т ж < ь
1
<95>
где
и — количество обслуживаемых машин одним рабочим;
| | | (|>2, ||»ц — коэффициенты занятости рабочего соответственно на
1
, 2
машине.
В случае параллельного объединения операций при многостаноч­
ном обслуживании, т.е. когда на одинаковых станках выполняются
одни и те же операции и
= Ц>2 = - • • <|>и> количество машин,
которое может обслужить один рабочий, определяется
« < 1 ^ 2 .
А
Сяан
(96)
По уравнениям (95) и (96), исходя из величины коэффициентов
занятости рабочего на отдельных операциях, определяется теорети­
чески возможное количество обслуживаемых одним рабочим машин,
которое должно быть уточнено в зависимости от структуры ручного
времени на каждой операции.
При одном и том же значении коэффициента занятости рабочего
фактическое количество машин, которое может обслужить один рабо­
чий, не всегда будет одинаковым. Если при выполнении данной опера­
ции ручное время сконцентрировано в одной части операции, то при
прочих равных условиях один рабочий может обслужить большее
число машин по сравнению с выполнением операций, в которых руч­
ное время перемежается с машинным, так как в первом случае
рабочий подходит к каждой машине на протяжении выполнения ею
операции только 1 раз и производит все ручные приемы сразу,
во втором же случае рабочий вынужден подходить к машине по не­
скольку раз за время выполнения одной операции.
Особенно неблагоприятно сказывается чередование ручного вре­
мени с кратковременными промежутками машинного времени. В этом
случае короткие отрезки машинного времени между отдельными
ручными приемами не дают возможности использовать машинное
время на данной операции для обслуживания других машин. В целях
устранения подобных явлений при переходе на многостаночное
обслуживание часто объединяют друг с другом те технологические
переходы, между которыми вклиниваются затраты ручного времени,
т. е. применяют вместо метода последовательной обработки методы
параллельной или параллельно-последовательной обработки.
Отсюда следует, что при подборе машин для многостаночного
обслуживания недостаточно установить только значения коэффициен­
тов занятости рабочего по каждой операции и подобрать их сумму,
необходимо также выявить структуру отдельных операций и рас­
положение ручного времени.
125
При этом необходимо подобрать такие машины и операции,
по которым сумма коэффициентов занятости рабочего была бы близка
к единице, а ручное время перекрывалось бы машинным.
Существует несколько методов определения наиболее целесооб­
разного количества машин для многостаночного обслуживания: гра­
фический метод, расчетный метод и метод подбора.
Графический метод заключается в построении графиков обслу­
живания. Этот метод является наглядным, но наиболее трудоемким.
Более прост расчетный метод, но он не может быть применен во
Ф и г . 55. График многостаночного обслуживания одинаковых машин,
выполняющих одни и те же операции, у которых ручное время сконцент­
рировано в начале и конце операции.
всех случаях. Методом подбора можно пользоваться во всех случаях
с последующей проверкой графическим методом, однако он также
трудоемок.
Рассмотрим применение расчетного метода для случая много­
станочного обслуживания одинаковых машин, выполняющих одни
и те же операции, у которых ручное время сконцентрировано в начале
и в конце операции (фиг. 55).
Обозначим через 1М продолжительность машинного времени
выполнения данной операции, а через Т„ м — продолжительность
рабочего цикла при многостаночном обслуживании, т. е. период
времени, через который будет повторяться очередная зарядка соот­
ветствующей машины. Тогда для рассматриваемого случая коэффи­
циент занятости рабочего на каждой операции равен
126
и количество машин, которое может быть обслужено одним рабочим,
и < ± = в * * * ± Ь .= 1 + т * - ,
*аан
у
1зан
(97)
откуда основное условие возможности обслуживания всех машин
одним рабочим
1маш>(и— }){аан,
(97а)
т. е. за время машинноЗ работы на данной операции рабочий дол­
жен успеть выполнить все ручные приемы на операциях, выпол­
няемых остальными машинами, и осуществить переходы от машины
к машине.
Практически могут быть случаи, когда 1М > (и — 1) 1зан
(фиг. 55, в); 1Я = (и — 1) 1зан (фиг. 55, а) и 1Я < (и — 1) 1заН
(фиг. 55, б).
При (я > ( и — 1) 1зан по выполнении ручных работ на всех
операциях многостаночного обслуживания рабочий, подойдя к на­
чальной машине, должен будет ждать окончания автоматической
обработки, т. е. некоторое время будет простаивать, машины же
в этом случае простоев иметь не будут. Наоборот, при 1м<{и — 1) 1зан
будут простои машин, а не рабочего. Наконец, при 1М= (и — 1) 1заИ
простои отсутствуют как у рабочего, так и у машин. Величина про­
стоев рабочего и машин может быть определена из уравнения (97).
При 1М > (и — 1) 1зан будут простои рабочего Яр, равные
=
(9 8 )
Г При 1М < (и — 1) ^зам будут простои каждой машины Кя,
равные
=
(9 9 )
Продолжительность цикла при многостаночном обслуживании
в данном случае определяется
Т ц . м — ^ м '^ Г *зан +
Км-
(1 9 0 )
Коэффициент загруженности рабочего определяется из отношения
(Ю1)
• Ц* М
следовательно, при 1М< (и—1) 1зан, «р = 1 и при 1М> (и — 1)1заИ
Коэффициент загруженности оборудования
Т Ч-м
/1 л т
?* = — •т-------•
(102)
ц*м
Для рассматриваемого случая (все машины и выполняемые ими
операции одинаковы) при
1Я > (и — 1) (заН <рЛ — 1 и при
1Я <С (и
1) 1аан <рм <С 1.
127
Д л я случая, когда при многостаночном обслуж ивании на отдель­
ных маш инах выполняю тся различные, но одинаковой продолж и­
тельности операции, у которых ручное время сконцентрировано в н а­
чале и в конце операции, коэффициент занятости рабочего на соот­
ветствующей операции может быть определен
(Ь — -------{?.?»!____ .
1маш I + ^эчн I
Ф и г . 56. График многостаночного обслуживания машин, выполняющих
различные, но одинаковой продолжительности операции, у которых ручное
время сконцентрировано в начале и в конце операции.
Количество машин, которое может обслуж ить один рабочий,
определяется из условия
1
2 ^ = 1 , т. е.
$1
+ < Ы --------- 1.
Подставив их значения, получим
1
(103>
Д л я рассматриваемого случая продожительность всех операций
одинакова, т. е. р + Щ ® 3 р 1 |1Й| 1 • • • 1
р |Й |Й
тогда из уравнения (103) получим
М ш §'
откуда следует основное условие, обеспечивающее возможность об­
служивания всех машин одним рабочим:
!
* м .п >
2
*зан, +
*3а» М
2
( 105)
т. е. продолжительность машинной работы на каждой машине при
многостаночном обслуживании должна быть больше или равна
продолжительности ручных затрат на всех остальных машинах.
л—1
л
Аналогично рассмотренному выше при 1Шш, > 2 *эаи I + 2 *зан /
1
(фиг.
56,
л-{-1
в) будет простой рабочего по данной операции Кр\ наоборот,
га—I
и
при ^ . „ < 2
X * * ,,, (фиг.
I
л+1
га—1
б) простаивать будет ма-
57,
и
шина /?*, при (М' П= 2 *эан1 + 2 13аи1 (Фиг. 5 7 , а ) ни машина, ни
I
/Ц-б
рабочий простаивать не будут. При невыполнении данного условия
могут быть как простои рабочего, так и простои машин.
Величина простоев каждой машины определяется из условия
Я * .л = 2
I
* ,« ,+
2
* з а н ,- * м .п йРр!
(Ю 6 )
Величина простоев рабочего на каждом рабочем месте находится:
л— 2
\- 2
1
П+1
Продолжительность цикла многостаночной
аналогично рассмотренному выше случаю:
при
л—1
1м. л
2
находится
и
л—1
2 ^зам /
1м.п
работы
^зап I ~1~ 2 ^за н I >
1
л+1
Т ц . м — 1 м .п + ^зан п —
при
(107)
*Мп V
2^за п />
(1 0 8 )
и
2 ^зан
I
л+1
и
Т Ц. м ~
1зан п +
при
я —1
1м. л ^
Т ц . м — * м .п +
9
шах —
Буров и Капустин
3667
2 ^лои / " Ь
шах’
( ^0 9 )
и
2 ^ааи I Ч~ 2 ^зо« /
^зан а " Ь
л
2
^эаи / Ч~ % р . я.
(И Щ
129
Коэффициент загруженности рабочего и коэффициент загружен­
ности оборудования соответственно определяются
Тц,
М'Тц'М—У Км
( 111)
я г:
Рассмотрим многостаночную работу при условии, что на отдель­
ных машинах выполняются различные, неодинаковой продолжитель­
ности операции, у которых ручное время сконцентрировано в начале
и в конце операции (фиг. 57).
Ф и г . 57. График многостаночного обслуживания машин, выполняющих различные
неодинаковой продолжительности операции, у которых ручное время сконцентри­
ровано в начале и в конце операции.
Наличие неодинаковой продолжительности операции при много­
станочном обслуживании всегда сопряжено с простоями как обо­
рудовании, так и рабочего и только в том случае, когда машинное
время наиболее трудоемкой операции равно или меньше суммы ручл —1
ной работы на всех остальных машинах, т. е. ^мтаx =
и
1
+ '2,1зан1 (фиг. 57, а), простои рабочего будут отсутствовать. При
п+1
этом в отличие от ранее рассмотренных случаев оборудование будет
п —1
простаивать.
и
/лшах > 2 ^ а«/ + ЩЕань (фиг. 57,6) будут
1
л+1
как простои рабочего, так и простои оборудования, и при ?мтах <
п—1
При
и
< 2 ^ Эан1 + 2 Ъан I (фиг. 57, в) простои рабочего будут отсутство1
п+1
вать, но зато значительно возрастут простои оборудования.
130
Рассмотрим данный случай на примере. Пусть проводится обра­
ботка на пяти станках, обслуживаемых одним рабочим. При этом
1мХ — 40 мин.,
= 42 мин., 1м3 = 36 мин.,
— 38 мин., 1мЬ —
= 40 мин., 13ан\ — 10 МИН., 1зан 2 = 6 мин.,
1зан 3 = 8 мин.,
1зан* — 8 мин., 1зан 5 = 6 мин. Длительность цикла определяется
Т’ч. м — (1м + ^зоя)шах — 1мг "Н1зан\ = 40 + 10 = 50 МИН.
Простои рабочего можно определить по следующей зависимости
Яр = Т ж— 2 1зан I — 50 — (Ю + 6 + 8 + 8 + 6) = 12 мин.
I
Простои оборудования определяются по формуле
К м 1 — Т ц шМ — (1м
тогда
Нмг — 0;
К Мг = 50 — (42
Ч~1зан)1 —Тц,
6) = 2 мин.;
ЯМг = 50 — (36 + 8) = 6 мин.;
= 50 — (38 + 8) = 4 мин.;
Нм, = 50 — (40 -+- 6) = 4 мин.
Общие простои оборудования в цикле
=
= 2 + 6 4 - 4 + 4 = 1 6 мин.
или в общем виде простои оборудования можно выразить зависи­
мостью
и
и
В м = и Тц.м — 2 (1м + 1яан)1 — «(** + 1зан)тал — 2 (^ + 13ан)г (112)
1
I
Коэффициент загруженности рабочего
Та. м — К о
г
л Ц. М
6 0 -1 2
50
:1),/0
и коэффициент загруженности оборудования
иТц. м—2
Им I
и Т иц-м
.м
5*50 — 16
5-50
0,936.
Коэффициенты загруженности отдельных станков подсчитывают
по формуле
< р * ,=
4». = ^ - 0 . 9 * .
Ч.. = ^
= 0Ж ,
= ^ = 0 ,9 2 .
9*
131
Нетрудно видеть, что общий коэффициент использования обору­
дования представляет собой нечто иное как среднюю арифметическую
величину коэффициентов использования отдельных станков, т. е.
и
и
У
Тц. м
и
Ил |
ы
и Тцщи
(113)
В случае выполнения при многостаночном обслуживании опе­
раций, у которых ручное время перемежается с машинным, выбор
оборудования и операций можно осуществлять только либо методом
подбора, либо методом построения графиков обслуживания, что
является очень громоздким процессом. Особенно часто приходится
сталкиваться с большими трудностями, когда выполняемые операции
имеют различную продолжительность.
Проведенный анализ показывает, что наибольший эффект повы­
шения производительности труда и степени использования обору­
дования при многостаночном обслуживании может быть получен при
выполнении операций одинаковой продолжительности и с одина­
ковым временем машинной работы, у которых все ручное время
сконцентрировано в конце и в начале операции. Последнее условие
выдерживается при работе на полуавтоматах, т. е. оборудовании
с достаточно высокой степенью автоматизации.
Еще большего эффекта повышения производительности труда
можно достичь при работе на автоматическом оборудовании. В этом
случае функции рабочего сводятся к обходу машин с целью контроля
качества обработки и наблюдения за нормальным ходом выполнения
машиной заданного технологического процесса, а в случае его нару­
шения — к устранению причин, вызвавших то или иное нарушение
При этом дальнейшее развитие принципов, лежащих в основе авто­
матизации отдельных машин, поточных методов производства и много­
станочного обслуживания, приводит к автоматизации процессов
в целом, т. е. к созданию автоматических линий, цехов и заводов.
Г лава
V
Ф А К Т И Ч Е С К А Я ПРОИЗВОДИ ТЕЛЬНОСТЬ РА БО Ч И Х
М АШ ИН И ПУТИ ЕЕ П О ВЫ Ш ЕН И Я
Фактическая производительность Пф для всех типов машин
равна произведению теоретической производительности Пт на коэф­
фициент использования машины т\а. Следовательно, для получения
высокой фактической производительности машины недостаточно
иметь машину с высокой теоретической производительностью, нужно
иметь и высокий коэффициент ее использования. Влияние различ­
ных факторов на теоретическую производительность и пути ее повы­
шения подробно изложены в предыдущих главах настоящей работы.
Ниже рассматривается влияние основных факторов на коэффициент
использования машины т)и.
Внецикловые затраты времени, отнесенные к одному обрабаты­
ваемому изделию, можно выразить, как
-Мот мин..
(П4)
где 1Н — время, затрачиваемое на наладку машины или ее пере­
наладку на другую работу, отнесенное к одному обрабаты­
ваемому изделию;
- время, затрачиваемое на смену и подналадку инструментов,
отнесенное к одному обрабатываемому изделию;
- время, затрачиваемое на регулировку и ремонт отдель­
ных механизмов и узлов машины, отнесенное к одному обра­
батываемому изделию;
з — время, затрачиваемое на периодическую заправку машины
материалом, отнесенное к одному обрабатываемому изделию;
- время, затрачиваемое на смазку машины и удаление
стружки (отходов) в процессе работы;
1от — время, потребное на отдых и естественные надобности ра­
бочего.
Влияние отдельных составляющих внецикловых затрат на коэффицеинт использования машины и их удельный вес в общем вре­
133
мени обработки целесообразно определять частными коэффициентами,
118'. ^ 4*
т!в> учитывающими потери производительности:
вызываемые соответственно
Щ, — простоями машины из-за ее настройки или переналадки
на другую работу;
т) 2 — сменой и подналадкой инструментов;
Из — регулировкой и ремонтом отдельных механизмов и узлов
машины;
т)4 — периодической заправкой машины материалами;
т)6 — смазкой машины и удалением стружки (отходов);
| | — затратами времени на отдых и естественные надобности
рабочего.
Под частными коэффициентами использования рабочей машины
понимается отношение производительности машины, учитывающей
соответствующие этому коэффициенту затраты времени к ее теоре­
тической производительности, т. е. р й
. 11 ж I
где Пи П 2,
П3, Л 4, П 5, Пв — производительность машины, учитывающая соот­
ветственно затраты времени на наладку машины или ее переналадку
на другую работу; на смену и подналадку инструментов; на регули­
ровку и ремонт механизмов и узлов машины; на периодическую за­
правку машины материалом; на смазку и удаление стружки (отходов)
в процессе работы; на отдых и естественные надобности рабочего.
<г + Ч !
пг
= ~ + * (1 + < ,) Ш
шт/мин-
и
Й®
откуда
- _ Щ ______ щ_____.
88
Пт
Ш
_
|
1+К(1в+ 1ц)’ 1+К1в ~ 1+ К (/.+ *«) *
/п п
>
Аналогично
Й
т н ё-Ц + - й - шт/мин- 1 § ? | 1 + ^ + / . ) |
шт/мвн- и |
= И
у
д
<п б >
••
<п17>
п ‘ ~ 1+ Л (/,+ У шт(мин- в ’1*= 1+ЛС(/,+ у >
(,18)
л‘= нлпЬнх шт/мин- и щ 1т т т ъ \ | р
л «= т + ж + 7 й шт' мин-
1
.+ '/„ „ )•
| 12°)
Определение частных коэффициентов использования рабочей
машины позволяет установить, за счет каких видов внецикловых
134
затрат можно достичь наибольшего эффекта повышения фактической
производительности машины.
Влияние частных коэффициентов на производительность машины
схематически изображено на фиг. 58.
Фактическая производительность рабочей машины с учетом
всех видов внецикловых затрат определяется
П ^ф— ‘р
л л /1 / \
т ч т * « т *
II
I/ | /
« т ‘9 т ‘з т ч т 1от
Птт\я
К
(121)
откуда
Пф _
/СЧм
*)«
“Ь
^ ~М э ~Ь
+ 1от
К
1 + К*в
учитываемые квэф *]я
Ф и г . 58. Схема влияния частных коэффициентов на производитель­
ность машины.
Производя преобразования, окончательно получим
1+К1в
(125
Коэффициент использования рабочей машины
можно выра­
зить также через частные коэффициенты.
Любой из частных коэффициентов может быть представлен
зависимостью
1
•Ч/
ПТ
1
|
1+ 4^1
(123)
При отсутствии'затрат (/, = 0) коэффициент ц, = 1. При возра­
стании затрат коэффициет -ц, стремится к нулю. Аналогично для
коэффициента использования машины
имеем
I
ъ
9*
Пф _
1
пт \ +ПтЛи'
(124)
135
Величина, обратная коэффициенту использования, будет
Х
= 1 + П Г^ 1 ,
(125)
Сумма обратных величин частных коэффициентов, учитывающих
отдельные виды внецикловых затрат, выражается
2^7=
I
+
'', + = 21 ( 1 + = 6+ Пт2^
1
откуда
/7' ' 2 < . = 2 т г - г.
Г
<|2б>
1
где з — количество учитываемых частных коэффициентов.
Подставляя значение
в уравнение (125), получим
6
ГЧ» =
(е_1)'
1 ч«
(127>
Когда имеются все виды внецикловых затрат, выражение для
коэффициента использования машины примет вид
— = — +
%
4х
— + — + — + — — 5.
41
1а
44
4*
4*
(128)
Если в рабочей машине отсутствуют отдельные виды внецикло­
вых затрат, то соответствующие коэффициенты обращаются в еди­
ницу и расчетная формула для ^ упрощается.
Предположим, что 1П= 0; Ц == 0 и щ «= 0; тогда ц2 = 1; 4 8 — 1
и ц6 = 1 , а коэффициент использования машины находится, как
__ = _— {- 1
т1и
Чг
14——
—
1
м*
—-----5,
т1в
откуда
= Л ,
4и
41
___2
44
4«
В том случае, когда в машине внецикловые затраты имеются
только одного вида, например
то все частные коэффициенты,
кроме 4 х, будут равны единице и коэффициент использования ма­
шины равен частному коэффициенту тж
^ = ^ + 1 + 1 + 1 + 1+ 1 -5 =
откуда
136
= -гц.
Наконец, если в рабочей машине отсутствуют все виды внецикловых затрат, т. е. т)1 = т)2 = ц3 = т ] 4 = т 15 = 1]в = 1 , то и коэф­
фициент использования машины т)„ = 1.
Рассмотрим отдельные виды внецикловых затрат, снижающие
коэффициент использования машины и ее фактическую производи­
тельность.
Затраты времени на настройку машины или ее переналадку на
другую работу. Проведенное ЭНИМС изучение затрат рабочего вре­
мени при работе на различных металлорежущих станках показывает,
что внецикловые затраты времени, связанные с настройкой обору­
дования, занимают значительный удельный вес в общем времени
обработки.
Так, при работе на токарных станках затраты на кинематиче­
скую и технологическую настройку станка составляют от 5,65 до
20,2% продолжительности смены.
Из табл. 9 видно, что на технологическую настройку станка
(на установку и снятие приспособлений и режущих инструментов,
Таблица 9
Распределение затрат по отдельным элементам
Тип производства
Наименование элементов
затрат
Индиви­
дуальное
Мелкосе­
рийное
Крупно­
серийное
Продолжительность в % к общей сумме
затрат одной смены (480 мин.)
Установка и снятие приспособлений
для крепления деталей.......................
Установка и снятие режущего инстру­
мента ......................................................
Установление режимов резания . . . .
Обработка наладочных деталей . . . .
И т о г о ..............................
8.6—9,3
6,4—7,5
3.2—4,5
4,4—5.6
0.2—0,3
4,2—5
2,1—5
0,1—0,15
3—3,5
1.2—2,4
0,05—0,08
1.2—1,6
17.4—20,2
11,6—14,05
5,65—8,52
а также обработку наладочных деталей) затрачивается значительно
большее время, чем на кинематическую настройку (на установление
режимов резания). Поэтому необходимо в первую очередь изыски­
вать средства для ускорения технологической настройки.
Из таблицы следует, что время, затрачиваемое на технологиче­
скую и кинематическую настройку станка, в условиях индивидуаль­
ного производства больше в среднем в 1,5 раза, чем при мелко­
серийном, и в 2,7 раза, чем при крупносерийном производстве.
Аналогичное положение и при работе на револьверных станках.
При обработке заготовок на токарных многорезцовых одношпин­
дельных полуавтоматах удельный вес внецикловых затрат, связан137
ных с настройкой и переналадкой станка, составляет в крупно­
серийном производстве от 0,5 до 0,8% и в массовом производстве
от 0,45 до 0,74% общей суммы затрат рабочего времени в течение
одной смены.
Если у наладчика имеется требующаяся по технологическому
процессу вся оснастка и заранее известна наладочная карта, то про­
должительность настройки на обработку типовых деталей колеблется
в пределах 20—30 мин., а в некоторых случаях достигает 40—50 мин.
Разница во времени выполнения настройки объясняется:
1) степенью конструктивного совершенствования оснастки и точ­
ностью ее изготовления; при наличии в державках регулировочных
винтов продолжительность наладки уменьшается на 30—60%; нали­
чие у приспособлений регулировочных кулачков для закрепления
деталей сокращает продолжительность настройки на 40—60%; неточ­
ное изготовление посадочных мест у державок приводит к допол­
нительным затратам времени настройки станка впределах20—25мин.,
а иногда 1—г1,5 часа;
2) степенью совершенства запроектированного технологического
процесса и наладки полуавтомата; в первую очередь это относится
к подбору режущего инструмента, распределению работы между
инструментами и назначению режимов резания.
При работе на токарных вертикальных многошпиндельных полу­
автоматах, помимо указанных выше причин, в данном случае суще­
ственное влияние на увеличение продолжительности настройки станка
оказывает неправильное распределение режущего инструмента между
позициями и суппортами.
Значительный удельный вес приведенного в табл. 10 вида затрат
времени при работе на токарных станках, несмотря на простоту
Таблица 10
Удельный вес затрат, связанных с наладкой станка по типам оборудования
Тип п р о и зв о д с т в а
Т и п о б о р у д о в ан и я
И ндиви­
д у а л ьн о е
М ел ко се­
ри й н о е
К рупносе­
ри йн ое
М ассо во е
П р о д о л ж и тел ьн о сть н ал а д к и в м и н ., о т н е с ен н ая
к времени одной смены (480 м и н .)
Токарные станки ..............
Револьверные станки | . .
Токарные многорезцовые
одношпиндельные полу­
автоматы ........................
Токарные вертикальные
многошпиндельные по­
луавтоматы последова­
тельно, о действия . . .
То же непрерывного дей­
ствия . . . . . . . . .
138
83,5—98
55,7—67.5
40,9—65,3
27.1—40,9
20.2—32,1
2,4—3,84
11—19,2
2,16—3 5
2,88—4,8
2.4—4,32
3,36—5,76
2.4—4,8
их наладки, объясняется частыми переналадками на обработку дру­
гих деталей вследствие универсальности станков. При работе на
револьверных станках частота переналадок хотя и ниже, чем на то­
карных станках, однако удельный вес внецикловых затрат также
значителен вследствие большей трудоемкости наладки револьверных
станков, чем токарных. Несмотря на большую трудоемкость
наладки полуавтоматов, особенно многошпиндельных, удельный
вес данного вида затрат незначителен, что объясняется очень ред­
кими переналадками полуавтоматов. Частота переналадок при работе
на одношпиндельных полуавтоматах больше, чем при работе на много­
шпиндельных полуавтоматах.
Затраты времени на смену и подналадку инструментов. В про­
цессе работы машины вследствие затупления, износа и поломок
инструмент выходит из строя и требует периодической смены или
регулировки.
Затраты времени, связанные со сменой и подналадкой инстру­
ментов, определяются продолжительностью смены и подналадки
режущих инструментов и их стойкостью, а в случае выполнения
заточки самим рабочим и продолжительностью заточки.
В ряде случаев при обработке изделий машиной требуется очень
частая смена инструмента, что приводит к резкому увеличению удель­
ного веса данного вида затрат в общем времени обработки изделия.
Так, по данным кировского комбината «Коминтерн» каблучные фрезы
при фрезеровании кожи работают до полного износа в течение только
одной смены, обрабатывая до 1500 пар обуви и требуя 50—60 пере­
точек с общим временем 75— 120 мин. По наблюдениям ЭНИМС
затраты времени на смену и подналадку инструментов при работе
на токарных многорезцовых одношпиндельных полуавтоматах со­
ставляют от 4,9 до 6 ,1°/0, при работе на токарных вертикальных
многошпиндельных полуавтоматах непрерывного действия от 9,5
до 10,4% и последовательного действия от 12,5 до 14% продолжи­
тельности смены.
Частота подналадок режущего инструмента из твердых сплавов
на 60—80% меньше приведенной в табл. 11.
Продолжительность подналадки режущего инструмента, осуще­
ствляющего предварительную обработку детали, на 25—30% меньше
приведенной в табл. 12.
Продолжительность подналадки инструмента, устанавливаемого
в державки, оснащенные регулирующими винтами, уменьшается
на 40—60% по сравнению с установкой инструмента в обычных
державках.
Частота смены инструмента из быстрорежущей стали или заме­
нителей в 1,5— 1,8 раза больше приведенной в табл. 13.
При блочной наладке продолжительность смены режущего инстру­
мента с последующей его установкой на 50—80% меньше указанной
в табл. 14.
Анализируя затраты времени на смену и подналадку инстру­
ментов, можно сделать вывод, что простои машин будут зависеть от
правильно выбранных режимов обработки, от стойкости и коли*
139
Таблица 11
Частота подналадок, вызванная износом инструмента из быстрорежущей
стали или заменителей
Тип пол уавтом ата
М ногош пиндельны е
иднош пиндельны е
непреры вного
д е й с тв а я
п ослед овательн ого
действия
Н аим енован ие
реж ущ его
инструм ента
Тип обработки
П редва­
рительная
О кон ч а­
тельн ая
П редва­
ри тел ьн ая
О ко н ч а­
тельн ая
П р ед в а­
рительная
О конч а­
тел ьн ая
Через как о е количество часов осущ ествляется п о д н ал ад ка
Резцы:
проходные
подрезные
расточные
фасочные
.
.
.
.
!
.
.
.
3,8—2,4
15—2,2
—
2—2,5
1,5—2
1,2—2
—
1,5—2
1—1,5
1,8—2,4 1,5—2
1—1,5 0,6—1
1,1—1,7
1,3—2
0.8—1,2
—
—
2—2,4
1—1,5
—
Таблица 12
Продолжительность подналадок инструмента, осуществляющего окончательную
обработку деталей, в зависимости от числа инструментов
Тип п о л у а в то м а та
М яогош пиидельны е
К оличество и наим енован ие резцов,
по д л еж ащ и х п о д н ал а д к е
О днош п иядельны е
последова­
тельн ого
д ей ств и я
непреры в­
ного
дей стви я
П родолж ительность п од н ал адки в в и н .
3 резца (2 проходных и 1 подрезной)
3 резца ( проходные или подрезные
5 резцов (2 проходных, 2 подрезных,
1 фасочный) ............................................
5 резцов (проходные или подрезные)
8 резцов (по 2 проходных, расточных
подрезных и фасочных)........................
8 резцов (проходные или подрезные) .
10 резцов (4 проходных и по 2 расточ­
ных, подрезных и фасочных) . . . .
10 резцов (проходные или подрезные)
140
6.5—7
12.5—14
5.4—6,2
7—7,9
12.5—14
14.5—16
16,4— 18,4
19.4—21,4
27,6—30,5
18,4—20,1
25.4—27,2
20.6—22,4
30.2—33,4
Таблица 13
Частота смены режущего Инструмента, оснащенного твердым сплавом,
в зависимости от вида обработки
Тип полуавтомата
Многошпиндельные
Одношпиндельные
Наименование
режущего
инструмента
последовательного
действия
непрерывного
действия
Тип обработки
Предва­
рительная
Оконча­
тельная
Предва­
рительная
О конча­
тельная
Предва­
рительная
О конча­
тельная
Через какое количество часов осуществляется замена
инструмента
Резцы:
проходные
подрезные
расточные
фасочные
.
.
.
.
5—6.5
.
. 6,5—7,5
.
—
... 8—10
4.5—6
5,5—7
—
7—8
4,5—5
4,5—5,6
3,5—4
5,5—6,5
3,5—4,5
4—4.8
2,5—4
3,5—6,5
4—4,5
4,6—5,2
—
3,2—4,1
4—4,5
—
6—6,5
6—5,5
Таблица 14
Продолжительность замены режущего инструмента
Тип полуавтомата
1
Многошпиндельные
Наименование и количество
инструмента
Одношпи ндельный
последова­
тельного
действия
Продолжительность замены
3 резца ...................................................
5 резцов ...................................................
8 ............................................................
10 ,
...................................................
Сверло, зенкер .....................................
Развертка ...............................................
9—9.5
22.6—24.3
25,4—26,7
9,4—11,5
18.5—22,3
25.6—26.4
30,4—36,2
2—2,5
2.3—2,7
непрерыв­
ного
действия
в мин.
9—10,6
16.4—18,6
28.4—34,2
35,6—37,4
чества одновременно работающих инструментов, от совершенства
оснастки, позволяющей быструю и точную установку инструмента.
В качестве примера предварительной блочной наладки инстру­
мента вне станка на фиг. 59 показан блок для крепления резцов на
токарном автомате.
Во всех современных конструкциях блоков резцов независимо
от требуемой точности обработки предусматривается микрометри141
Разрез по 88
Фиг.
142
59. Резцовый блок с микрометрической настройкой
резцов вне станка.
ческая регулировка каждого резца, что облегчает и Сокращает на­
ладку.
Применение таких блоков на автоматических линиях обеспечи­
вает бесподналадочность обработки до 3-го класса точности.
Для повышения производительности станков необходимо наряду
с применением высокопроизводительного, обладающего высокой
стойкостью инструмента, также автоматизировать процесс смены
и регулировки инструментов и по возможности применять высоко­
стойкий инструмент.
Затраты времени на регулировку и ремонт отдельных механизмов
и узлов машины. В практике эксплуатации рабочих машин затраты
данного вида занимают значительный удельный вес в общем балансе
рабочего времени. Так, по данным ЭНИМС при работе на тяжелых
расточных станках регулировка механизмов и узлов производится
через 100— 120 мин. машинного времени при предварительной обра­
ботке и через 60—70 мин. при окончательной обработке. Продолжи­
тельность регулировки составляет от 15 до 90 мин.
Удельный вес затрат, связанных с регулировкой узлов и меха­
низмов, на токарных станках составляет от 3,1 до 4,15% смены,
т. е. занимает 15—20 мин., и зависит от состояния станка. Еще больше
удельный вес этих затрат в обувных машинах, имеющих сложные
кинематические цепи с большим количеством регулировок.
Практика показывает, что затраты на ремонт и регулировку
механизмов и узлов машины зависят от количества и сложности
исполнительных механизмов, числа и сложности регулировок, длины
кинематической цепи механизмов, характера кинематических пар,
степени отделки и смазки трущихся поверхностей, а также от режима
работы машины.
,
Продолжительность этих затрат может быть снижена за счет
регулярного ухода и ремонта машины.
В условиях эксплуатации оборудования трудно установить влия­
ние каждого фактора на затраты времени, связанные с неплановым
ремонтом и регулировкой отдельных механизмов и узлов рабочих
машин при таком значительном их многообразии. Однако ясно, что
величина этих затрат будет определяться степенью надежности
отдельных механизмов и узлов машины и трудоемкостью восстановле­
ния утраченной ею работоспособности.
Методика расчета надежности отдельных механизмов и узлов
и трудоемкости восстановления линии подробно разработаны д-ром
техн. наук А. П. Владзиевским.
Затраты времени на периодическую заправку машины материалом.
Некоторые машины в процессе работы требуют периодической за­
правки материалом, как например, заправка прутков при работе
на револьверных станках и прутковых автоматах; смена шпуль чел­
нока швейных машин; заправка проволокой, лентой, нитками и скоб­
ками ряда обувных машин; периодическая зарядка челнока ткацких
станков.
Простои машины для заправки материалом определяются часто­
той и временем заправки. Частота заправки зависит от режима
143
работы машины, емкости заправочных устройств и размеров обра­
батываемых деталей. Так, при работе на револьверных станках
и прутковых автоматах частота заправки будет тем больше, чем
выше режимы обработки (меньше время обработки детали), чем
большей длины обрабатываемые детали и меньшей длины прутки.
Частота заправки нитками швейной машины определяется емкостью
шпуль, размером и степенью утягивания стежей, размерами попе­
речного сечения нити, числом оборотов машины.
Время, потребное для выполнения одной заправки, определяется
сложностью процесса заправки и может быть сокращено за счет
применения наиболее рациональных приемов.
Затраты времени на смазку и очистку машины и удаление стружки
(отходов). По данным ЭНИМС, удельный вес этих затрат при работе
на токарных станках составляет от 2,4 до 3,9% , на револьверных
станках от 4,2 до 7% , на радиально-сверлильных от 6,8 до 10,4%,
на тяжелых расточных от 12,5 до 18,7%, на одношпиндельных много­
резцовых полуавтоматах от 7,6 до 9,5% , на многошпиндельных
токарных полуавтоматах последовательного действия от 11,8 до 14,5%
и непрерывного действия от 17 до 18,2% по отношению к продолжи­
тельности смены.
Основными путями сокращения приведенных в табл. 15 затрат
являются автоматическая смазка под давлением, механизация дроТаблица 15
Распределение затрат по отдельным элементам
Тип оборудования
Продолжительность в
непре*
рывного
действия
Многошпиндель­
ные полуавто­
маты
последо­
вательно­
го
дей­
ствия
полу*
Одношпин
1 маты
Тяжелые ]
ные станк:
°/в к
■
®А
ч
й-о2
[ ные
э*
н
осв
о
са>схо *
Радиально
лильные с
а>
3X
Револьвер
станки
КИ
Наименование
элементов
затрат
Токарные
X
С
О
н
и
времени работы смены (430 мин.)
Уборка станка . . . 0,7—1,4 1,5—2 1,9—3 11,5—15,6 2,5—3 4,8—5,5 7,5—8
—
3,5—4,5 5—5,6 6—6,4
Уборка стружки . . 1,2—1,5 1,5—2 3,9—5,4
1—3,1 1,6—2
2—3,4 3,5—3,8
Смазка станка . . . 0,5—1 1,2—3 1—2
1^
00 о"
«о
И т о г о . . . 2,4—3,9 4,2—7
12,5—18,7 7,6—9,5 11,8— 17—18,2
14,5
бления и автоматизация удаления стружки, исключение возмож­
ности попадания стружки, пыли и грязи на базовые поверхности
машины.
Сложным является'отвод стружки, особенно при работе на ско­
ростных режимах резания при многоинструментных настройках.
144
Известно, что объем стальной стружки до 8 раз больше перво­
начального объема металла. При работе на современных станках
мощностью 10— 13 кет за час накапливается более 0,2 м 3 стружки,
которая загромождает все рабочее пространство станка и может
травмировать рабочего.
В ряде современных станков применяется дробление и пневма­
тическое отсасывание стружки. И в этом случае остановки станков
вследствие засорения оборудования и приспособлений стружкой
и пылью практически снижаются до нуля.
Удаление отходов методом отсасывания находит широкое при­
менение в большинстве обувных машин, в которых практически
отсутствуют простои, связанные с удалением отходов, а время на
уборку машины сведено до минимума.
10
Бурое и Капустин
3567
Глава
VI
ПОТОЧНЫЕ МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА
И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ МАШИН в поточны х линиях
Опыт поточного производства неоднократно и на многочислен­
ных примерах убедительно показал положительные результаты по
снижению себестоимости и повышению рентабельности производства,
росту производительности труда, улучшению использования основ­
ных и оборотных средств, улучшению качества продукции, повы­
шению организационно-технического уровня производства.
В настоящее время поточные методы производства находят широ­
кое применение во всех отраслях промышленности и даже в строи­
тельстве, где раньше поток считался невозможным.
Поточное производство характеризуется разделением техноло­
гического процесса на составные части; расположением рабочих мест
и оборудования по ходу технологического процесса; закреплением
за каждым рабочим местом одной или нескольких повторяющихся
операций и последовательной передачей кратчайшим путем предмета
труда с одного рабочего места на другое посредством механических
устройств, например конвейера.
Наиболее прогрессивной является организация сквозных потоков,
которые обеспечивают более тесную взаимосвязь цехов, сокращают
путь и время следования обрабатываемой заготовки не только внутри
цехов, но и между цехами, а также устанавливают единый оптималь­
ный ритм всего производственного процесса.
При сквозном потоке весь технологический процесс изготовле­
ния какой-либо машины (автомобиля, трактора, самолета и др.)
представляется в виде рядов поточных линий, обрабатывающих от­
дельные детали, постепенно вливающихся затем в линию сборки
отдельных узлов. Отдельные узлы в свою очередь вливаются в линию
общей сборки машины на главном сборочном конвейере, с которого
сходят уже готовые машины в соответствии с темпом их выпуска.
Заготовительные цехи при этом также имеют поточные линии; заго­
товки деталей поступают непосредственно на линию обработки.
Значительное усовершенствование в работе поточных линий про­
ведено в обувной промышленности, где введены и успешно работают
конвейеры высокой производительности с добавочными люльками.
146
Рабочий, производящий обработку заготовок основного потока в более
быстром темпе, чем темп движения конвейера, постепенно накапли­
вает свободное время, за которое производит обработку заготовок
из дополнительных люлек, что приводит к дальнейшему повышению
производительности труда.
Дальнейшим совершенствованием поточных методов обработки
является применение поточных линий с переменной скоростью дви­
жения конвейера (переменным темпом), автоматически изменяющейся
в течение смены.
При этом методе работа поточно-конвейерной линии осуществ­
ляется с переменным ритмом по заранее разработанному сменному
графику, обеспечивающему возможности почасового перевыполнения
планового задания.
Выбор оптимального варианта организации потока и назначение
основных параметров, обеспечивающих высокопроизводительную ра­
боту поточной линии, являются главными вопросами проектирования
линий.
§ | виды п отоков И КЛАССИФИКАЦИЯ ПОТОЧНЫХ л и н и й
При поточном методе производства существуют следующие виды
и формы организации потока:
а) непрерывнопоточные и прямоточные (прерывнопоточные);
б) постояннопоточные и переменнопоточные (групповые);
в) со свободным и принудительным ритмом;
г) межцеховые, внутрицеховые и участковые потоки.
Непрерывнопоточный метод характеризуется непрерывностью
обработки и движением заготовки от операции к операции.
При прямоточном (прерывнопоточном) методе непрерывность дви­
жения заготовки от одной операции к другой отсутствует, так как
обработка осуществляется партиями.
К постоянным относятся потоки, на которых обрабатывается одна
и та же заготовка, что характерно для крупносерийного и массового
производства.
Если объем выпуска не обеспечивает полную загрузку рабочих
мест, что характерно для серийного производства, то применяют
переменные (групповые) потоки с периодической переналадкой обо­
рудования на обработку других заготовок.
В потоках со свободным ритмом длительность каждой операции
не обязательно должна совпадать с установленным ритмом. В пото­
ках же с принудительным ритмом совпадение продолжительности
выполнения отдельных операций с установленным темпом потока
является необходимым условием. При этом необходимо по воз­
можности обеспечить полную синхронизацию выполнения всех
операций.
Поточные линии со свободным ритмом применяются главным
образом при обработке мелких заготовок, на обработку которых
идет незначительное время. Выравнивание выпуска изделий на рабо10*
>
14 7
чих местах такой линии осуществляется за счет небольшого проме­
жуточного задела. В этом случае рабочий снимает с транспортера
очередную пришедшую к нему деталь и, обработав ее, кладет опять
на ленту транспортера для передачи на следующее рабочее место.
Если же рабочий не успеет закончить данную операцию за время,
равное такту линии, то он кладет на транспортер обработанную
деталь из межоперационного запаса, а незаконченную им обработку
завершает при первой возможности.
Непрерывнопоточные линии являются более совершенными.
Они характеризуются строгой ритмичностью и синхронностью обра­
ботки на каждой операции. Такие линии применяются в массовом
и крупносерийном производстве при тщательно отработанных тех­
нологических процессах и высокой степени механизации и автома­
тизации процесса обработки. Если невозможна полная синхрониза­
ция потока и продолжительность выполнения ряда операций ока­
жется меньше такта линии, то в этом случае применение непрерывно­
поточной линии приведет к простоям рабочих и оборудования На
данных операциях. Для того чтобы не допустить таких простоев,
возможны два варианта:
а) один рабочий обслуживает несколько (два или три) станков,
переходя через определенные промежутки времени от одного недо­
груженного станка к другому; однако это позволяет загрузить рабо­
чего, а не оборудование;
б) вместо двух или трех недогруженных на линии станков ста­
вится лишь один, на котором выполняются соответственно две или
три операции; в этом случае можно достичь более полной загрузки
рабочего и оборудования.
Как в первом, так и во втором случае поточность в’движении де­
талей нарушается; на отдельных рабочих местах раббта протекает
с перерывами (партиями), т. е. в данном случае имеем не непрерывнопоточную, а прямоточную (прерывнопоточную) линию. При этом
из-за отсутствия синхронности операции и прерывного характера дви­
жения заготовок около некоторых рабочих мест неизбежно накапли­
ваются заделы.
Потоки бывают в пределах участка (участковые потоки), цеха
(цеховые потоки) или же в пределах всего завода (межцеховые
или сквозные потоки).
В соответствии с указанными видами и формами организации
поточные линии бывают:
а) постояннопоточные с принудительным ритмом и непрерывным
перемещением заготовок;
б) постояннопоточные со свободным ритмом и непрерывным пере­
мещением заготовок;
в) постояннопоточные с принудительным ритмом и периодиче­
ским перемещением заготовок; ч
г) постояннопоточные со свободным ритмом и периодическим
перемещением заготовок;
д) переменнопоточные или групповые с принудительным ритмом
и непрерывным перемещением заготовок;
148
е) переменнопоточные со свободным ритмом и непрерывным
перемещением заготовок;
ж) переменнопоточиые с принудительным ритмом и периоди­
ческим перемещением заготовок;
- з) переменнопоточные со свободным ритмом и периодическим
перемещением заготовок.
Выбор типа поточных линий определяется характером производ­
ства. Постояннопоточные линии применяются в массовом и в отдель­
ных случаях в крупносерийном производстве. В условиях серийного
производства применяются только переменнопоточные (групповые)
линии.
<?
V
)
Фиг.
с>
^—
60. Различные схемы расположения поточных линий.
Обработка на прерывнопоточных (прямоточных) линиях сопря­
жена с залеживанием заготовок на рабочих местах.
На переменнопоточных (групповых) линиях требуется периоди­
ческая переналадка оборудования линии с переходом на обработку
другой заготовки.
Недостатком поточных линий со свободным ритмом является
отсутствие полной синхронизации выполнения отдельных операций
и увеличение продолжительности производственного цикла из-за
пролеживания заготовок на рабочих местах вследствие межоперационных заделов.
В зависимости от метода расстановки оборудования и транспорт­
ных средств поточные линии бывают с односторонним и двусторонним
расположением оборудования.
При двустороннем расположении оборудования несколько услож­
няется наблюдение за ходом работы линии, но зато достигается эконо­
мия производственных площадей,так как конвейер становится короче.
В зависимости от планировки зданий, поточные линии можно
расположить по одной прямой линии, несколькими параллельными
линиями, под углом, или в виде замкнутого контура (фиг. 60).
Транспортные средства на поточных линиях разделяются на
действующие с перерывами (тележки, монорельсы, подъемные краны),
непрерывно действующие бесприводные (наклонные плоскости,
склизы, желобы, скаты, рольганги), непрерывно действующие (транс­
портеры ленточные, пластинчатые, цепные, подвесные круговые).
140
§ 2. В Ы Б О Р Т И П А П О ТО ЧН О Й Л И Н И И И РА С Ч Е Т П О Т Р Е Б Н О Г О
О Б О РУ Д О В А Н И Я
Определяющими факторами проектирования поточной линии
являю тся объем производства и технологический процесс обработки.
При заданном объема производства принятый вариант техноло­
гического процесса будет определять количество и трудоемкость опе­
раций, вид и количество применяемого на линии оборудования,
его производительность и степень использования, а такж е характер
оснастки, инструмента и режим обработки.
Не останавливаясь на способах разработки и оценки вариантов
технологических процессов, рассмотрим общую схему проектиро­
вания поточных линий.
Исходными данными для проектирования поточных линий яв­
ляются:
1)
производственная мощность или программное задание п
выпуску изделий на линии с указанием, за какое время, сколько
и каких изделий необходимо выпустить на данной линии;
2 организационные условия использования линии (непрерыв­
ная работа по выпуску одних изделий, переналадка на другие изде­
лия, расположение линии в помещении цеха, число смен работы,
перерывы и т. д.);
3) чертежи и технические условия, предъявляемые к обрабаты­
ваемым деталям и стабильность их конструкции.
Условия, этапы и способы проектирования могут быть различ- .
ными в зависимости от характера и назначения линий, однако общую
схему последовательности проектирования можно представить в сле­
дующем виде:
1) определение производительности и такта работы линии;
2) разработка технологического процесса изготовления детали
на линии и определение потребного количества оборудования для
каждой операции;
3) разработка организационно-технических мероприятий по по­
вышению степени использования проектируемой линии (уменьшение
потерь производительности);
4) организация рабочего места.
Определение производительности и такта линии. Обычно при
проектировании поточных линий их производительность задается,
однако по мере развития науки и техники и накопления опыта
эксплуатации линий, а также всемерной борьбы за сокращение про­
стоев потери производительности уменьшаются и создаются пред­
посылки для внедрения новой, прогрессивной технологии и обору­
дования, применения скоростных режимов обработки и вследствие
этого систематического повышения выпуска продукции.
При проектировании линии необходимо предусматривать возмож­
ности последующего повышения выпуска. С этой целью в конвейерно­
поточных линиях вводят специальные вариаторы скоростей, преду­
сматривают возможность замены установленных машин машинами
большей производительности.
150
Если производительность для проектируемой линии
л задана,
то, учитывая возможно-допустимые потери производительности Д/7,
получим следующее уравнение для расчета теоретической произво­
дительности:
Рт.л = П ф. л + ЬП.
Д ля расчета производительности линии можно такж е применить
ранее полученное уравнение производительности для отдельной
машины:
П т. л = 2 * г -
(129)
По найденной производительности П т л определяется такт работы
линии.
Под тактом (ритмом) понимается время, по истечении которого
с участка или линии сходит обработанная деталь. При плановом
производственном задании, выраженном в ш туках, теоретический
такт будет равен
9 ,-Т Г .
(130)
где Фа — фонд времени работы линии в смену;
N — запланированное к выпуску количество изделий в смену.
Время Фд рекомендуется брать с учетом затрат времени, свя­
занны х с организационным обслуживанием потока и его рабочих
мест, а такж е затрат времени на регламентированный отдых и неиз­
бежные потери от простоев потока.
При одном и том же фонде времени такт потока будет уменьшаться
по мере увеличения программного задания, и при очень больших N
такт настолько уменьшается, что становится нецелесообразным про­
изводить обработку или сборку изделий на одной поточной линии,
а выгоднее применять несколько параллельно работающих потоков
р с тактом работы
Д л я того чтобы обеспечить заданный программой выпуск изде­
лий N , следует учитывать возможный брак и возврат изделий на
переналадку, а такж е связанные с этим потери. Поэтому для расчета
такта нужно брать не программу выпуска, а программу запуска.
Когда поточная линия состоит из нескольких участков, то выпуск
изделий необходимо рассчитывать по интервалу выпуска последнего
участка линии.
При расчете такта переменнопоточных или групповых линий
необходимо учитывать затраты времени на переналадку линии 1.
При выборе схемы поточной линии учитываются общая компо­
новка, начало и конец потока, его протяженность, расположение
и конфигурация, гйбкость работы линии и снижение возможных
потерь, конструкция, материал, размеры, вес и расположение обра1 При переходе с обработки одной заготовки на другую.
151
батываемой заготовки на конвейере и в приспособлениях, располо­
жение оборудования, рабочих мест, организационные факторы и др.
Конфигурация и протяженность трассы, расположение складов,
лифтов и проходов в здании оказывают влияние на выбор схемы.
Так, если прямолинейный поток имеет большую протяженность и через
поток вверху или внизу необходимы переходы или проходы, то при­
меняют пространственную схему потока или схему вертикально­
замкнутого конвейера с арками и мостиками. В потоках, имеющих
конфигурацию с поворотами трассы в горизонтальной плоскости,
целесообразнее применять горизонтально замкнутые конвейеры.
Начало потока выбирают ближе к месту поступления заготовок или
деталей, подлежащих обработке. Конец трассы потока располагают
в местах, близких для последующей обработки или передачи изделий
на склад. Если участки загрузки и разгрузки потока сосредоточены
в одном месте, тогда применяют горизонтально замкнутый поток;
при расположении этих участков в разных точках применяют вер­
тикально замкнутую схему потока.
При горизонтально замкнутых схемах обеспечивается:
а) одинаковое и наилучшее расположение рабочих мест по отно­
шению к потоку;
б) наибольшее приближение изделий к рабочим местам, когда
каретки или люльки прикрепляются консольно к цепи конвейера;
в) использование индивидуальных резервов производительности
при многоярусном типе конвейера;
г) возможность поворотов потока;
д) размещение под конвейером аспирационных устройств и т. д.
Однако в горизонтально замкнутой схеме потока увеличивается
количество незавершенной продукции, увеличивается занимаемая
площадь и иногда затрудняется передача заготовок изделий из одного
участка цеха в другой. Поэтому в зависимости от конкретных усло­
вий применяют наряду с горизонтально замкнутыми вертикально
замкнутые или комбинированные схемы.
Прерывистое движение транспортера поточных линий исполь­
зуют для облегчения загрузки и разгрузки деталей.
Дифференциация процесса и согласование продолжительности
выполнения операций. Проектирование технологического процесса
в условиях конвейерно-поточного производства включает разделение
труДа с согласованием времени выполнения каждой операции про­
цесса.
Применение типовых нормативных данных, не учитывающих
последних достижений техники, опыта новаторов производства
и новых форм организации производства, приводит к недоисполь­
зованию мощности потоков. Поэтому проектирование конвейерно­
поточных линий должно проводиться на основе прогрессивных норм
науки и техники с перспективами дальнейшего прогресса произ­
водства и повышения производственной программы.
Всестороннее изучение структуры технологического процесса
и длительности каждой операции, выявление наиболее напряжен­
ных участков потока («узких» мест), а также использование всех
возможностей для повышения выпуска продукции являются одн ой
из главных задач проектировщиков поточных линий. .
Ориентация линии на «узкое» место или так называемые лим и­
тирующие операции приводит к недоиспользованию мощностей пото­
ков, к снижению темпов роста выпускаемой продукции. Так, если
в потоке имеется 50 операций, из которых 47 имеют продолжитель­
ность около 30 сек., а три операции около 1 мин., то, ориентируясь
на такт наиболее продолжительной операции, равной 1 мин., мы
будем выпускать одно изделие в минуту; при этом вся техника п о­
тока не будет использована полностью. Если же на трех лимитирующих'операциях добиться уменьшения длительности до 30 сек.,
то весь поток будет давать два изделия в минуту; в тех же случаях,,
когда не удается сократить время обработки на самой длительной
операции, на эту операцию линии ставят несколько параллельна
работающих машин.
При дифференциации технологического процесса практически
трудно добиться точного равенства или кратности по времени выпол­
няемых операций /,,
1„ и темпа работы линии 0Л, т. е.
^1 Ф (%Ф ’ * *Ф 1п Ф
Отклонения Д/х, Д/2, . . /Дя должны быть наименьшими и не
выходить за пределы +10%. Эти отклонения по мере работы линии
регулируются и уменьшаются.
Когда отдельные машины, установленные в поток, имеют неоди­
наковую или некратную производительность, то появляются неис­
пользованные резервы мощности установленного оборудования.
Это обстоятельство должно обязательно учитываться как при
проектировании машин, так и при выборе их для установки в поток.
Приводимая ниже методика расчета потребного количества машин
на каждой операции позволяет не только определять резервы произ­
водительности поточной линии, но при помощи ее можно также
решать и обратную задачу: определение производительности потока
с наибольшей степенью использования выбранного оборудования.
Пусть мощность (производительность) потока будет Пф „ а про­
изводительность отдельных машин равна Пм1, П м2, . . . , П м,\
тогда необходимое число одноименных машин, которые нужно уста­
новить в поток, равно
**М1
М2
Так как М,, М%, . . . , М, могут быть дробными числами, то
практически берут не М х, М2, . . . , М р а М \, М'2 , . . . , М'г при­
чем обычно М\ > А^; М'2 > М2; . . . ; М \ > М , и только при
небольших превышениях М] над М , (порядка 10— 15%) берут М '.<
< М,, но в этом случае рабочее место считается «узким» и на нем
сосредоточивают внимание при работе потока, подбирая сюда опыт­
ных рабочих или устанавливают запасную машину.
153
В большинстве случаев М'.1 Ф М , и берут обычно всегда с пре­
вышением, полагая, что при выходе из строя одной из машин с на­
грузкой справятся оставшиеся машины, которые некоторый период
■будут работать с перегрузкой.
Когда Пм > Пф л, в поток ставится одна машина.
Мощность групп оборудования, стоящего в потоке, будет равна
МиПм\\ М 2Пм 2 ', . . . М [П М{.
Каждая из этих групп имеет резерв мощности, равный
м \ п мХ — м хп м1 = (м \ — Му) п мХ- ,...\ [м \ — | § | П м1.
Чем больше разница между М \ и М х; . . . ; ЛГ. и
тем больше
-будет резерв мощности.
Когда М 1 |§ М'., то резерв мощности этой группы получится
отрицательным, что показывает на то, что данная группа работает
с перенапряжением.
При М[ = М у\ М'2 щ М г\ . . , ; М'. = М , резервы мощности
каждой группы оборудования будут равны нулю. В этом случае
■оборудование подобрано наиболее рационально.
Потери мощности оборудования от некратности производитель­
ности отдельных групп будут определяться коэффициентом
__ _ _ _ __________ П фшл{______________ __
МхПм1 "Ь М^Пмг + • • • Ц
______ __________ Пф, л _____________
у (МуЦмх +
Т,
И ли, заменив
п
+ ■
•
•
+
ПМ))
Пф. л
через — Ш получим
Я1 ■
М;
И = ---------Д------ г-------------- — .
I \ М х + М2 +
+
М, I
Если сумма
М\ I___
м'0
__к
*_
М-1_ / /
I___
Мх -г М ,
’
то ц , > 1; при
м[
м'2
м[
^ 7 + М7 + --- + Л?7 = /; ^ = 1:
чаще всего
М\
____ Щ
М'
А.
I______
Мх ^ М2
и поэтому 11к <
154
1
М;
—
_ |_______
М1
/
1
(131)
Чем ближе эта сумма приближается к I, тем лучше произведен
подбор машин для потока.
Частные значения отношений
М[
Мо
м]
; - д р ; • • • ". - д р будут пока­
зывать, насколько напряж ена каж дая из групп, каждая из машин
потока.
В случае, когда М[ = М'2 — . . . = М \ — М '
М’ / 1
1
1
~ г (ж г + л*7 + - ■•+ а*7
(132)
М,
Если отношение - т р — 1, то это показывает, что данная машина
м\
или группа машин нагружена полностью; п р и - д р < 1 группа машин
или машина работает с перегрузкой.
Из уравнения (132) следует, что чем больше установлено машин
в потоке, тем больше будет сумма отношений
.
М, _
К ,
М 2 +•••■+•
~щ ■
При существующей диспропорции между производительностью
отдельных машин тем большим будет коэффициент ц , и меньшими
потери производительности.
Таким образом, из уравнения следует, что потоки большей мощ­
ности будут давать меньшие потери от некратности производитель­
ности.
Вследствие того, что производительность отдельных машин ПмЪ
Пм2, . . - , П м1 является функцией значительного количества фак­
торов, достигнуть равенства коэффициентов
— М ,; М'2 = М 2; ' . ..
. . . ; М \ — М , можно двумя путями:
1) установить для определенных видов продукции (ассортимента,
типа и размера) определенные проектные мощности потоков, крат­
ные друг другу, т. е. для каждой мощности потока иметь соответ­
ствующее оборудование;
2) проектирование и эксплуатацию оборудования следует вести
с таким расчетом, чтобы фактическая производительность машины
была кратна проектной мощности потока.
В некоторых случаях целесообразно несколько снизить режимы
обработки отдельных машин и тем самым привести в соответствие
фактическую производительность машины с мощностью потока. Это
особенно целесообразно делать при обработке деталей резанием,
так как расход режущего инструмента и простои станка увеличи­
ваются значительно
быстрее повышения
режимов резания.
Поэтому на станке, выполняющем наиболее трудоемкую операцию.
155
должны быть установлены режимы максимальной производитель­
ности, а на остальных станках режимы, обеспечивающие заданный
темп потока.
Следовательно, фактическая производительность машины, уста­
новленной в поточную линию, будет определяться, как
=
где
_
М!
(133)
— коэффициент, характеризующий простои линии не по
вине данной машины:
, ,
коэффициент, учитывающий потери производительности
от некратности производительности данной машины
и потока.
Г лава
VI I
П РО И ЗВ О ДИ ТЕ Л ЬН О СТ Ь АВТОМАТИЧЕСКИХ
ЛИНИЙ
Как бы совершенны и производительны ни были машины-авто­
маты, выполняющие отдельные операции технологического процесса
изготовления детали (изделия), общие результаты работы участка
могут значительно снижаться из-за того, что другие операции
остаются неавтоматизированными.
Создание автоматических линий цехов и заводов является даль­
нейшим этапом развития автоматизации рабочих машин и поточных
методов производства.
В отличие от конвейерно-поточных линий, где заготовка уста­
навливается на машину вручную и обрабатывается в большинстве
случаев при непосредственном участии рабочего, на автоматических
линиях обработка и перемещение заготовок с одной позиции на дру­
гую, а в ряде случаев и контроль обработки осуществляются авто­
матически.
Из всего многообразия определений автоматических линий, при­
водимых в литературе, укажем лишь на некоторые.
Под автоматической линией понимается «...система взаимосвя­
занных машин и устройств, спроектированных, построенных и нала­
женных для автоматического преобразования исходного материала
(заготовки) в новый продукт (изделие), осуществляющая свою функ­
цию в соответствии с назначенной последовательностью технологи­
ческих операций при последовательном перемещении материала
(полуфабриката) из одной зоны системы в другую с изменением
координат или характера контактирования с несущими, базирую­
щими, фиксирующими, направляющими и т. п. элементами си­
стемы» [5 1.
Существует и другое определение: «Автоматическая линия пред­
ставляет собою группу машин, автоматически выполняющих в тех­
нологической последовательности цикл операций по обработке изде­
лий, объединенная автоматическими транспортными устройствами,
перемещающими объект обработки от одной машины к другой
с едиными для всей линии темпом и механизмами управле­
ния» 120].
157
Т аки м образом , автом атическая л и н и я , я в л я я с ь системой в заи м о ­
связан н ы х м аш ин и устройств, автом атически обеспечивает обработку
заготовки в определенной последовательности технологического п р о ­
цесса и перемещ ение ее с одной позиции на д р у гу ю с заданны м р и т­
мом. Р о л ь рабочего в этом сл учае сводится к наблю дению за работой
л и н и и , н астрой ке и устранению неполадок, возни каю щ их в процессе
обработки заготовки .
В настоящ ее врем я автом атические линии создаю тся либо из
имею щ ихся на п р ед п р и яти ях ун и версал ьн ы х м аш ин, либо из сп е­
ц и ал ьн о сконструированны х маш ин в больш инстве агрегатн ого
ти п а.
А втом атические линии из рабочих машин общ его назн ачен и я
создаю тся в поряд ке реконструкции сущ ествую щ его производства.
Б ольш инство таки х линий состоит из небольш ого количества м аш ин.
П ри этом технологический процесс либо остается неизменным, либо
подвергается незначительны м изменениям. Сущ ественного повыш ения
производительности оборудования не происходит. О днако в этом
случае достигается значительное сокращ ение потребного числа р аб о ­
чих, что ведет к повыш ению производительности труда.
Д анны е в табл. 16 приводятся д л я наиболее типичных автом ати­
ческих линий.
Таблица 16
Основные технико-экономические показатели автоматических линий,
построенных из универсального оборудования
Автоматическая
линия
Сокраще­
Увеличе- Уменьше­ ние про­ Уменьше­ Уменьше­
ние коли­
1 ние про­
ние себе­ изводст­ ние заничества
изводи­ стоимости. венных I маемой
оборудо­
тельности. Число раз рабочих. I площади.
вания.
I Число раз
{Число раз Число раз Число раз 1
|
счГ
Линия И н о ч к и н а...............
1,95
Волкова ...................
■
6 -7
2
—
Ж
Беляева, Васильева
Севрюкова...............
2
2
Остроумова . . . .
1,03
1,25
1.3
1
5
—
6
2,6
1,5
—
3.7
1,8
1
Преимуществом первого направления, когда автоматические линии
создаю тся из наличного универсального оборудования, явл яется
возможность использования огромного п арка действующего обору­
дования, однако при этом требуется создать сложные, связываю щ ие
все машины, транспортеры и исключительно сложные, различные
для каж дой машины устройства автоматической загрузки обраба­
тываемых заготовок.
158
Более широкое распространение получило второе направление создание автоматических линий из специального оборудования,,
в большинстве случаев агрегатного типа.
Существенным преимуществом машин агрегатного типа является
возможность применения на разных силовых головках одной и той ж е
машины различных режимов обработки вследствие независимости
электроприводов отдельных головок. При этом как сами машины
агрегатного типа, так и автоматические линии, создаваемые из таких
машин, основаны на широкой унификации, нормализации и стан­
дартизации отдельных узлов.
Особого внимания заслуживаю т созданные за последние годы
типовые конструкции агрегатных машин, приспособленных для ра­
боты в автоматических линиях и позволяющих использовать их как
независимые отдельные машины.
Ш ирокая унификация и стандартизация узлов и механизмов
отдельных машин, принцип построения автоматических линий из
отдельных узлов и агрегатов, а такж е создание типовых конструк­
ций машин, приспособленных для автоматических линий и позво­
ляющ их одновременно использовать их как отдельные независимые
машины, значительно сокращают сроки и снижают стоимость проек­
тирования и изготовления автоматических линий, а также повышают
их эксплуатационные качества.
Автоматические линии из машин агрегатного типа создаются
на основе широкого внедрения гидро- и электроавтоматики, позво­
ляющ их наиболее просто и надежно решить вопросы автоматизации
работы системы машин.
Основные технико-экономические показатели автоматических ли ­
ний из агрегатных машин приведены в табл. 17.
Приведенные в табл. 17 цифры показывают, что автоматические
линии, создаваемые из специального оборудования, имеют более
высокие технико-экономические показатели по сравнению с линиями
из универсальных станков.
Важным вопросом проектирования технологических процес­
сов обработки на автоматических линиях является выбор соответ­
ствующей степени концентрации операций, установочных баз
и числа одновременно обрабатываемых заготовок на каждой по­
зиции.
Степень концентрации операций следует намечать исходя из
характера обработки изделия, синхронности работы отдельных
позиций, удобства смены, обслуживания и наблюдения за работой
инструментов, жесткости системы станок — деталь — инструмент,
удобства отвода стружки и получения более высокой производитель­
ности.
При выборе баз, помимо обычно предъявляемых к ним требо­
ваний, необходимо, чтобы выбранные базы обеспечивали возмож­
ность автоматической фиксации, удобство транспортировки обраба­
тываемой заготовки с одной позиции на другую, жесткость крепле­
ния заготовки, предохранение от попадания в приспособление
стружки и т. д.
159
Таблица 17
О сновны е текнйко-эконом ичбскйе п о к азател и некоторы х автом ати ч ески х линий
2 °
X с
А втом ати зи ро­
ванное п р ои з­
водство
О со
& со
2СО ко
Д о.
X с
3400,0
110
900,0
93
900,0
69
725,0
84
600,0
127
600,0
75
610,0
98
10,5
31,0
9,7
13
8,6
4,7
8,0
6,25
1275
I кв.
1956 г.
2400
704
566
II к в .
1956 г.
470
476
11 кв.
1956 г.
9,60
6— 94
4— 84 7— 65
8 — 77
22— 98 18— 56 19— 83
4—64
2— 21
3— 08 4— 70
5 -8 2
12— 54 8— 06
и
1
76,8
24
180,0
11
158,1*
6
1983,1
185
3,2
16,4
26,4
10,7
25,8
577
1091
973
1983
1690
2 4 0 0 0 1872,0*
93
179
С ебестоим ость единицы и з­
делия в руб. . . . . . .
12—55 8— 43
7— 74
7— 31**
7— 83 7— 43
Т о ж е б ез стоим ости м а т е ­
р и а л а .....................................
2— 56
3 — 35
3— 45
Г о д о в а я э к о н о м и я (— ) или
у д о р о ж ан и е ( + ) в ты с. р у б .
К
со
®го
о о>
О.—
Фактически за
7 мес. 1956 г.,
приведенное
к го д у
О со
ь со
П
55
А втом атизи­
рованное
производство
по проекту
2 о
х о
со а
юн
о о
о -Я
Роликовы е
Фактически
за
7 м е с.,
1956 г .,
приведенное
к году
|й
33 X
н
г 2ш е5
2 с §
СО о *
* ° оО о
Шариковые
по проекту
1 ®
^
Неавтоматизи
ное
произв(
1954 г.
*8
§2
О .'-'
8с ®
-2
Возможные п<
приведении к
пуску при н<
условиях ***
О б ъем п р о и зв о д с т в а в го д
в ты с. ш т.................................
К о л и ч е с т в о рабо ч и х (ч е л .)
П р о и зв о д и т е л ь н о с т ь на о д ­
но о р або ч его в год в
т ы с. ш т. .................................
Съем с 1 м 2 п л о щ ад и в год
в ш т ............................................
• <ь>
Ч о
ё Я
* X
ОС &
по проекту
О §
ю~
СО о
<>&
X с
1
з
Фактически
мес.,
привел
к году .
Н аименование показателей
I4- 0>
О
СО К
СО <ц
по проекту
О —V
X^
ССТГ
со ю
о 05
аС ,
<и_
к и
А втом атизи­
рованное
производство
Фактически зг
1956 г., приве
к году
Валы электром оторов
А втом атизи­
рованное
производство
П одш ипники
Порш ни
6 — 55 2 —71
—
-7 4 1 ,6 - 7 4 4 — 6
—
3 — 12
-9 6 0 ,0 + 3 3 1 3 ,0 - - 3 0 5 0 ,0
+2529
+2850
—
9— 33
- 2 6 5 0 — 1921
Уровень ф актического выпуска ограничивается на линии валов действительной
Т -------:— -----------•
из-за отсутствия м еталла. ч
ельной потребностью , на линии порш ней — простоям и
** 7 р. 83 к. — себестоим ость, пересчитанная по прям ом у распределению затпят г
вительиых р асходов.
у
«затрат с включением упаковочны х и транспортно-загото*** Графа подсчитана из условий:
а) ликвидации простоев на линии из-за отсутствия металла;
__ б>Доведения количества рабочих д о ПО чел, и ИТР, СГ<П и МОП д о 20 чел.
Выбор числа одновременно обрабатываемых заготовок на любой
позиции должен быть основан не столько на технологических,
сколько на экономических соображениях. При этом необходимо
учитывать, что для получения наибольшей производительности
целесообразна многоместная обработка.
Однако автоматические линии с многоместной обработкой в ряде
случаев вызывают дополнительные затраты времени, связанные
с настройкой линии, наладкой инструментов на заданную точность,
их сменой и подналадкой, совершением холостых ходов и т. д.,
а также со значительным усложнением машин. Вследствие этого
повышение производительности обработки за счет увеличения числа
одновременно обрабатываемых на каждой позиции заготовок в ряде
случаев может быть сведено на нет увеличением простоев линии по
указанным причинам.
В целях получения высокой точности обработки и сокращения
неполадок в работе линии необходимо при проектировании техноло­
гических процессов обеспечить наименьшее число перемен поло­
жения обрабатываемых заготовок в процессе прохождения их по
линии, так как каждая перемена положения детали в большинстве
случаев требует применения весьма сложных механизмов и
сопряжена с понижением точности установки и обработки де­
тали.
Особые требования, предъявляемые к машинам автоматических
линий, заключаются в полной автоматизации цикла обработки,
включая зажим и освобождение заготовок, загрузки, выгрузки и
передачи с позиции на позицию заготовок, а также манипуляции
по управлению машиной.
В целях сокращения простоев, машины, установленные в авто­
матическую линию, должны обладать высокой надежностью, проч­
ностью и износоустойчивостью, ибо узлы и механизмы, имеющие
недостатки, не оказывающие заметного влияния на работу отдель­
ной машины, будучи перенесены в автоматическую линию, могут
привести к резкому увеличению простоев и к снижению произво­
дительности линии, так как при неисправности той или иной машины
будет простаивать не только данная машина, но и вся автоматиче­
ская линия.
По этим же причинам повышаются требования к рабочим инстру­
ментам, установленным на машинах автоматической линии.
Инструменты следует применять наиболее прогрессивные, обеспе­
чивающие наибольшие размерную и режущую стойкость, быстросменность и бесподналадочную оснастку крепления (смена резцов
блоками, автоматическая замена инструментов и т. п.).
Количественный рост выпуска автоматических линий сопро­
вождается расширением области их применения в направлении
увеличения и разнообразия автоматизируемых технологических про­
цессов.
Рост числа создаваемых автоматических линий приводит к их
качественному изменению; наряду с автоматическими линиями
11
Буров и Капустин
3567
161
в два-три станка, построенными на базе универсального или агре­
гатного специального оборудования, проектируются крупные авто­
матические линии и цехи.
Автоматические линии получили наибольшее распространение
в массовом производстве, главным образом в автомобильной, тр а к ­
торной, пищевой, а такж е в некоторых других отраслях промыш­
ленности. Опыт эксплуатации автоматических линий показывает,
что они с успехом могут применяться и в условиях крупносерийного
производства.
§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ
В зависимости от вида обрабатываемых заготовок, применяемого
оборудования, характера выполняемого технологического процесса,
типа транспортных устройств и т. п. автоматические линии имеют
весьма разнообразную структуру и конструктивное оформление.
В целях улучш ения проектирования целесообразно создание типовых
технических решений не только отдельных элементов, но и линий
в целом, а такж е их классификации. Несмотря на значительный
опыт проектирования и эксплуатации автоматических линий, до
настоящ его времени не только не разработана их классификация,
но и нет единого мнения о том, что должно быть положено в основу
классификации.
В основу классификации автоматических линий проф. Г. А. Ш ау­
мян [20] положил принцип агрегатирования, местонахождение заго­
товки во время обработки, принцип осуществления транспортиро­
вания заготовки и наличие магазинных компенсирующих устройств,
позволяю щих делить линию на отдельные участки.
По принципу агрегатирования все линии автор разделяет на
три класса: I класс — линии последовательного агрегатирования,
II класс — линии параллельного агрегатиробания и III класс —
линии параллельно-последовательного агрегатирования.
Каждый класс автор подразделяет на три группы: к 1-й группе
относятся автоматические линии, в которых заготовки не снимаются
с транспортера, ко 2-й группе — в которых заготовки снимаются
с транспортера, и к 3-й группе — автоматические линии с бункернокомпенсирующими устройствами. К аж дая группа имеет несколько
подгрупп.
А. П. Владзиевский [5] при классификации автоматических
линий исходит из характера поступления в автоматическую линию
исходного материала и выдачи конечного продукта.
Известно, что поступление исходного материала и выдача конеч­
ного продукта могут осущ ествляться либо непрерывно, либо пор­
циями, либо штуками.
По этой классификации большинство действующих автомати­
ческих линий принадлежат к IX классу, т. е. исходный материал
вводится штучными заготовками и конечный продукт выдается такж е
поштучно.
162
Автоматические линии для выпуска штучных изделий (IX класс)
подразделяются на три группы:
1) неразрывная цепь автоматически действующих производствен­
ных и вспомогательных устройств с непосредственной, обычно жест­
кой (или равносильной ей), передачей полуфабрикатов с одной пози­
ции обработки на другую;
2) система гибко связанных отдельных звеньев, где каждое из
звеньев представляет собой совершенно независимую машину,
а каждая гибкая связь между такими звеньями представляет собой
агрегат в виде приемника-накопителя запаса полуфабрикатов и
автоматического транспортера-перегружателя;
3) система из гибко связанных отрезков цепи, в каждом из кото­
рых звенья связаны неразрывно и передача полуфабрикатов с пози­
ции на позицию производится непосредственно (или аналогичным
образом), гибкая же связь между отрезками цепи представляет собой
приемник-накопнтель с автоматически действующим транспортеромперегружателем.
Применительно к штамповочному производству А. И. Малов
и В. Ф. Прейс [151 все автоматические линии делят на два
класса: первый класс — последовательные, второй класс — парал­
лельные.
Первый класс по типу транспортной связи авторы подразделяют
на три группы:
а) последовательные линии с жесткой связью, без межоперационного запаса;
б) последовательные линии с жесткой связью и с межоперационным запасом;
в) последовательные линии с гибкой связью и с межоперационным запасом.
Второй класс при такой классификации включает только одну
группу: параллельные линии с гибкой связью и с межоперационным
запасом.
При классификации автоматических линий М. М. Гулько [10]
исходит из типа, конструкции и технологического назначения при­
меняемых станков, из количества одновременно обрабатываемых
изделий, их формы и размеров.
В зависимости от типов, конструкции и технологического назна­
чения автор различает следующие разновидности линий:
1) линии универсальных станков;
2) линии специальных станков неагрегатного типа;
3) линии агрегатных станков;
4) линии сборочных станков;
5) станки — автоматические линии (комбайны);
6) линии прессов;
7) линии автоматических производств, включающие помимо стан­
ков для обработки металла также устройства для контроля, сборки,
термической обработки, сортировки, маркировки, упаковки, окраски
и т. п.
11*
163
ПсГколичеству одновременно обрабатываемых заготовок все авто­
матические линии М. М. Гулько подразделяет на два вида:
1) на каждой рабочей позиции одновременно обрабатывается
одна заготовка;
2) на каждой рабочей позиции обрабатывается по две заго­
товки.
Наконец, в зависимости от формы и размера обрабатываемой
заготовки автоматические линии автором подразделяются на ли­
нии, изготовляющие детали сложной конфигурации — корпусные
и в форме тел вращения, профилированный металл, заготовки из
листового металла.
Приведенные данные по классификации автоматических линий
показывают, насколько различны мнения по этому вопросу.
Рассматривая автоматические линии как систему машин, целе­
сообразно их классификацию строить по признакам, характеризую­
щим принцип действия рабочих машин (см. фиг. 1) и их производи­
тельности (фиг. 61).
По этой классификации все автоматические линии делятся
на два класса: периодического действия и непрерывного дей­
ствия.
Каждый класс в свою очередь подразделяется на три группы:
линии с последовательным агрегатированием, линии с параллель­
ным агрегатированием и линии с параллельно-последовательным
агрегатированием.
Существенное влияние на производительность автоматических
линий оказывают магазинные компенсирующие устройства (бун­
керы), позволяющие делить линию на отдельные участки. По этому
признаку 1-я и 3-я группы автоматических линий делятся на две
подгруппы: безбункерные и с бункерно-компенсирующими устрой­
ствами.
В автоматических линиях I класса обрабатываемая заготовка
перемещается с одной позиции на другую периодически через опре­
деленные промежутки времени, равные такту линии, в линиях
II класса обработка и перемещение заготовки с одной позиции на
другую осуществляются непрерывно. При этом холостые ходы рабо­
чих органов отсутствуют, а перемещение заготовки совмещено по
времени с непосредственной обработкой.
Большинство существующих автоматических линий относятся
к линиям I класса. Ко II классу относятся автоматические линии
системы Л . Н. Кошкина, большинство линий бесцентрово-шлифо­
вальных станков для обработки заготовок сравнительно простой
конфигурации, а также линии для выпуска нештучной продукции.
1-ю группу автоматических линий обоих классов составляют
однопоточные (р = 1) линии с последовательным агрегатированием,
на которых обработка заготовок осуществляется в ж последовательно
расположенных рабочих позициях. Такие линии предназначаются
для обработки заготовок со сложным и трудоемким технологическим
процессом, состоящим из ряда чаще всего разнородных, требующих
последовательного выполнения операций.
164
/ к л а сс
11 класс
Периодического д е й с т в и я
1 группа
2 группа
Последовательного
Параллельного
агрегатирования
агрегатирования
Схема
а
Схема
б
Непрерывного
3 группа
Схема
Схема
в
г
Фиг.
Параллельно'
последовательного
агрегатирования
Схема
д
61.
Схема
е
действия
1 группа
2 группа
3 группа
Последовательного
агрегатирования
Параллельного
агрегатирования
Параллельно­
последовательного
агрегатирования
Схема
а
Схема
б
Схема
в
Схема классификации автоматических линий.
1Схема
1
г
Схема
д
Схема
е
Ко 2-й группе относятся многопоточные (р > 1) автоматические
линии, имеющие только одну рабочую позицию (<7р= 1 ) в каждом
потоке. П ри этом на рабочих позициях всех р потоков осущ ествляется
одинаковая обработка одновременно над числом заготовок, равным
числу параллельны х потоков линии р. Т акие линии предназначаю тся
д ля обработки заготовок с технологическим процессом, состоящим
из одной операции.
3-ю группу составляю т многопоточные автоматические линии,
предназначаемые, к а к и линии 1 -й группы , для обработки заготовок,
имеющих сложный технологический процесс, последовательно осу­
щ ествляемый в <7р рабочих позициях каж дого потока. Т акие линии
производительнее линий 1 -й группы вследствие их многопоточности.
Они создаются для обработки изделий со сложны м.технологическим
процессом тогда, когда л ин и я 1 -й группы не обеспечивает заданной
программы, а построение дублирую щ ей линии экономически нецеле­
сообразно.
Автоматические линии 3-й группы могут быть выполнены по
следующим схемам: а — с несколькими потоками на линии; б — с не­
сколькими одновременно обрабатываемыми заготовками на каж дой
позиции линии при одном или нескольких потоках; в Ц с несколь­
кими установленными на каж дой позиции станками-дублерами, вы ­
полняющими одновременно над соответствующим числом заготовок
одинаковую обработку; г — с несколькими обрабатываемыми на
маш инах ротационного типа деталями в каж дой позиции; д — с р а з­
ветвлением потока на наиболее трудоемких оп ерац и ях по отдельным
маш инам-дублерам либо с различны м числом потоков или количе­
ством одновременно обрабатываемых заготовок в одном потоке на
отдельных участках линии; е — в виде комбинации перечисленных
выше вариантов.
По схеме д с разветвлением потока на наиболее трудоемких опе­
р ац и ях по отдельным маш инам-дублерам могут быть выполнены
так ж е и автоматические линии 1 -й группы.
Построение автоматических линий по различным схемам д и к ­
туется необходимостью обеспечения заданного вы пуска на одной
линии.
П роизводительность таких линий по сравнению с аналогичны ми
однопоточными линиями при разны х вари ан тах (схемах) обес­
печивается по-разному.
Т ак, если длительность всех операций примерно одинакова, то
повышение производительности линии может быть достигнуто за
счет увеличения числа потоков (схема а на фиг. 61). П ри н ци п иаль­
ная схема такой линии п оказана на фиг. 62. В ряде случаев увели ­
чение числа потоков (но не свыше двух) не вызывает увеличения
числа станков в линии, так к ак каждый станок осущ ествляет
одновременно обработку заготовок, находящ ихся в различны х
потоках.
Количество п араллельно обрабатываемых заготовок может быть
увеличено и в одном потоке, если осущ ествить построение линии
дао схеме. & .. ._ . . . . . . . .
4Й6
В случае схемы б (фиг. 61) на каж дом станке линии обра
вается одновременно несколько деталей (фиг. 63), что возможно р
небольших габаритах обрабатываемых заготовок . П о с т р о е н и е
такому принципу автоматических линий н е в ы з ы в а е т у в е л и ч е н а
числа станков в линии.
Фиг .
62. Схема двухпоточной автоматической линии.
При обработке заготовок больших габаритов, когда на каждом
станке линии возможна обработка лишь одной заготовки, такж е
возможно увеличение количества одновременно обрабатываемых
заготовок в одном потоке, но при соответствующем увеличении
количества станков в линии (схема в на фиг. 61). На фиг. 64 при­
ведена схема подобной линии для выполнения каждой операции
на трех станках-дублерах.
Фиг. 63. Схема автоматической линии для параллельной обработки нескольких
деталей на каждой позиции.
Увеличение количества одновременно обрабатываемых заготовок
в одном потоке может быть достигнуто при построении автомати­
ческих линий по схеме г (фиг. 61) за счет установки в линии для вы­
полнения каждой операции многопозиционных станков ротацион­
ного типа для параллельной обработки нескольких деталей (фиг. 65).
По схеме 3 (фиг. 61) автоматические линии осуществляются в т ех
случаях, когда длительность операций при равно напряженных
режимах обработки различна. В этом случае группируют станки
.Ц9, длительности обработки. такъ чтобы, насколько это допускается
'Технологически обязательной последовательностью обработки, рядом
167
в линии были расположены станки с более или менее одинаковой
длительностью операций. Тогда линию разбивают на отдельные
участки, на которых устанавливают либо различное число параллель­
ных потоков (фиг. 66), либо различное число станков на каждой
Фиг .
64. Схема автоматической линии"с несколькими станками-дублерами
для выполнения каждой операции.
позиции или увеличивают количество одновременно обрабатываемых
деталей на отдельных станках потока (фиг. 67).
В тех ж е случаях, когда технологическая последовательность
выполнения операций не позволяет сгруппировать станки с более
Фиг . 65. Схема автоматической линии из многопозиционных станков
ротационного типа.
или менее одинаковой длительностью операций в отдельные участки,
можно увеличить число одновременно обрабатываемых деталей на
лимитирующих операциях за счет установки станков-дублеров
(фиг. 68 ).
Автоматические линии 1-й и 3-й группы обоих классов могут
создаваться как с наличием бункерно-компенсирующих устройств
(подгруппа Б), так и с жесткой связью , без межоперационного
запаса (подгруппа А). В линиях ж е с параллельным агрегатирова­
нием (2 -я группа) нет необходимости устанавливать бункерно-компенсирующие устройства вследствие осуществления на них всей
обработки заготовок в одной позиции. Поэтому в автоматических
линиях 2-й группы подгруппа Б отсутствует.
Ниж е приводится краткое описание наиболее характерны х
автоматических линий применительно к рассмотренной класси­
фикации.
* - . ... .
‘
.
168
—
«
—
© —
и
—
—
© —
© —
— @ -—
© —
-
г ? ) -------- © -------- © -------- «
6^
©
-
—
-Т 1
(Т )
■
--------
]
Фи г . 66. Схема автоматической линии с различным числом
параллельных потоков на отдельных участках.
-
Шаг 71
Iучасток
.
*" I
Шаг 41 _______
и участок
жI
Шаг I ___ ,
Шучасток
Й Й Й 1 1 1 1 1 1 ша а й
ф и г. 67. Схема автоматической линии с различным числом "станков или
количеством одновременно обрабатываемых деталей на каждой позиции для
отдельных участков линии.
Операция 5
фиг.
68. Схема автоматической линии с разветвлением потока
на лимитирующих позициях.
169
Примером автоматических линий 1-1-А может служить линия
обработки валов роторов электродвигателей. Линия однопоточная,
на каждой позиции обрабатывается одно изделие.
Указанная линия предназначается для полной механической
обработки валов электродвигателей, запрессовки вала в ротор и окон­
чательной обработки ротора в сборе с валом.
Технологический процесс обработки валов-роторов на линии
состоит из следующих операций:
1) подрезка торцов заготовки;
2 ) центровка заготовки;
3) черновая обточка вала со стороны шкива;
4) черновая обточка вала с глухой стороны;
5) черновое шлифование шеек вала;
6) накатывание рифлений на шейке под ротор;
7) бесцентровое шлифование шеек вала;
8) фрезерование шпоночной канавки;
9) запрессовка вала в ротор;
10) обточка ротора, напрессованного на вал;
1 1 ) балансировка вала с ротором.
На линии при соответствующей настройке можно обрабатывать
12 типоразмеров валов, отличающихся один от другого по диамет­
рам, длине и размерам и количеству ступеней. Проектная произво­
дительность линии 210 000—250 000 валов в год в зависимости
от размера вала ротора.
На фиг. 69 показана автоматическая линия для изготовления
гаек М16. Указанная линия также относится к безбункерным линиям
периодического действия с последовательным агрегатированием
1-1-А.
Однако в отличие от линии валов электродвигателей в этой
линии на наиболее трудоемкой операции (нарезание резьбы) основной
поток разделен между тремя станками-дублерами резьбонарезными
автоматами. Заготовки в виде прутков поступают в валковое устрой­
ство холодновысадочного автомата. Технологический процесс, осу­
ществляемый на линии, состоит из следующих операций: обрезки
заготовки 1, высадки вспомогательной фаски 2, высадки бочки 3,
формирования шестигранника 4 и просечки отверстия 5. Далее
гайки поступают на резьбонарезные автоматы, на которых выпол­
няется нарезание резьбы 6.
Равномерная подача гаек на три резьбонарезных автомата и пере­
дача на контрольные позиции производится шестипозиционным сто­
лом, три позиции которого предусмотрены для выдачи изделий.
Разделение потока гаек на три ручья производится механическим
путем; одновременное открывание заслонок сброса гаек в ручьях
производится после каждого поворота стола на 180°.
После нарезания резьбы гайки поступают в трехкамерный анти­
коррозионный агрегат, где осуществляется антикоррозионное покры­
тие (промывка, сушка, промасливание) 7. Наконец, гайки поступают
на автоматические весы, где взвешиваются и засыпаются в
ящики 8.
170
Фиг.
69. Автоматическая линия для изготовления гаек М16:
I — отрезка заготовки; 3 — высадка вспомогательной фаски; Я — вы садка бочки; 4 — формирование шестигранника; 5 — просечка
отверстия; 6' — нарезание резьбы; 7 —* антикоррозийное покрытие (промывка, суш ка, промаелнвание); 8 — взвешивание и засы пка
в ящик.
Автоматическая линия И. П. Иночкина (фиг. 70) для обработки
и сборки поддерживающего ролика гусеницы трактора СТЗ-НАТИ
относится к бункерным периодического действия линиям с последо­
вательным агрегатированием (1-1-Б). Линия предназначена для то­
карной обработки ступицы поддерживающего ролика, напрессовке
фланцев с торцов ступицы и сверления в них отверстий. Линия
включает пять технологических агрегатов, цепные транспортеры
устройства и межстаночные лотковые бункеры для небольшого за­
дела.
На первом четырехпозиционном расточном станке выполняются
операции чернового и чистового растачивания и развертывания гнезд
под посадку подшипников одновременно с обеих сторон ступицы,
на втором и третьем станках — черновая и чистовая обточка сту­
пицы поверху и подрезка торцов, на четвертом агрегате — специаль­
ном гидравлическом прессе-автомате выполняется напрессовка флан­
цев, на пятом комбинированном двустороннем автомате производится
чистовое растачивание ступицы, сверление во фланцах отверстий
под резьбу и нарезание резьбы.
В качестве примера автоматических линий непрерывного дей­
ствия с последовательным агрегатированием П-1-А на фиг. 71 пока­
зана автоматическая линия производства штампованных крючковых
приводных цепей и на фиг. 72 технологическая схема процесса.
Как следует из схемы технологического процесса, осуществляе­
мого на этой линии, предварительно промасленная стальная лента
поступает в блочный штамп, где производится формирование звеньев
цепи с одновременной их вязкой в цепь. Все последующие операции
обработки осуществляются непосредственно на перемещающейся
вдоль линии бесконечной цепи, которая проходит контроль качества
вязки (испытание на разрыв), полную термическую обработку (за­
калку и отпуск) в вертикальных шахтных электропечах, обкатку
и^проверку среднего шага.
Между всеми агрегатами линии установлены межоперационные
заделы, позволяющие на некоторое время останавливать любой
из агрегатов для подналадки, не прекращая работы остальных
агрегатов и всей линии в целом.
На фиг. 73 изображена схема автоматической линии для шлифо­
вания поршневых пальцев, относящаяся к линиям непрерывного
действия последовательного агрегатирования с бункерными устрой­
ствами П - 1 -Б.
На линии осуществляется шлифование пальцев по методу сквоз­
ной осевой подачи.
Линия состоит из трех участков (/, I I и III) по два станка
и по одному бункеру в каждом участке, а всего на линии шесть
одинаковых бесцентрово-шлифовальных станков и три бункерных
устройства, объединенных промежуточными транспортными устрой­
ствами.
Поршневые пальцы поступают на линию с размерами 22,45 +
± 0,02 мм и выходят после обработки с размером 22 ,2 —0,01 мм.
На участке I (грубое шлифование) снимается припуок 0,1—0 $ 8 лщ
172
Ф и г. 72. Схема технологического процесса, осуществляемого на автоматической линии производства штампованных'
крючковых цепей:
I — стойка для бунтов ленты; 2 — промасливание ленты; Я — штамповка и вязка цепи; 4 — контроль качества вязки на раарнв;
6 — аккумулятор задела цепи; 6 — компенсатор расхода цепи; 7 — электронагрёв под зак алк у ; 8 — зак алк а в воде; 9 — электронагрев под
отпуск; 10 — воронение в промасливание; I I — аккумулятор задела цепи; 12 — обкатка цепи; 18 — контроль среднего шага; 14 — аккумулятор
задела цепи; 15 — намотка бунтов готовой цепи.
на сторону, на участке II 0,08—0,07 мм и на участке I I I при окон­
чательном шлифовании 0,05—0,03 мм.
Для поддержания стабильности размера пальцев, прошедших
шлифование, на каждом из станков линии предусмотрен автоподналадчик.
I
а
т
Ф и г. 73. Схема автоматической линии шлифования поршневых пальцев.
Автоматические линии типов 1-2-А и П-2-А выполняются по схеме
(на фиг. 74) и представляют собой группу параллельно работающих
станков, объединенных сборным транспортером.
Примером автоматических линий периодического действия с па­
раллельным агрегатированием 1-2-А, выполненных по схеме на
фиг. 74, может служить линия параллельной работы резьбонарез-
Ф и г. 74. Группа станков в автоматической линии, объединенная
сборными транспортерами.
ных прутковых автоматов. Подача прутков во время работы авто­
матов производится из бункеров, установленных позади станков.
В линии применена централизованная система охлаждения, кон­
вейерное устройство для готовых деталей и транспортер для удале­
ния стружки.
Если в автоматической линии, схема которой показана на фиг. 74,
установить не резьбонарезные автоматы, а бесцентрово-шлифоваль­
ные станки, осуществляющие непрерывную обработку, то получим
175
линию непрерывного действия с параллельным агрегатированием
I I -2-А.
К автоматическим линиям периодического действия с параллельно
последовательным агрегатированием 1-3-А может быть отнесена ли­
ния для фрезерования основных плоскостей головок цилиндров
тракторных моторов, технологическая схема обработки головок
изображена на фиг. 75.
В данном случае все операции за исключением обработки базо­
вых отверстий по длительности примерно одинаковы и не уклады­
ваются в заданный ритм. Поэтому для достижения заданной произ­
водительности введена параллельная обработка деталей в двух пото­
ках на всей линии.
В каждом из потоков на рабочей позиции / начерно фрезеруется
верхняя плоскость, затем деталь поворачивается на 180° и на рабо­
чей позиции I I осуществляется черновое и получистовое фрезеро­
вание нижней плоскости заготовки. Далее деталь снова поворачи­
вается на 180°, и на рабочей позиции I I I производится чистовое фре­
зерование верхней плоскости.
После чистового фрезерования верхней плоскости заготовки пово­
рачиваются на 90° так, что эта плоскость оказывается обращенной
кверху. На следующей операции обрабатываются контрольные от­
верстия (позиция IV ). Д ля облегчения ориентировки деталей в при­
способлениях на рабочей позиции I V одновременно с базовыми обра­
батываются еще два отверстия, по которым детали устанавливаются
при контроле. Все эти отверстия обрабатываются комбинированными
сверлами-развертками на одной позиции. На рабочей позиции V
производится фрезерование малого бокового платика, а на рабочей
позиции V I , после поворота детали на 180° вокруг вертикальной
о си ,— фрезерование большого бокового платика в обоих потоках.
Наконец, на последней рабочей позиции V I I производится чистовое
фрезерование нижней плоскости в обоих потоках.
Примером автоматических линий периодического действия с па­
раллельно-последовательным агрегатированием и несколькими обра­
батываемыми заготовками на каждой позиции (1-3-А-б) является
линия обработки поршневых пальцев, технологическая схема участка
расточки которой приведена на фиг. 76.
На участке параллельно обрабатывается восемь пальцев в одном
потоке. Обработка состоит из черновой расточки отверстий, чистовой
расточки и подрезки торцов пальцев со снятием фасок с двух сторон.
Расстояния между смежными рабочими позициями равны 150 мм,
а шаг транспортировки соответственно числу параллельно обраба­
тываемых деталей составляет 150-8 = 1200 мм. Поместить 16 шпин­
делей в одну шпиндельную коробку было невозможно, так как она
имела бы чрезмерно большие размеры. Поэтому для выполнения
указанных трех операций необходимы были бы три станка: два одно­
сторонних восьми шпиндельных для черновой и чистовой расточки
и один двусторонний 16-шпиндельный для торцовки и снятия фасок.
Возможность выполнения обработки торцов как до, так и после рас­
точки позволила уменьшить количество станков до двух. Оба станка
176
/-ч е р н о в о е
- - т
а
Ф р еЖ в а н и Г ^ ™ !^ ^
»
автома™чес“°й литиГйбрабогки головки цилиндров/ / / — чистовое фрезероне малого бокового плаповоротнме столы; 2 —- пово-
»
5(3 «О 7(3 «О'0 20 <
Фиг .
76. Технологическая схема участка расточки автоматической линии для обработки поршневых пальцев.
соверш енно одинаковы . К аж ды й об сл у ж и вает 12 рабочих позиций,
имеет 16 ш пинделей по восьми с каж дой стороны , вы п олн яет все три
операции, каж д ую над четы рьмя деталям и (фиг. 76). М еж ду стан ­
ками предусмотрено восемь холосты х позиций.
Типичной автоматической линией периодического действия с п а ­
раллельно-последовательны м агрегатированием и различны м числом
потоков на отдельных участках (1-3-Б-д) яв л яется ли н и я (фиг. 77,
см. вклейку) обработки головки цилиндра тр акто р а. Л и н и я р а з ­
делена на два участка, м еж ду которыми разм ещ ается бункерное
устройство в виде параллельн ы х запасны х транспортеров, позво­
ляю щ их н акапливать промежуточный зап ас между участкам и линии.
Н а первом участке осущ ествляется обработка плоскостей и базо­
вых отверстий, на втором выполняю тся сверлильно-расточны е и р езь ­
бонарезные операции.
К ак видно из фиг. 77, на позиции 1 вы полняется черновое ф резе­
рование верхней плоскости, на позиции 2 — черновое и получистовое фрезерование нижней плоскости, на позиции 3 — чистовое ф ре­
зерование верхней плоскости, на позиции 4 — обработка базовых
отверстий, на позициях 5 и 6 — фрезерование соответственно
малого и большого платика, на позиции 7 фрезеруется ниж няя
плоскость.
После выполнения каж дой операции осущ ествляется соответ­
ствующий поворот детали.
На втором участке линии на рабочей позиции 8 фрезеруются тор­
цовые платики, а на всех последующих позициях выполняются
сверлильно-расточные и резьбонарезные операции обработки головок
цилиндра.
Первый участок рассматриваемой линии двухпоточный, второй —
однопоточный, с рабочим циклом в 2 раза меньшим рабочего цикла
первого участка.
В развитие варианта построения автоматических линий с р а з­
личным числом параллельных потоков на отдельных участках яв­
ляется линия (фиг. 78) обработки головок блока цилиндров с боль­
шой программой выпуска. Эта линия разделена не на два (фиг. 77),
а на четыре параллельно друг другу расположенных участка.
На участке / (фиг. 78) фрезеруются верхняя и нижняя плоскости
головки, каждый станок осуществляет обработку в двух параллель­
ных потоках. Участок состоит из трех цепочек станков. Всего на
участке / имеется шесть параллельных потоков. На участке I I
обрабатываются базовые отверстия и фрезеруются боковые плоскости
I,
на двух параллельных цепочках станков с двумя потоками в каждой,
следовательно, на участке I I имеется четыре параллельный потока.
На участках I I I и I V производятся сверлильно-расточные и резьбо­
нарезные операции. Число параллельных потоков на каждом из этих
участков равно двум. Детали с каждого участка поступают на попе­
речный шаговый транспортер, которым передаются на следующий
участок.
Расстояния между параллельными потоками на участках, рас­
стояния между участками и скорости движения поперечных транспор­
те
1М
□ЬЕ
Ф и г . 78. Автоматическая линия, осуществляющая комплексную обработку головок блока цилиндров, участки:
/ — черновое и получистовое фрезерование верхней и нижней плоскостей головки; / / — фрезерование боковых плоскостей головки и
обработка базовых отверстий; / / / — фрезерование торцовых платиков и обработка отверстий со стороны зеркала, рамки и торца
головки; IV — окончательная обработка отверстий со стороны зеркала и боковых поверхностей и чистовое фрезерование зеркала головки.
■геров должны выбираться так, чтобы эти транспортеры одновре­
менно поддерживали непрерывные связи внутри потоков.
В этой линии, так же как и в линии по фиг. 78, между участками
предусмотрены бункеры для межоперационного запаса.
Применение схем с различным числом потоков на разных участках
позволяет равномернее загрузить станки по сравнению со схемой
параллельной обработки заготовок в одном потоке, так как отно­
шение чисел потоков не обязательно должно быть кратным.
Рассмотренные примеры автоматических линий периодического
действия параллельно-последовательного агрегатирования могут вы­
полняться как с бункерными устройствами, так и без них.
В ряде случаев автоматические линии, особенно при выполнении
комплексной обработки изделия со сравнительно сложным техноло­
гическим процессом, выполняются комбинированными из нескольких
рассмотренных выше схем.
Примером такой линии является автоматический цех по изго­
товлению ролико- и шарикоподшипников, часть которого — авто­
матическая линия по производству роликоподшипников 7815К-1
изображена на фиг. 79. Эга линия в соответствии с технологическим
процессом и расстановкой оборудования разделяется на четыре отде­
ления — токарное, термическое, шлифовальное и сборочное.
В качестве заготовок для наружных и внутренних колец ролико­
подшипников служат поковки, которые поступают в соответствующие
бункеры.
В бункерах емкостью 250—300 колец поковки ориентируются
определенным образом относительно базовых поверхностей и пере­
даются через подъемники и транспортеры в транспортеры-распреде­
лители, питающие автоматы через загрузочные лотки.
Полная токарная обработка наружных колец производится па­
раллельно на трех двусторонних восьмишпиндельных токарных
автоматах /. Внутренние кольца проходят предварительную токар­
ную обработку параллельно на трех восьмишпиндельных токарных
автоматах 2, а чистовую токарную обработку на двух одношпиндель­
ных токарных автоматах 3.
После токарной обработки как наружные, так и внутренние кольца
поступают на соответствующие прессы для клеймения 4, откуда через
подъемник и транспортер передаются в соответствующие автомати­
ческие магазины 5, которые компенсируют неравномерность выдачи
колец из токарных автоматов и несоответствие в сменности между
токарными и термическими участками. Магазины осуществляют
одновременно и автоматическую загрузку колец на термические
участки.
Термическое отделение состоит из двух линий: для наружного
кольца и для внутреннего кольца роликоподшипника.
Кольца, поступающие из магазина 5, выдаются на автоматиче­
ские раскладчики, загружающие подины закалочных печей 6 рядами
колец (5—6 шт. в ряду).
Кольца из печей по желобам попадают в закалочные баки 7,
заполненные маслом, откуда конвейерами подаются в моечные ма180
/
■
Ф и г. 77. Автоматическая линия для обработки головки цилиндра трактооя-
4 — о брябот кш О а я о в ^ Вт к р с ^ й ^ я е и к о я » и я ° ^ р л я » ^ ы ^ ж 'и0Л (у 5 — Д п т ш ш ш м
”-"0“ 0сг|,: * — Ф Ц И Р М ..И т
о
р
д
о
н
ФР'зсроппнис пнжпсй плоскости; а - чистовое Лсмепов
и
х
ш
ц
т
и
т
^
о
к
-
Лф д а ™:
все* отверстий головкн.цнлнидров.
* -7 -8 Ш Ш
С о
/ — станки для полной
обработки холодом; 10
наружных колец; 16
т о к а р н о й о б р аб о т к и н ар у ж н ы х к о л е ц ;
■ .»
2 — с т а н к и д л я п р е д п а п и т с л ы ю й -га к я п и п й
л
ю ( I*. Г
"
'
г
^ З Т И Ч е С К Э Я ^ Л И Ш Я ПО П р о и з в о д с т в у К О Л е ц РОЛИКОПОДШИПНИКОВ
1к
Ш
Л-2)
ж
О
■гг
ш м
А _.
7 8 1 5 К -1 '
- установки для
устройство для
20 — дисковые
шины 8, где промываются горячей водой с содой, а затем передаются
в установки 9 для обработки холодом.
Из холодильных установок кольца направляются в отпускные
печи 10. Термически обработанные кольца подвергаются размер­
ному и визуальному контролю. Проверенные кольца подаются
в автоматические магазины 11, откуда поступают на плоскошлифо­
вальные автоматы 12, обладающие высокой производительностью.
Поэтому обработка наружных и внутренних колец совмещена на
одних и тех же станках. В течение одной половины смены обрабаты­
ваются наружные кольца, а во вторую половину смены— внутренние.
Переход с обработки одних колец на другие производится переклю­
чением лотковой системы; на переналадку требуется около получаса.
После плоского шлифования и выдачи из выходных магазинов
кольца проходят дальнейшее шлифование на двух отдельных линиях.
На первой линии шлифуются наружные, на второй — внутренние
кольца роликоподшипников. Наружная поверхность наружного
кольца обрабатывается на двух бесцентрово-шлифовальных авто­
матах 13, изготовленных заводом «Станкоконструкция».
Шлифование наружной поверхности внутренних колец, имеющих
коническую форму, производится на двух других бесцентрово­
шлифовальных автоматах 14, изготовленных ЗВШС. После наруж­
ного шлифования кольца проходят через контрольно-блокировочные
устройства для отбраковки колец, имеющих отступления от задан­
ных размеров.
Отшлифованные по наружной поверхности наружные кольца
поступают в автоматический магазин 15, компенсирующий разность
между высокой производительностью участка шлифования наружной
поверхности кольца, выполняющего все суточное задание в одну
смену, и производительностью участка шлифования отверстий, рабо­
тающего в две смены. На участке шлифования внутренних колец
шарикоподшипников ввиду отсутствия подобного несоответствия
необходимость в магазине отпала.
Предварительное и окончательное шлифование, а также доводка
внутренней конусной роликовой дорожки наружных колец ролико­
подшипников производится на девяти внутришлифовальных стан­
ках 16. На аналогичных восьми станках 17 шлифуются отверстия
внутренних колец роликоподшипников.
На внутреннем кольце роликоподшипника, кроме описанных
операций, производится чистовое шлифование наружной конусной
роликовой дорожки на двух бесцентрово-шлифовальных станках 18
и шлифование бортов (осевой опоры роликов) на трех шлифовальных
станках 19 Харьковского станкозавода.
Отшлифованные готовые кольца поступают через отводящие
транспортеры, подъемники и лотки на дисковые магазины 20, уста­
новленные перед сборкой, на которых производится визуальный
контроль и закладка колец в накопитель моечных машин 21 —
первая операция сборочного отделения.
Из моечных машин как наружные, так и внутренние кольца посту­
пают в соответствующие контрольные автоматы 22, на которых одно181
временно контролируется несколько разм еров. Бракованны е кольца
автоматически отделяю тся от годных, отправляем ы х в сборочную м а­
ш ину, и сортирую тся на две группы: окончательный и исправимый
б рак; они сбрасы ваю тся в предназначенные для каж дой из групп
накопители, откуда периодически отправляю тся в изолятор брака.
Сборочная маш ина 2 3 для роликоподш ипников является четырех­
позиционным вертикальны м автоматом. Н а первой позиции из загруж ател я выдаю тся сепараторы и уклады ваю тся в гнездо стола. На
второй позиции из бункера выдаются ролики, заклады ваю тся в сепа­
ратор и вводится внутреннее кольцо, подаваемое из транспортера
контрольного автомата 2 2 . Н а третьей позиции специальной головкой
производится автоматический контроль наличия роликов и кольца.
Н а четвертой позиции происходит обжим сепаратора и выдача собран­
ного блока на стол контролера, где блок соединяется с наружным
кольцом и происходит проверка собранных подшипников.
Собранные подшипники после проверки на шум и легкость вр а­
щ ения поступают в контрольный автомат 2 4 . После контрольного
автомата для собранных подшипников они проходят через демагнитизатор 2 5 и поступают в антикоррозионный агрегат 2 6 . После анти­
коррозионной обработки подшипники охлаждаю тся, а затем пере­
даю тся на упаковку в упаковочный автомат.
Кроме факторов, положенных в основу рассмотренной класси­
фикации автоматических линий, их структура и конструктивное
оформление в значительной степени зависят такж е от типа транспор­
тирующ их устройств, типа и расположения на линии оборудования
(односторонние, двусторонние, трехсторонние агрегатные станки,
со смещением и без смещения обрабатываемого изделия относительно
транспортера и т. д.). Однако указанные факторы не меняют прин­
ципов, положенных в основу расчета производительности, поэтому
при классификации автоматических линий они не учитывались.
§ 2. ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ
Ш тучная фактическая производительность автоматических линий
определяется продолжительностью рабочего цикла или темпом р а­
боты линии и коэффициентом ее использования, т. е.
П ф .л ~
1 ц.
Л
Ъл*
(Л 3 4 )
где Т ц л — рабочий цикл линии;
"Чл — коэффициент использования линии.
Рабочим циклом автоматической линии называется период повто­
рения всех последовательных движений, связанных с обработкой
данного изделия на линии, причем продолжительность его для авто­
матических линий периодического действия определяется как вре­
менем непосредственной обработки изделия, так и временем несов­
мещенных холостых ходов и автоматизированных вспомогательных
операций, в автоматических линиях непрерывного действия — только
временем непосредственной обработки.
182
Для большинства автоматических линий периодического действия
рабочий цикл состоит из таких последовательно осуществляемых
элементов, производимых одновременно на всех позициях линии
как подача транспортера, фиксация и зажим изделия, подвод сило­
вых головок, непосредственная обработка изделия, отвод силовых
головок, отжим деталей и вывод фиксаторов.
Все указанные элементы за исключением времени непосредствен­
ной обработки, входящие в рабочий цикл, одинаковы для каждой
позиции автоматической линии -и, как правило, ни один из них
не перекрывается другим.
Продолжительность рабочего цикла или темп работы автомати­
ческой линии определяется величиной рабочего цикла лимитирующей
позиции или силовой головкой, имеющей наибольшее время рабо­
чего хода. Остальные силовые головки за счет снижения режимов
обработки имеют такое же время рабочего хода или часть цикла
простаивают. В большинстве автоматических линий рабочие циклы
на всех позициях равны между собой.
Продолжительность рабочего цикла Т„ л применительно к при­
веденной на фиг. 61 классификации может быть выражена:
для линий 1-1-А и 1-1-Б
Т ц . л — 1рч т ах + и чл .
при
(1 Щ
ЭТОМ
^РЧ т а х
^р т а х И
I
где 1р тах — время непосредственной обработки наиболее длитель­
ного перехода лимитирующей позиции;
У^(в — сумма несовмещенных элементов времени, затрачивае­
мого на подачу транспортера, фиксацию и зажим изде­
лия, подвод силовых головок, отвод силовых головок,
отжим деталей и вывод фиксаторов (одинаковое для
всех позиций);
для линий 1-2-А
0 36)
Т п. л = {рд +
где 1рд = 1ртах — время непосредственной обработки (одинаковое
для всех позиций);
для линий 1-3-А и 1-3-Б
у.
__
ц. л ~
1рд т а х + ‘вдл
р
(1 3 7 )
»
где р — число параллельных потоков в линии или число одновре­
менно обрабатываемых на каждой позиции деталей;
для линий П-1-А и П-1-Б
Т л. л = *р„ тах;
(138)
для линий 11-2-А
(139)
183
для линий П-З-А и П-З-Б
рц шах
Р
(140)
Из приведенных зависимостей следует, что сокращения про­
должительности рабочего цикла автоматических линий можно до­
стичь за счет увеличения числа параллельных потоков в линии или
числа одновременно обрабатываемых на каждой позиции деталей,
сокращения времени непосредственной обработки, а также времени
холостых ходов и автоматизированных вспомогательных операций.
В последнем случае сокращение Т ц л осуществляется как за счет
уменьшения продолжительности отдельных элементов, так и за счет
совмещения выполнения их по времени.
При расчете продолжительности рабочего цикла и производи­
тельности автоматических линий особое значение имеют дифферен­
циация технологических процессов и концентрация обработки в от­
дельных позициях линии.
Главной составляющей рабочего цикла автоматических линий
является время непосредственной обработки изделия на лимитирую­
щей позиции, определяемое из уравнения
(141)
где 1р . хтах — длина рабочего хода силовой головки лимитирующей
позиции;
зМшЛ — минутная подача лимитирующей силовой головки.
Из уравнения (141) следует, чем мельче элементарные операции
(переходы) технологического процесса, тем меньше время непосред­
ственной обработки, а следовательно, и продолжительность рабо­
чего цикла линии. Поэтому в целях повышения производитель­
ности автоматических линий технологический процесс обработки
следует расчленять на более мелкие элементарные операции (пере­
ходы), а в ряде случаев расчленять на отдельные участки пути ин­
струментов, выполняющих наиболее трудоемкие переходы.
Таким образом, чем выше степень дифференциации технологи­
ческого процесса, тем при прочих равных условиях меньше продол­
жительность рабочего цикла автоматической линии. Однако реаль­
ные технологические процессы не имеют безграничных возможностей
их дифференциации. Так, при обработке точных и чистых поверх­
ностей, сверлении отверстий и др. невозможно подразделять длину
обработки на отдельные участки во избежание ухудшения качества
обработки. Пределом степени дифференциации в таких случаях яв­
ляется расчленение технологического процесса на части, представ­
ляющие технологически неделимые элементарные операции.
Дифференциация технологических процессов всегда сопро­
вождается концентрацией обработки на отдельных позициях линии.
При этом следует учитывать, что увеличение числа рабочих позиций
линии ведет к увеличению ее стоимости. Поэтому с целью уменьше­
ния количества рабочих позиций целесообразно при разделении тех1 84
нологического процесса группировать на каждой позиции возможно
большее количество инструментов, выполняющих отдельные элемен­
тарные операции. Однако чрезмерная концентрация обработки на
одной позиции затрудняет доступ к инструментам, их замену, отвод
стружки и т. д. Поэтому степень концентрации обработки на каждой
позиции следует намечать исходя из удобства обслуживания и наблю­
дения за работой инструментов, синхронности работы отдельных
позиций, отвода стружки, жесткости системы станок — инструмент —
изделие и влияния тепла как выделяемого механизмами станков,
так и в зонах резания.
Исключительно большое значение для проектирования автома­
тических линий приобретает дифференциация технологического про­
цесса на отдельные части с одинаковым временем непосредственной
обработки каждой элементарной операции. Степень дифференциации
технологического процесса и концентрации обработки, обеспечиваю­
щая для каждого инструмента одинаковое время непосредственной
обработки при равно напряженных режимах, всегда приводит к повы­
шению использования оборудования автоматической линии и ее про­
изводительности. Поэтому задача прогрессивной технологии заклю­
чается в определении той возможной для данных конкретных усло­
вий степени дифференциации технологического процесса и концен­
трации обработки в отдельных позициях, которая обеспечила бы
наиболее равномерную загрузку станков по отдельным позициям
автоматической линии и инструментов внутри каждой позиции.
Д ля большинства технологических процессов практически не пред­
ставляется возможным выполнить указанные требования, вследствие
чего при равно напряженных режимах обработки загруженность
отдельных инструментов как внутри каждой позиции, так и на раз­
личных позициях будет неодинаковой.
Рассмотрим влияние неравномерной загруженности отдельных
позиций и инструментов внутри каждой позиции на степень исполь­
зования оборудования и производительность автоматической линии
Допустим, что, исходя из указанных выше требований диффе­
ренциации технологических процессов и концентрации обработки
в отдельных позициях, выбран наиболее рациональный техноло­
гический процесс обработки заготовок на автоматической линии,
определено число позиций, число силовых головок и количество
соответствующих инструментов на каждой силовой головке. При
этом показатели стойкости ц и время смены и подналадки 1<м каж­
дого инструмента известны, а глубина резания I определена соот­
ветствующим припуском на обработку.
При назначении подачи, кроме обычно предъявляемых требо­
ваний (чистота обрабатываемой поверхности, жесткость системы
станок — инструмент — деталь и т. д.), необходимо учитывать, что
все инструменты, относящиеся к одному шпинделю станка, силовой
головке, имеют одинаковую подачу. Величина подачи в этом слу­
чае для всех инструментов, относящихся к данному шпинделю,
1 Приводится по методике, разработанной П. И. Буровым.
185
определяется лимитирующ им по подаче инструментом, т. е. инстру­
ментом с наименьшей допустимой технологическими требованиями
подачей.
Обозначим скорости резани я и соответствующ ие им стойкости
в минутах резани я д л я каж дого инструмента соответствующей сило­
вой головки, выбранные по справочникам реж имов резани я для
одноинструментной обработки в зависимости от приняты х значений
глубины резани я I и подачи 5 , через у', и Т .. Тогда число оборотов
ш пинделя в минуту д ля каж дого инструмента определяется из зав и ­
симости
ЮООя,-
п>= - Ч а Г = А>Х}'г
где
(142)
юоо
А 1 — Ш ------ коэффициент;
— диаметр обработки (для станков типа токарны х) или
диаметр соответствующ его инструмента (для станков типа
сверлильны х и фрезерных) в мм.
Н аименьш ее из полученных таким образом чисел оборотов при­
нимается за расчетное п 0 д л я всех инструментов, относящ ихся
к одному ш пинделю данного станка или силовой головки, по кото­
рому находятся минутные подачи д л я каж дого ш пинделя соот­
ветствую щ его станка или силовой головки.
П ри определении минутных подач каж дого ш пинделя соот­
ветствующего станка или силовой головки необходимо учиты вать
что все инструменты, относящ иеся к данному шпинделю, долж ны
иметь одинаковыми не только минутные подачи, но и подачи на один
оборот. Поэтому за расчетную подачу на один оборот необходимо
принимать наименьш ую табличную из всех инструментов рассм ат­
риваемого ш пинделя $об ш1п:
^мд1
^0®обт1п>
(143)
где
5щ1 — минутная подача д ля всех инструментов, относящ ихся
к данному ш пинделю станка или силовой головки,
в мм;
5обппп— расчетная подача на оборот рассматриваемого шпин­
д ел я, одинаковая д ля всех инструментов, относящ ихся
к данному шпинделю.
П рактически одинаковую минутную подачу долж ны иметь все
инструменты, относящ иеся не только к данному шпинделю, но и
ко всем ш пинделям соответствующей силовой головки. Поэтому
наименьш ую из полученных минутных подач $ч 1 , Щ ||| . . . , з
принимаем за расчетную 5 ^ 0 д ля всех инструментов, установлен­
ных на силовой головке <7. Тогда время рабочего хода соответству­
ющей силовой головки определяется
^
где
186
=
1р. хд — время рабочего хода силовой головки <7;
1р. х ц — Длина рабочего хода данной силовой головки.
(144)
Длина рабочего хода каждой силовой головки определяется
длиной фактического резания лимитирующего по длине резания
инструмента, относящегося к данной силовой головке, т. е.
хц =
^шах д ■
Очевидно, силовая головка, имеющая наибольшее время рабо­
чего хода 1р Хтах, и будет являться лимитирующей для всех пози­
ций автоматической линии.
Время рабочего хода лимитирующей головки (позиции) при
определенных значениях времени холостых ходов и автоматизиро­
ванных вспомогательных операций будет определять продолжи­
тельность рабочего цикла — темп работы автоматической линии.
При этом снижение режимов обработки на нелимитирующих сило­
вых головках (позициях) в пределах, допустимых темпом работы
линии, приведет к снижению расхода инструментов, не уменьшая
программы выпуска линии. Поэтому на автоматических линиях
целесообразно назначать режимы обработки так, чтобы время обра­
ботки на нелимитирующих Силовых головках (позициях) было
таким же, как и на лимитирующих.
Для выполнения указанного условия необходимо расчетные
минутные подачи всех силовых головок, кроме лимитирующей,
уменьшить соответственно до зя1, зм2, . . . , змч, определяемых из
условия равенства времени рабочих ходов на всех позициях линии,
т. е.
(145)
где 1ршхтах и $м л — соответственно длина рабочего хода и минут­
ная подача силовой головки на лимитирующей
позиции (станке).
Прй этом условии будет равенство времени рабочих ходов на
всех позициях автоматической линии, т. е.
1 р . х1
1 р.
дг2
**• ~
1 р. х ц ~
1 р . х т а х'
(146)
Если данное условие не может быть выполнено вследствие того,
что на позициях с незначительной величиной рабочих ходов силовых
головок получаются очень низкие режимы обработки или по какимлибо другим соображениям, то время рабочих ходов на отдельных
позициях может быть и неодинаковым. Однако при этом должно
быть соблюдено для всех позиций (силовых головок) равенство
1 р . х1
1 о!
1 р . х 2 4 " 1о1
• • • — 1р . х т а х '
(147)
где (о1 — время останова (синхронизирующие простои) соответ­
ствующей силовой головки (станка) автоматической
линии.
Фактическая производительность автоматической линии анало­
гично многоинструментным станкам выражается зависимостью
+ К0Х (/„ + /,) + Ко У
—-—77—;— — шт/мин.
Х*1
%Л
(148)
187
В уравнении (148) технологическая производительность Ка,
время участия в обработке одного изделия 10_ еЩ и стойкость
в минутак резания Т о1 любого инструмента соответственно будут
равны
(149)
1р. х шах
/
*о*рез1
—
*оРез1 — Уда»/-/
— X/
1
''р. .г та х
* р . дгтах*
*л«д
хд *
*
лко\
\ 1ич//
где А, = 4 — ------коэффициент, представляющий отношение длины
1р, ХЯ
фактического резания инструмента / к длине рабочего хода соот­
ветствующей силовой головки.
При определении стойкости в минутах резания каждого инстру­
мента Т о1 необходимо учитывать изменение табличной стойкости Т \
при корректировке чисел оборотов, минутных подач и времени рабо­
чих ходов.
Стойкость в минутах резания любого инструмента с учетом
корректировки чисел оборотов 7™ может быть выражена зависи­
мостью
щ щ а й ш
(>51)
При корректировке минутных подач за расчетную была принята
для всех шпинделей соответствующей силовой головки наименьшая
из полученных по уравнению (143) подача. Тогда стойкость инстру­
ментов с учетом корректировки минутных подач Т" определяется
I
тч= т\ (щ
й = т\ 1 п01 1 1 ( йШ
)1^ .
$мдо
5Мд0
\
/
\
/
\
/
(152)
Выравнивание времени рабочих ходов на всех позициях автома­
тической линии до времени рабочего хода на лимитирующей пози­
ции проводилось за счет снижения режимов обработки на нелими­
тирующих позициях линии. Снижение режимов обработки приведет
к увеличению стойкости каждого инструмента по сравнению с Т". ш
Стойкость любого инструмента автоматической линии с учетом вырав­
нивания времени рабочих ходов на всех позициях Т \у — Т о1 нахо­
дится
или окончательно
где р, — —-— коэффициент изменения чисел оборотов соответ
п0
ствующего инструмента, обеспечивающий одинаковое
число оборотов для всех инструментов, относящихся
к данному шпинделю силовой головки (станка);
&'* = —^ ----- коэффициент изменения подачи соответствующего
$мдо
шпинделя силовой головки (станка), обеспечиваЮ Щ 1Й одинаковую подачу для всех инструментов,
относящихся к данной силовой головке;
= —ш -----коэффициент изменения подачи соответствующей
силовой головки, обеспечивающий равенство вре­
мени рабочего хода на всех позициях автомати­
ческой линии.
Обозначим через а д/ коэффициент изменения подачи вследствие
неравномерной загруженности отдельных позиций и инструментов
внутри каждой позиции, т. е.
(154)
где
( — минутная подача соответствующего инструмента при
табличных режимах резания, равная произведению
$Об 'П'П
$м„ — минутная подача силовой головки, на которой уста­
новлен данный инструмент.
Минутная подача соответствующего инструмента при таблич­
ных режимах резания $ . может быть выражена через минутную
подачу этого же инструмента, рассчитанную с учетом корректи­
ровки чисел оборотов 8мд1, т. е.
(155)
так как
8мд1 Я'о^об ш1п"
Тогда коэффициент изменения подачи <хд1 будет определяться
Заменяя в уравнении (153) произведение коэффициентов р,,
&/. Т/ через коэффициент изменения подачи а .,, получим выражение
исходной стойкости в минутах резания любого инструмента линии
(157)
Из всех величин, входящих в формулу производительности,
с изменением режимов резания изменяется только технологическая
производительность и затраты времени на смену и подналадку
инструментов. Следовательно, максимальная производительность
189
автоматической линии будет определяться условием достижения
минимального значения суммы времени Ш х тах Ч- (и. Время рабо­
чего хода на лимитирующей позиции может быть выражено зави­
симостью
=
Ьм. Л
5ОМ. ДЛ
»»«;,
(158)
где $ом Л — минутная подача лимитирующей силовой головки при
исходных режимах резания в мм.
Время смены и подналадки инструментов, отнесенное к одному
обрабатываемому изделию, определяется
^
-°- рр о- см1 X '" - ' .
(159)
Заменяя в уравнении (159) 10, рез1 из выражения (150) через
Х1 - *р.хтах’ Т ог из выражения (157) через Т'.а% и 1'р хтлх из' выраже­
ния (158) через
Ш
5м. Л
* , окончательно получим
^ ‘р. х шах ^
-
Т; а1 / ~
1 ц\
тогда значение суммы времени
мостью
<160>
х *~ '-
1р. хтах + 1и выразится
зависи­
*Р- х шах
1р.хтах
1СМ1
___ Ц
у
^ - 1
' 41
Дифференцируя данное выражение по X и приравнивая произ­
водную нулю, получим
/*р. х тах
|
Vж
8м. лХ2 _Г /
\
Л 1П
* Р -* та * 4.
/..
1ч
А/ —
Г------ 'сл/(Н,—
Щ
_____________
8мл__________ Х*‘
Т, а
=
откуда
X 11!— 1 = 0
или окончательно
(162)
1 я*
Из уравнения (162) следует очень важный вывод, что чем больше
коэффициент осд1,, т. е. больше степень неравномерности загрузки
отдельных позиций и инструментов внутри каждой позиции, тем
при прочих равных условиях больше затраты времени на смену
190
и подналадку инструментов, ниже режим резания, а следовательно,
и производительность автоматической линии.
Если все инструменты, относящиеся к одному шпинделю силовой
головки (станка) загружены равномерно, то
= 1 ; при равномер­
ной загрузке всех инструментов, относящихся ко всем шпинделям
данной силовой головки, р, = 1 и 8 , = 1 , наконец, при равномер­
ной загрузке всех инструментов, установленных на автоматической
линии, т. е. при равнонагруженных позициях, §) = 1 , В, = 1 и
Т/ = 1 и а я1 — 1, что следует из уравнения (156). Во всех других
случаях а 9/ > 1 , причем чем больше неравномерность загрузки
отдельных инструментов, относящихся к одному шпинделю, отдель­
ных шпинделей, относящихся к одной силовой головке, и отдельных
позиций автоматической линии, тем больше значения соответственно
коэффициентов (Зг-, 8 * и щ, а следовательно, и коэффициента а дГ
Поэтому при дифференциации технологического процесса и кон­
центрации обработки в отдельных позициях автоматической линии
необходимо стремиться к тому, чтобы при равнонапряженных режи­
мах обработки цикловые времена на всех позициях были по воз­
можности одинаковы, а различные инструменты, установленные
на соответствующем шпинделе и силовой головке, равномерно нагру­
жены, тогда при прочих равных условиях степень использования
оборудования и производительность автоматической линии будут
большими.
Однако практически при дифференциации технологических про­
цессов и концентрации операций в отдельных позициях линии в ряде
случаев на одной или нескольких позициях время обработки при
равнонапряженных режимах значительно превышает время обра­
ботки на остальных позициях. В таких случаях для уменьшения
продолжительности рабочего цикла автоматической линии произ­
водят деление (если это технологически возможно) лимитирующих
операций на части, выполняемые или на различных, или в одной
позиции одновременно несколькими инструментами. Так, на авто­
матической линии А261—А268, установленной на Автозаводе
имени Лихачева, операция сверления смазочного отверстия длиной
825 мм и диаметром 12,3 мм в блоке автомобиля ЗИЛ-150 разделена
на 11 частей и осуществляется с двух сторон на шести позициях.
Очевидно, пределом увеличения числа одновременно обрабаты­
вающих инструментов (при делении лимитирующей операции) будет
являться величина времени обработки на той операции, где разде­
ление длины обработки на части технологически недопустимо.
В тех случаях, когда на лимитирующих операциях разделение
длины обработки на части технологически недопустимо, синхрон­
ность работы отдельных позиций обеспечивается установкой станковдублеров или увеличением числа одновременно обрабатываемых
на этих позициях деталей.
Указанные способы обеспечения равномерной загрузки отдель­
ных позиций приводят к сокращению продолжительности рабочего
цикла и повышению производительности автоматической линии.
Так, если бы на автоматической линии А261—А268 операция
191
сверления смазочного отверстия была технологически неделима и
выполнялась в одной позиции, то при тех же режимах обработки
продолжительность рабочего цикла линии увеличилась бы с 1,85
до 10,45 мин., т. е. почти в 6 раз. При этом синхронизирующие простои
станков на остальных позициях линии увеличились бы на 8,6 мин.
Анализ циклограмм действующих автоматических линий пока­
зывает, что общий фонд времени работы станков зачастую внутри
цикла используется только на 50—70% , а у отдельных станков
даж е на 30% . Остальное время занимают синхронизирующие простои
станков (потери на некратность потока).
Н аличие синхронизирующих простоев вызывается, с одной сто­
роны, характером лимитирующих операций, не поддающихся р аз­
бивке, а с другой — проектированием линии на заданную произ­
водительность, которой по существу и определяется рабочий цикл
автоматической линии.
Дифференциация технологического процесса и концентрация опе­
раций в отдельных позициях автоматической линии неразрывно
связаны с выбором наиболее рационального числа позиций в линии.
Минимально необходимое число последовательно расположенных
рабочих позиций автоматической линии зависит от характера выпол­
няемого на линии технологического процеса и определяется коли­
чеством операций, требующих технологически обязательной после­
довательности обработки.
Увеличение числа рабочих позиций автоматической линии всегда
сопряжено с повышением ее стоимости. Поэтому чем на меньшем
числе рабочих позиций выполняется заданный технологический
процесс, тем меньше при данной схеме ее построения стоимость
автоматической линии, занимаемая ею площадь и расходы на ее
ремонт при том ж е числе обслуживающих рабочих.
Однако практически в ряде случаев приходится отступать от
этого принципа и идти на увеличение числа рабочих позиций авто­
матической линии, вызываемое необходимостью обеспечения удобства
обслуживания и наблюдения за работой инструментов, синхрон­
ности работы отдельных позиций, отвода струж ки, жесткости системы
станок — инструмент — деталь и т. д.
Выбор наиболее целесообразного числа последовательных рабо­
чих.^ позиций требует комплексного решения целого ряда техничес­
ких, технологических и экономических вопросов применительно
к конкретным условиям обработки изделия на автоматической линии.
§ 3. РАЗДЕЛЕНИЕ АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ НА УЧАСТКИ
Повышение производительности автоматических линий дости­
гается не только за счет сокращения продолжительности рабочего
цикла, но и за счет увеличения коэффициента использования линии
т]л, определяемого величиной простоев, вызываемых отказом меха­
нических, пневматических, гидравлических, электрических, транс­
портных устройств и приспособлений, а такж е сменой и подналадкой инструментов.
192
При жесткой связи станков, установленных в автоматической
линии, простои одного станка вызывают остановку всей линии.
Поэтому чем больше станков входит в автоматическую линию и
чем большее число взаимосвязанных инструментов, установленных
на всех ее позициях, при прочих равных условиях, тем больше
потери производительности из-за простоев автоматической линии.
В целях сокращения простоев и повышения производительности
автоматические линии с большим числом взаимосвязанных станков
и инструментов разделяют на конструктивно независимые гибко
связанные друг с другом участки, между которыми помещаются
промежуточные заделы. В этом случае простой одного участка не
вызывает остановки остальных участков линии, которые могут рабо­
тать за счет промежуточных запасов.
В автоматических линиях, разделенных на отдельные участки
с промежуточными заделами, при остановке последующего уча­
стка внутренний запас полуфабрикатов между участками линии будет
пополняться, а при остановке предыдущего участка будет расхо­
доваться на питание последующего участка. Очевидно, для нормаль­
ной работы автоматической линии необходимо, чтобы однажды соз­
данные запасы не возрастали выше и не снижались ниже установлен­
ных пределов, что достигается при равенстве усредненных темпов
работы отдельных участков автоматической линии. Под усреднен­
ным темпом в отличие от номинального (расчетного) понимают
средний темп выпуска участка с учетом его простоев по различным
причинам. Поэтому целесообразно автоматическую линию разби­
вать на участки с равновероятными простоями, так как при любой
другой разбивке все участки, имеющие простои меньше максималь­
ного, при восстановлении заделов обязательно должны быть поста­
влены на так называемый плановый простой, длительность которого
определяется разностью простоев данного участка и участка с мак­
симальным простоем. Плановые простои участков при восстановле­
нии заделов вызывают снижение производительности автоматической
линии.
Разделение автоматической линии на участки усложняет и удо­
рожает ее вследствие увеличения числа приводов транспортеров,
гидравлических станций, зажимных приспособлений, электроаппа­
ратуры и самих магазинов для промежуточных заделов. Кроме
того, усложнение механизмов линии и наличие магазинов приводов
к увеличению количества неполадок и простоев линии. Поэтому
как с точки зрения сокращения простоев, так и с точки зрения стои­
мости автоматической линии чрезмерное дробление ее на участки
нецелесообразно.
Автоматические линии для обработки крупных корпусных дета­
лей по конструктивным и технологическим условиям, как правило,
разделяют на независимые участки с числом станков в каждом,
не превышающем шести — восьми. При таком небольшом числе
станков в каждом участке отпадает необходимость дальнейшего
дробления линии с целью получения участков с равновероятными
простоями.
13
Буров и Капустин
3567
1 93
О днако для сниж ения потерь производительности по аварийным
простоям автоматическая линия долж на быть расчленена на участки
не по технологическим признакам , а исходя из равновеликих про­
стоев отдельных участков линии. При этом длительность простоев
отдельных участков линии определяется частотой наруш ений нор­
мальной работы соответствующего участка и трудоемкостью их
ликвидации.
Основные вопросы теории расчленения автоматических линий
на участки, расчета внутренних запасов и их влияни я на эффектив­
ность автоматических линий подробно разработаны д-ром техн.
Пфл
са
1
I5>
<
«V»
-
а
1
_ /]
- В В В РП -ЕЮ В О В
^ ш
»/•/
Участок Н'
Участок N '2
/
-в в в -
Участок N‘3
/
-в в
УчастокN4
I
Обозначения.
О
автоматические
линии
пп
У \1 бункер
Ф и г . 80. Диаграмма выпуска изделий на автоматической линии
со штучной производительностью участков, возрастающей к на­
чалу обработки.
наук А. П. Владзиевским . Автором на основе установленного им
вероятностного закон а работы автоматических линий выведены фор­
мулы, определяю щ ие функциональны е зависимости между эффектив­
ностью, с одной стороны, и числом участков расчлененной автома­
тической линии и уровнем зап аса в бункерах, соединяю щих участки
линии, — с другой.
Выпуск продукции автоматической линии, расчлененной на
участки, определяется ее последним участком. При этом, учиты вая
возможность появления брака, а в ряде случаев налож ение потерь
предыдущ их участков на последующие, необходимо проектировать
автоматические линии так, чтобы производительность каж дого пре-"
дыдущего участка линии была выше последующего (фиг. 80).
Проведенный анализ [6 ] показы вает, что расчленение автом а­
тической линии на конструктивно независимые, гибко связанны е
д р уг с другом участки приводит к сокращ ению внецикловы х затр ат
времени и повышению коэффициента использования и производи­
тельности линии.
194
Другим важным средством борьбы с простоями автоматических
линий является повышение надежности работы и сокращение тру­
доемкости восстановления оборудования и различных устройств,
входящих в линию. Так, в настоящее время при создании автома­
тических линий за счет конструктивного совершенствования и улуч­
шения качества изготовления повышается надежность работы гид­
равлических и электрических систем, силовых головок, приспо­
соблений и т. д. Однако все еще велики простои линий, связанные
с заменой и регулировкой инструментов, вследствие как законо­
мерного, так и аварийного выхода их из строя.
Простои из-за смены и регулировки инструментов определяются,
с одной стороны, частотой выхода из строя отдельных инструментов,
а с другой — продолжительностью их замены и регулировки. Частота
выхода из строя инструментов вследствие закономерного износа зави­
сит от правильного установления режимов обработки и совершен­
ства самих инструментов.
Основными причинами поломок инструментов является попада­
ние стружки как в рабочую зону инструментов, так и на базовые
поверхности приспособлений. Количество поломок инструментов
увеличивается такж е вследствие того, что незамеченная поломка
инструмента на предыдущей позиции линии (например, сверла)
вызывает поломки инструментов на последующих позициях (зенке­
ров, разверток, метчиков и т. п.). Поэтому правильное установление
режимов обработки, применение прогрессивных инструментов, обес­
печивающих высокую как размерную, так и режущую стойкость,
а также осуществление мер, предотвращающих поломки инструмен­
тов, приводят к сокращению частоты потери работоспособности
автоматической линии.
Внедрение средств контроля, осуществляющих автоматически
настройку инструментов на размер в процессе обработки, а также
обеспечение быстросменности и бесподналадочности оснастки креп­
ления инструментов, проведение наладки вне станка (блочная смена
инструментов) приводят к сокращению простоев линии, вызываемых
сменой и подналадкой инструментов.
Зависимость фактической производительности автоматической
линии от режимов обработки, как было указано выше, выражается
формулой (148), т. е.
К0Х
П
Аналогично многоинструментным станкам фактор изменения
режимов резания хтах, обеспечивающих максимальную производи­
тельность автоматической линии, определяется зависимостью
(163)
X,
2
М к/—и
Из анализа величин, входящих в уравнение (148), следует, что
применительно к автоматическим линиям вопрос о повышении режи­
мов резания актуален только для лимитирующих инструментов,
доля которых в общем числе применяемых на линии инструментов
сравнительно невелика. Для всех остальных инструментов режимы
резания определяются условиями взаимосвязанности и всегда будут
менее напряженными.
Учитывая, что число взаимосвязанных инструментов на автома­
тических линиях чрезвычайно велико и доходит до 250 и более,
то размерная стойкость, обеспечивающая наибольшую производи­
тельность линии при условии смены инструментов по мере выхода
их из строя, как это предусмотрено в уравнениях (148) и (163),
даж е для лимитирующих инструментов составляет значительную
величину. Так, на автоматической линии А261 — А268 стойкость
лимитирующих инструментов на различных позициях колеблется
от 360 до 1700 мин., а на линии А291 — А306 — от 730 до 10 600 мин.,
стойкость ж е нелимитирующих инструментов еще более высокая.
Поэтому даж е при режимах максимальной производительности
смена инструментов, установленных на автоматической линии,
вследствие их закономерного износа должна производиться сравни­
тельно редко (для большинства инструментов через несколько смен).
Таким образом, ввиду большого количества взаимосвязанных
инструментов на автоматических линиях их замена во внерабочее
время в большинстве случаев не только не вызовет уменьшения
режимов резания, а наоборот, позволит даж е несколько повысить
их. Поэтому в целях повышения производительности автоматических
линий в тех случаях, когда при расчете режимов максимальной
производительности стойкости лимитирующих инструментов полу­
чаются достаточно большими, целесообразно устанавливать для них
периоды стойкости, равные продолжительности смены или полусмены,
для остальных ж е инструментов автоматической линии режимы
резания определяются условиями их взаимосвязанности.
В соответствии с установленными таким образом стойкостями
определяются режимы резания и рассчитывается производительность
линии.
Г л а в а
АНАЛИЗ
VI I I
РАБОТЫ НЕКОТОРЫХ ДЕЙСТВУЮЩИХ
АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ
При обработке блоков цилиндров автомобильного двигателя
ЗПЛ-150 выполнение сверлильно-расточных и резьбонарезных опе­
раций осуществляется на автоматической линии, состоящей из четы­
рех отдельных участков, каждый из которых представляет само­
стоятельную автоматическую линию (фиг. 81) 1.
На линии А261—А268 производится полная обработка всех
отверстий, расположенных на торцовых плоскостях блока. Линия
А291—АЗОб предназначена для обработки отверстий, расположен­
ных на верхней плоскости блока, полной обработки всех отверстий,
расположенных со стороны клапанной коробки, наклонного отвер­
стия под дистрибютор и отверстий для крепления дистрибютора.
На линии А421— А434 производится полная обработка всех
отверстий, расположенных на нижней плоскости блока и со стороны
дистрибютора. Линии А413— А417 предназначены для полной обра­
ботки клапанных отверстий. Краткая характеристика рассматри­
ваемых линий приведена в табл. 18.
Таблица 18
А втом ати ­
ческая
лин и я
А 961—А 268
А291—А306
А421— А434
А412— А417
И того
1 П роектны е
%а
а*
5*5
=о=
3« я
1
8
16
14
7
8
8
8
7
1
45
31
|
1
*з х
ё ° —э
3 * ч >.
е Ч2 н
е * ь»
о ч 5;
х «2
о О*
о
1
! ЙГ* а,
1 ли
|
{ ®
| | | § о 2 .1
'
•
I
1
57
214
251
67
10
20
18
46,1
1 89,8
! 76.8
I 43,7
589
57
1 256,4 I
6
*
я
г—
^о
!
!
а
=1,лн
О
11
*
!*
—Н я
2.1
2,1
2.1
1,8
28,5
28,5
28,5
33.3
7,25
17,2
17.2
15,25
56,9
значения.
1 Рассматриваются линии выпуска 19-16 г. В настоящее время изготовлены
новые автоматические линии для обработки блоков цилиндров З И Л -150, в ко|оры х
по сравнению с линиями выпуска 1946 г. значительно повышена надежность работы
отдельных элементов и устройств, а также вследствие применения более совершенных
и качественных инструментов, значительно повышены режимы обработки.
197
Автоматическая линия А261—А268 состоит из следующих восьми
станков: горизонтальных сверлильно-расточных (четырехшпиндель­
ный типа А261, трехшпиндельный типа А262, четырехшпиндельный
типа А263 и трехшпиндельный типа А264), горизонтально-сверлильных (шестишпиндельные типа А265 и А266) и горизонтально­
сверлильных резьбонарезных (12-шпиндельный типа А267 и 19-шпиндельный типа А268). Режимы обработки даны в табл. 19.
Линия А 291-АЗОВ
1-ярасточка
цилиндров
й
Приспособление Зля перевертывания блоков
О Рабочий
ф
Наладчик
Фи г . 81. План расположения автоматических линий для обработки
блока ЗИЛ-150.
Величина рабочего цикла автоматической линии А261—А268
определяется временем обработки на лимитирующем станке (пози­
ции) А264, что следует из табл. 20.
Из таблицы следует, что вследствие неравномерности загружен­
ности различных позиций синхронизирующие простои по отдель­
ным станкам достигают 16— 17 сек., т. е. 14,5— 15,5% продолжи­
тельности рабочего цикла.
Еще больше неравномерность загруженности различных инстру­
ментов по отдельным позициям. Так, при продолжительности рабо­
198
чего цикла линии 111 сек., или 1,85 мин., из 57 инструментов, уста­
новленных на линии, время участия в обработке одного изделия
составляет: до 0,1 мин. у шести инструментов, св. 0 , 1 до 0,25 мин.—
у семи инструментов, св. 0,25 до 0,5 мин. — у 33 инструментов,
св. 0,5 до 0,75 мин. — у семи инструментов и св. 0,75 до 1 мин. —
у четырех инструментов.
Таким образом, у 46 из 57 инструментов время непосредственной
обработки по отношению к времени непосредственной обработки
наиболее нагруженного инструмента составляет 50%, а по отношению
к продолжительности рабочего цикла — от 1,1 до 26%.
Станок
или
п ози ци я
Таблица 19
Л и м и ти ­
рую щ ий
инстру­
мент —
свер л о
диам етром
в мм
п
5.«
в мм/ор в об/мин
г
в м/мин
В
мм! мин
14,3
0.31
276
14
0,31
276
I
86
14,3
0.35
266
I
0,35 I
1
266
13,5
0,49
282
13
0,47
13.5
13
12,4
1,4
12,5
1,4
90
11,5
1,33
90
11,3
1,33
1
1
140
12
1.05
296
1
140
12,2
1,05
0,42
282
|
120
12
0,4
300
120
0,4
320
12,5
0,37
12
86
Г**
в мин.
резания
Р
в мин.
|
248
ТР
в мин.
работы
машины
1
455
А261
1
1
248
455
1
248
515
1
1
190
360
235
800
235
800
1,28
270
790
12,3
1,28
270
790
130
12,5
0,87
235
800
320
120
12,5
1,02
240
825
0,37
320
120
12
1,02
185
615
0,137
510
70
16
1,33
350
1700
70
16
1.33
350
1700
А$62
14
А263
1
1
А264
А265
А266
12,5
|
А267
10/13
А268 |
10/13 | 0,137 |
510
|
* В машинное врем я /_ по всем позициям включен о время не посредствен ного ре­
зания и время п одвода инструм ента к обраС. ггываемом у изделию на рабочей подаче.
** Данны е по реж им ам р еза н и я и стойк ости ИНС1грументов приводятся на осно­
вании обобщ ен и я м атер и ал ов по фактичес ким заме рам и ана лизу дейст ву ющих
автоматических л и н и й , проведенны х П . И . Буровы * 1 , лаборатс>рней резан ия ЗИ Л
и эним с.
—__...
199
Таблица 20
Продолжительность элементов ци кла
Наименование элементов
цикла
А262
А263
А264
5
5
5
5
5
5
с
О
5
3,5
5
8
63
12
5
8
76
12
5
12
52
15
5
12
5
13
111 '
5
0
111
17
111
А261
Подача транспортера . .
Фиксация и зажим де­
талей .............................
Подвод силовых головок
Обработка изделия . I
Отвод силовых головок
Отжим деталей и вывод
фиксаторов .................
Синхронизир. простой
Рабочий цикл .................
84
4
80
6.5
6
5
2
5
6
111
П1
А265
5
А-266
61
в
сек.
А267
А268
5
5
5
80
15 |
5
8
111
5
)
]
80
1
5
16
111
5
16
111
Проведенный П. И. Буровым анализ работы отдельных инстру­
ментов также показывает, что время подвода инструментов к обра­
батываемому изделию на рабочей подаче занимает недопустимо
большой удельный вес и составляет на станке А261 0,4 мин., или
40% времени непосредственной обработки, на станке А262 соот­
ветственно 0,38 мин., или 40%, на станке А263 0,5 мин., или 91%,
на станке А264 0,63 мин., или 97%, на станке А265 0,29 мин., или
50%, на станке А266 0,44 мин., или 76%, и на станках А267 и А268
0,85 мин., или 177%.
Автоматическая линия А291—А306 состоит из следующих 16
станков: 24-шпиндельного горизонтально-сверлильного, типа А291;
одношпиндельного наклонно-расточного, типа А292; семишпиндель­
ного горизонтально-сверлильного, типа А293; одношпиндельного
наклонно-расточного, типа А294; 11-шпиндельного горизонтально­
сверлильного, типа А295; одношпиндельного расточного, типа А296;
22-шпиндельного вертикально-сверлильного, типа А297; одношпин­
дельного наклонно-расточного, типа А298; 30-шпиндельного верти­
кально-сверлильного, типа А299; двушпиндельного наклонно-свер­
лильного, типа А300; 20-шпиндельного горизонтально-сверлильного, типа А301; 30-шпиндельного вертикально-сверлильного, типа
А302, восьмишпиндельного резьбонарезного, типа АЗОЗ; двушпин­
дельного наклонного резьбонарезного, типа А304; 24-шпиндельного
горизонтального резьбонарезного, типа А305 и 30-шпиндельного
вертикального резьбонарезного, типа А306.
Аналогично ранее рассмотренной линии в табл. 21 приведены
основные данные по режимам резания, времени обработки и стой­
кости лимитирующих инструментов для каждой позиции автома­
тической линии А 291 — А306.
Анализ работы автоматической линии А291 — А306, так же
как и линии А261—А268, указывает на наличие значительной
неравномерности загрузки отдельных позиций и различных инстру­
ментов внутри каждой позиции. Особенно недопустимо велики
200
*0
в мм/об
Сверло диамет­
ром 10 мм
0,17
А292 Подрезная го­
ловка . . . 0,31/0.11
А293 Сверло диамет­
0,23
ром 10 мм
А294 Подрезная го­
0.62
ловка . . .
%
*
03
1
Ч
щ
а
*
«1
# я
о.
Т
в мин.
работы ма­
шины
Лимитирующий
инструмент
п в об/мин.
Станок или
поэиция
Таблица 21
3К3
2
ю
х !
X 0? '
А291
420
72
13.8
0,5
2800
10 600
240
75/26
29,3/69,4
1,0
'2 3 0
730
230
54,5
7,2
0,63
2900
8 750
240
150/40
26/66
0,93
380
1 000
0,16
А295
А296
А297
А298
А299
А300
А301
А302
АЗОЗ
А304
А305
А306
Зейкер диамет­
ром 41 мм
Резцовая оп­
равка . .. .
Сверло диамет­
ром 10 мм
Развертка диа­
метром
41/34 м м . .
Сверло диамет­
ром 10 мм
Сверло диамет­
ром 6,6 мм
Зенковка диа­
метром 16 мм
Зенковка диа­
метром 16 мм
Метчик М12Х
X 1,75 . . .
Метчик М 8 х
X 1.25 . . .
Метчик М 8 х
X 1,25 . . .
Метчик М12Х
X 1,75 . . .
1,09
56
61
7,3
0,58
2100
6800
0,5
300
150
39
0,75
380
960
0,1
340
38
10,6
0,8
2900
6 900
4.9
39.
193
4,2/5
0,52
750
2 740
12,5
0,83
2800
6 400
4 100
0,105
400
42
0,067
500
33
9,4
0,83
1780
0,13
220
30
8,2
0,17
620
6 950
0,13
220
30
8,2
0,17
620
6 950
1,75
114
200
4,28
1.1
620
6 900
280
5,64
0,57
260
4100
2 900
5 350
1,25
224
1,25
156
195
3,92
0,13
260
1,75
89
155
3,36
1,1
620
* То же, что и в автоматическое линии А261—А268.
синхронизирующие простои станков, составляющие от 12 до 59 сек.,
т. е. 10,5—52% продолжительности рабочего цикла.
Из приведенных таблиц следует, что при фактических режимах
резания продолжительность рабочего цикла составляет 1,9 вместо
2 ,1 мин. при запроектированных режимах обработки..
На фиг. 82 приведены циклограммы работы автоматических
линий А261 — А268 и А291 — А306 при проектных режимах реза­
ния, при фактических режимах резания, при режимах резания наи­
большей производительности, рассчитанных по уравнениям (148)
и (163), с инструментами из быстрорежущей стали и при предпола3567
201
*о
о
ю
гаю
Ход Верхнего транспортера вперед
(подача заготовок)
СШ Фиксация плиток
Зажим•изделий
Подбод силовых головок
Рабочий ход
Я1И1 Отвод силовых головок
ш ! Освобождение изделия
Е В Ход верхнего транспортера назад
I I Простои
Н
01
Я
О 5 Ю /5 20 25 30 35 40 Мсек
Я 905
Я103Г
ят г
Л907
Я90»
Д909
МММ
Фи г . 82. Циклограммы ра­
боты автомати­
ческих линий: I
а — л и н я я А261— |
А268; б — ли ния
А*91 — АЗС6; в —
автом атический
за в о д п орш ней.
Таблица 22
Величины отдельны х составляю щ их рабочего цикла по отдельным
станкам линии А291-А306
X
ч
с:
* =
о Я'
К5
<а со
ин со
А291
А292
А293
А294
А295
А296
А297
А298
А299
А300
А301
А302
АЗОЗ
А304
А305
А306
Продолжительность отдельных элементов в сек .
Фиксация
Подача
тр а н сп о р ­ и заж им
тера
детали
18
18
18
18 ,
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
П одвод
силовы х
головок
3,5
2
4,5
2
5
12
5
5
5
3,5
4
5
—
—
—
—
О бра­
ботка
и зд е­
лия
Отвод
сило­
вых
головок
30
60
37,5
56
35
45
48
31
50
48,5
10,5
21
66
34
68
67
4,5
5
5,5
4
7
11
4
10
10
5
6,5
6
—
—
—
—
Отжим
деталей и П ростой
вывод
станков
ф иксато­
ров
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
42
13
32,5
18
33
12
23
34
15
23
59
49
14
46
12
13
Р або­
чий
цикл
114
114
114
114
114
114
114
114
. 114
114
114
114
114
414
114
114
гаемых режимах резания в случае применения лимитирующих
инструментов из твердых сплавов.
Продолжительность рабочего цикла автоматической линии
А261—А268 соответственно составляет 126 сек. (2,1 мин.), 111 сек.
(1,85 мин.), 103 сек. (1,72 мин.) и 75 сек. (1,25 мин.) и производи­
тельность 28,5, 32,5, 35 и 48 блоков в час, линии А291 — А306
126 сек. (2,1 мин.), 114 сек. (1,9 мин.), 106 сек. (1,77 мин.) и 75 сек.
(1,25 мин.) и производительностью 28,5, 31,5, 34 и 48 блоков в час.
Механический участок автоматического завода по изготовлению
порш ней 1 включает специальный 10-шпиндельный агрегатный свер­
лильный станок с четырехпозиционным круглым столом типа А900
автоматическую станочную линию, специальный горизонтальный
16-шпиндельный станок для окончательной обработки отверстий
под поршневой палец типа А912, специальную моечную машину
типа ММ-1 и контрольно-сортировочный автомат типа КПР-1.
Автоматическая станочная линия механического участка состоит
из следующих 11 агрегатов: 24-шпиндельного трехстороннего агре­
гатного сверлильного станка типа А901—А902 для предваритель­
ной расточки отверстий под поршневой палец; двустороннего гори­
зонтального агрегатного токарно-многорезцового станка типа
А903В — А904В для предварительной обточки; четырех шпиндель­
ного вертикального агрегатного фрезерного станка типа А905 для
1 Рассматривается автоматический завод поршней выпуска 1951 г.
203
горизонтальной прорези; двустороннего горизонтального агрегатного
токарно-многорезцового станка типа А903Г — А904Г для оконча­
тельной обточки; контрольного автомата для проверки высоты
поршня и ширины канавок для поршневых колец типа А906; восьми­
шпиндельного двустороннего агрегатного горизонтально-сверлиль­
ного станка А907 для сверления масляных отверстий, двушпин­
дельного двустороннего круглошлифэвального станка типа А910 —
А911; восьмишпиндельного двустороннего агрегатного фрезерного
станка типа А908—А909 для фрезерования наклонной прорези
и срезания центровой бобышки; специального пятипозиционного
автомата для подгонки поршней по весу типа ППВ-5; четырехкамневого бесцентрово-шлифовального типа ЗА82П и специального кон­
вейерного агрегата для лужения поршней типа А923.
На станке А901 — А902* производится на первой позиции зенкерование с двух сторон отверстия под поршневой палец и сверле­
ние центрового отверстия в бобышке днища поршня, на второй
позиции — выточка канавок для замка и зенковки центрового
отверстия в бобышке днища поршня.
На станке А903—А904В производится предварительная обточка,
подрезка днища и прорезка канавок.
На станке А905 производится фрезерование горизонтальной
прорези поршня.
На станке А903 — А904Г производится окончательная обточка
юбки и трех верхних поясков поршня, окончательная подрезка
днища и калибровка четырех канавок, а также снятие фасок на
поясках и юбке.
На станке А907 производится сверление 10 смазочных отверстий,
радиально расположенных под разными углами (методом деления).
На станке А910—А911 производится предварительное шлифо­
вание юбки и трех поясков поршня двумя кругами методом вреза­
ния. Каждый шлифовальный круг одновременно шлифует два сосед­
них поршня.
На станке А908—А909 производится фрезерование наклонной
прорези шириной 1,5 мм и срезание центровой бобышки на днище
поршня.
На автомате для подгонки поршней по весу на первой позиции
устанавливаются и зажимаются два поршня, на второй позиции
растачиваются технологические приливы предварительно и сни­
мается фаска, на третьей позиции взвешиваются, на четвертой пози­
ции растачиваются в местах технологических припусков оконча­
тельно для подгонки по весу и на пятой позиции, поршни снимаются
со станка.
На станке ЗА82П производится окончательное шлифование юбки
и поясков поршня. При обработке на данном станке посредством
соответствующей переналадки цикл станка может быть изменен как
по производительности, так и по режимам при постоянном числе
оборотов шлифовального камня.
*
204
Рассматривается применительно к обработке поршней ЗИЛ-150.
На агрегате А923 производится лужение поршней, их обезжи­
ривание перед лужением и промывка как перед, так и после лужения.
На всех агрегатах, не считая шлифовальные станки, автомати­
ческой линии одновременно работает 108 различных инструментов,
в том числе резцов проходных 20, подрезных восемь, канавочных 44,
фасочных четыре, зенковок четыре, цековок четыре, сверл восемь
и дисковых фрез восемь.
В табл. 23 приведены основные данные по режимам резания,
машинному времени и стойкости для лимитирующих инструментов
на каждой позиции.
Таблица 23
Станок или
позиция
Лимитирующий
инструмент
*» В
п
в
о в
** в
мм/мин м /м и н
м м/о б об/мин
А 901-А 902 Зенкер 27 мм
А903— А904В Проходной ре­
зец .................
А905
Фреза . . . .
А903— А904Г Проходной ре­
зец .................
А907
| Сверло 3,5 мм
Г в
МИН.
ГР
В мин.
работы
'р 8
мин
реза­
27,8
0,37
2510
6280
ния
ЛИНИИ
0,31
328
101,7
0,53
0,85
500
137
265
116
160
51,5
0.43
0,4
630
540
2420
0,31
0,09
650
4000
201
360
205
44
0,41
0,04
620
500
1630
860
1210
Продолжительность отдельных элементов рабочего цикла по
каждой позиции автоматической линии станков при обработке
поршней З И Л -150 приведена в табл. 24.
Таблица 24
П родолж ительность элементов в сек.
Наименование элементов
цикла
Ход верхнего транспор­
тера вперед .................
Фиксация плиток . . .
Зажим д е т а л и .................
Подвод силовых головок
Машинное время . . . .
Отвод силовых головок
Простои агрегата . . .
Вывод фиксаторов и от­
жим изделия .................
Ход верхнего транспор­
тера назад ......................
Продолжительность ра­
бочего цикла .................
А901— А 903А902 А904В
4
0,6
1,5
0,8
22
1.4
10,6
4
0,6
1.5
1,1
25,6
2,4
5,7
А905
4
0,6
1,5
2
24
2.7
6,1
2.1
А903—
А904Г
А907
А910— А908—
ЗА82П
А911 А909
4
0,6
1,5
1,1
24,8
2.4
6,5
4
0.6
1.5
2.9
29*
1.5
1,4
4
0,6
1.5
1,9
25,5
5,5
1,9
2,1
2,1
2,1
2,1
3
3
3
3
3
46
46
46
46
46
4
0,6
1,5
0,8
19,8
1,4
12,8
6,5
—
—
7
28**
4,5
—
2,1
2,1
_
3
3
_
46
46
46
* В том числе на вспомогательные операции при последовательном сверлении.
** В том числе 8 сек. выхаживания.
205
Продолжительность элементов цикла станочной линии автома­
тического завода поршней составляет 46 сек. Учитывая, что на каж­
дой позиции линии одновременно обрабатывается четыре поршня,
то рабочий цикл линии равен 11,5 сек. и соответственно произво­
дительность линии при заданном темпе составляет 5,2 поршня
З И Л -150 в минуту.
Из табл. 24 следует, что все позиции линии имеют примерно
одинаковую продолжительность времени непосредственной обра­
ботки. Однако вследствие большой разницы продолжительности
других элементов рабочего цикла простои отдельных агрегатов
составляют 23—28% продолжительности рабочего цикла.
По сравнению с линиями А261—А268 и А291—А306 в линии
поршней достигнута более равномерная загрузка отдельных инстру­
ментов и внутри каждой позиции. Из 108 инструментов в линии
56 имеют продолжительность непосредственной обработки от 0,22
до 0,4 мин., т. е. от 55 до 100% по отношению ко времени непосред­
ственной обработки более загруженного инструмента, и от 29 до 52%
к продолжительности рабочего цикла. Наконец, в рассматриваемой
линии значительно меньшее время подвода инструментов к обра­
батываемому изделию на рабочей подаче. Так, например, на станке
А901—А902 оно составляет 0,067 мин., на станке А903 — А903В
0,027 мин., а на станке А903 — А904Г только 0,003 мин.
Циклограмма работы автоматической линии механического уча­
стка автоматического завода по изготовлению поршней при факти­
ческих режимах обработки и при режимах максимальной произ­
водительности, рассчитанных по уравнениям (148) и (163) при­
ведена на фиг. 82. Продолжительность рабочего цикла в первом
случае составляет 46 сек., во втором 43 сек. и производительность
соответственно 5,2 и 5,58 поршня ЗИ Л -150 в минуту.
Проведенный аналогично рассмотренным выше анализ работы
ряда других автоматических линий (линий' А421—А434 и А413 —
А 417 для обработки блоков цилиндров З И Л -150, А447 — А457 для
обработки картера коробки скоростей, А271—А276, А441—А446
и А388—А400 для обработки блоков цилиндров малолитражных
автомобилей, 2А051 — 2А061 для обработки головки блока цилин­
дров и 2А081 — 2А095 для обработки блоков картера тракторного
двигателя) показывает, что допущена значительная неравномер­
ность загрузки отдельных позиций линии, а также инструментов
внутри каждой позиции, в ряде линий на отдельных позициях син­
хронизирующие простои станков составляют 30—50% продолжи­
тельности рабочего цикла; недопустимо большой удельный вес
в общем времени обработки занимает время подвода инструментов
к изделию на рабочей подаче; наконец, на всех автоматических
линиях установленные режимы резания на 8— 15% ниже режимов
наибольшей производительности. Таким образом, в действующих
автоматических линиях скрыты значительные резервы повышения
производительности.
Недостаточно высокая производительность автоматических линий
определяется также и коэффициентом их использования. Можно
206
иметь высокий темп работы линии, но если ее простой в течение
смены будет велик, то фактическая производительность такой
линии будет значительно ниже возможной.
В целях выявления фактического коэффициента использования
и установления причин, вызывающих простои автоматических линий
для обработки блока цилиндров З И Л -150, их работа подвергалась
непрерывному наблюдению в течение 24 смен в 1948 Л*, в течение
21 смены в 1949 г. и в октябре 1950 г.**
Обработанные результаты наблюдения за работой линии приве­
дены на фиг. 83.
Наблюдения, проведенные в 1948 г., показали, что полезная
работа на 1-й линии составляет 37,85%, на 2-й линии 38,45%,
на 3-й линии 55,8% и на 4-й линии 44,35%.
В 1949 г. полезная работа линий была значительно выше и соста­
вляла на 1-й линии 52,7% , на 2-й линии 57%, на 3-й линии 74,35%
и на 4-й линии 68,3%.
Повышение коэффициента использования в 1949 г. по всем линиям
объясняется сокращением простоев линии главным образом по орга­
низационным причинам и по неисправности механической, электри­
ческой и гидравлической частей.
Если в 1948 г. по организационным причинам простои на отдель­
ных линиях составляли от 12,8 до 51,4%, то в 1949 г. они снизились
на 3-й линии до 5,1% и колеблются по отдельным линиям от 5,1
до 25,7% , а в 1950 г. уже ни по одной линии не превышали 12,2%.
Однако и с такой величиной простоев по организационным при­
чинам невозможно мириться, они должны быть доведены до нуля.
Простои из-за неисправности механической, электрической и
гидравлической частей в 1948 г. составили по отдельным линиям
от 5,45 до 19,85%, а в 1949 г., несмотря на увеличение полезной
работы линий, эти простои составляли от 5,7 до 10,45% по отдель­
ным линиям. Снижение данного вида простоев произошло после
замены электроаппаратуры и лучшего освоения линий.
Простои, вызываемые сменой и подналадкой инструментов,
в 1949г. составляли на отдельных линиях от 10,1 до 15,9%. Несколько
меньшие простои из-за инструментов в 1948 г. нехарактерны,
так как все линии имели очень низкий коэффициент использования.
Интересно отметить, что простои из-за смены и наладки инстру­
ментов автоматической линии, работающей с 251 инструментом,
меньше, чем линий, работающих всего с 57—67 интрументами.
В первом случае они составляют 10,1%, во втором 15,9%.
Отмеченное положение подтверждает правильность формулы для
определения инструментальных потерь 2 1ре% 1см-, из которой сле‘I
дует, что потери зависят не прямо пропорционально количеству
инструментов, а определяются также продолжительностью смены
и наладки отдельных инструментов, их стойкостью, связанной
* Наблюдения проводились кафедрой станков и автоматов МВТУ имени Баумана.
** Наблюдения проводились Автозаводом имени Лихачева.
207
Щ
Фи г .
Полезная работа
1950г.
19Ь9г
1948г.
Простои по вине
инструмента
ц ц Простои по вине'
оборудования
ця» Простои по организацией
*“ “ *
ным причинам
83. Степень использования автоматических линий для обработки блока цилиндров ЗИЛ-150.
с правильным установлением режимов резания и степенью загру­
женности инструментов.
Простои, вызываемые неисправностью электрической и гидра­
влической систем, незначительны и составляют на 1-й линии 0 , 6 %,
на 2-й линии 1,7%, на 3-й линии 5,11% и на 4-й линии 0,9% , т. е.
в среднем не превышают 2 %.
Несколько выше простои, вызываемые неисправностью механи­
ческой части станков. На 1-й линии, состоящей из восьми станков,
они составляют 5,22% , на 2-й линии из 16 станков 8,1% , на 3-й
линии из 14 станков 5,36% и на 4-й линии из семи станков 4,9% .
Отсюда следует, что большие простои приходятся на 2-ю и 3-ю линии,
где наибольшее количество позиций и наиболее сложные станки.
Простои по электрической и гидравлической частям также значи­
тельно выше на 2 -й и 3-й линиях, на которых установлено большое
количество электроаппаратуры.
Как следует из фиг. 83, в 1950 г. коэффициент использования
автоматических линий значительно повысился: 1-й линии до 68 , 1 %,
2 -й линии до 66,4% , 3-й линии до 70% и 4-й линии до 68 %. При
этом продолжительность рабочего цикла линий сократилась на 1 -й
линии с 2,1 до 1,85 мин., на 2-й и 3-й линиях с 2,1 до 1,9 мин. и на
4-й линии с 1,8 до 1,4 мин.
Увеличение фактической производительности за счет повышения
коэффициента использования и сокращения продолжительности рабо­
чего цикла линий приведено в табл. 25.
Таблица 25
Фактическая производительность шт. в смену
Автоматическая
линия
А261—А268
А291—А306
А421—А434
А413—А417
1948 г.
1949 г.
1950 г.
86,5
88
127,5
118
120,5
130,5
169,5
182
177
168
177
233
Если отбросить простои по организационным причинам как не
определяющие совершенства конструкции и надежности работы
линий, то коэффициент использования будет составлять на 1-й
линии 78%, на 2-й, 3-й и 4-й линиях 75,5%. Примерно 50% простоев
из-за смены и подналадки инструментов падает на простои, вызы­
ваемые поломкой метчиков и мелких сверл вследствие попадания
стружки в рабочие зоны инструментов и на базовые поверхности
приспособлений. Следовательно, решение вопроса о более эффек­
тивных методах удаления стружки дает возможность на тех же
самых линиях достигнуть следующих коэффициентов использова­
ния: на линии А261 — А268 85% , на линии А 291— А306 82%,
на линии А421 — А434 80% и на линии А413 — А417 83%. Тогда
И
Буров и Капустин
3567
209
фактическая производительность будет составлять соответственно
220, 207, 202 и 284 блока в смену.
Очевидно, по мере дальнейшего совершенствования автомати­
ческих линий в направлении их надежности можно ожидать еще
более высоких значений коэффициентов использования.
В этой связи особое значение приобретает вопрос правильного
установления режимов обработки, ибо при высоких значениях
коэффициента использования правильное установление режимов
обработки дает значительное повышение производительности и эко­
номичности работы автоматических линий.
Представляют интерес проведенные ЭНИМС в 1951 г. исследо­
вания технико-экономической эффективности четырех линий по обра­
ботке блока цилиндров и линии по обработке картера коробки ско­
ростей, установленных на Автозаводе имени Лихачева, и трех линий
для обработки блока цилиндров, установленных на заводе малолит­
ражных автомобилей. Удельный вес .затрат по отдельным состав­
ляющим себестоимости обработки изделий на обследованных линиях
приведен на фиг. 84.
Из фиг. 84 следует, что расходы на инструмент в процентах от
расходов по заработной плате составляют на линии А 261 — А268
19%, А291 — А306 10,7%, А421 — А434 16,3%, А413 — А 417 22,5% ,
А447 — А457 18,2%, А271 — А276 17,1%, А441 — А446 32,8%,
А388 — А400 60,5% , в среднем 23,5% . С учетом общезаводских
и цеховых накладных расходов расходы на инструмент соответственно
составляют 11; 4,8; 6,9; 8,8; 9,4; 10,5; 24,2 и 24,2%, в среднем 11,7%.
Удельный вес расходов на инструмент в себестоимости обработки
изделия не остается постоянным и изменяется в зависимости от
коэффициента использования линий (табл. 26).
•Из таблицы следует, что при среднем фактическом коэффициенте
использования автоматических линий на Автозаводе имени Л иха­
чева, равном 0,65—0,7, удельный вес расхода на инструмент соот­
ветственно составляет на линии А261 — А268 6,7?6, А 291— А306
3,1% , А421 — А434 2,5% , А413 — А417 5,6% и А447 — А457 3,9% ,
в среднем по пяти линиям 3,9% .
Характерно отметить, что как простои из-за смены и подналадки
инструментов (фиг. 83), так и удельный вес расходов на инструмент
в себестоимости обработки блока цилиндров на линии А 421 — А434,
работающей с 251 инструментом, меньше, чем на линиях А261 —■
А268 и А413 — А417, работающих всего с 57—67 инструментами
(фиг. 84). Отсюда следует, что расчет режимов резания для многоинструментных станков и автоматических линий по общим попра­
вочным коэффициентам на многоинстру-ментность, как это рекомен­
дуют справочники, будет давать неправильные результаты. Полу­
ченные таким расчетом режимы резания не будут являться наи­
выгоднейшими ни с точки зрения экономичности обработки, ни
с точки зрения производительности.
Приведенные данные исследований
технико-экономической
эффективности ряда автоматических линий показывают, что удель­
ный вес расходов на инструмент невелик по сравнению с удельным
210
весом заработной платы в себестоимости обработки изделия. Это
позволяет сделать вывод о целесообразности и с ' экономической
точки зрения устанавливать на автоматических линиях для лими­
тирующих инструментов режимы обработки, обеспечивающие наи­
большую производительность линии.
Расходы
И В на инструмент
«гтш Заработная плата
ЦшЛ ^ начислениями
п»щ Общезаводские
расходы
Прочие
цеховые расходы
— - Ремонт и обслитиваШ а ние обооидооания
г ™ Силовая
знергия
гт-я Амортизация и ремонт ,— , Амортизация
зданий, отопление и 1— 1 оборудования
освещение
Ф и г . 84. Составляющие себестоимости обработки изделий на ряде авто­
матических линий.
Проведенные ВНИИ подсчеты себестоимости обработки одного
комплекта поршней при темпах работы механического участка авто­
матического завода поршней 8,6— 12— 17,6—20,8—24—27—29,2—
31,6 и 33,4 сек. показывают, что наименьшая себестоимость обра­
ботки комплекта поршней достигается при /р = 20,8 сек.
Из проведенных расчетов режимов наибольшей производитель­
ности следует, что при (р = 21,2 сек. линия имеет максимальную
производительность, а это значит, что для автоматических линий,
работающих с большим количеством инструментов, установленные
по лимитирующим инструментам режимы наибольшей произво21.1.
Таблица 26
Автоматическая
линия
А261—А268
А291—А306
А421—А434
А413—А417
А447—А457
Удельный вес расходов на инструмент в себестоимости
обработки изделия в °/0 при коэффициенте использования
линии
0,5
0,6
0.7
0.8
0,9
1.0
5.6
2,4
1,95
4,4
3,1
6,2
2,8
2,2
5
3,5
6,7
3.1
2,5
5.6
3,9
7,1
3,4
2,7
6
4,3
7.5
3.6
2.9
6,5
4,6
7.8
3,8
3.1
6,8
4,8
дительности будут являться- и наиболее экономичными, т. е. обеспе­
чивать наименьшую себестоимость обработки изделия.
Правильность такого вывода подтверждается проведенными
П. И. Буровым расчетами себестоимости обработки блока цилиндров
ЗИ Л -150 на автоматических линиях А261 — А268 и А291— А306
при различных режимах резания (табл. 27).
Расходы на инструмент при режимах наибольшей производи­
тельности определяются из уравнения
Ср = 2 С „ Ч „ ,
(164)
где Ср — расходы на инструмент, отнесенные к 1 часу непрерыв­
ной работы линии, при режимах максимальной произ­
водительности;
Ср1 — расходы на инструмент I, отнесенные к часу непрерыв­
ной работы линии при действующих режимах резания
(из табл. 27).
Согласно проведенным ранее расчетам фактор изменения режи­
мов резания, обеспечивающих максимальную производительность
линии, для линии А261 — А268 равен X
= 1,1, для линии
А291 — А306 Х тах = 1,13.
Затраты на инструмент в табл. 27 распределяются так: для линии
А261 — А268 сверла и зенкера 2,75 руб., расточные головки 0,85 руб.
и метчики 0,59 руб.; для линии А291 — А306 сверла и зенкера
1,488 руб., развертки, подрезные головки и оправки с резцами
1,368 руб., метчики 0,897 руб.
Принимая показатель относительной стойкости Ц, как и при
расчете режимов наибольшей производительности, для сверл и зен­
керов ц- = 8 , для расточных головок, разверток, подрезных голо­
вок и резцовых оправок ^ = 5 и для метчиков ц- = 2 , получим
для линии А261 — А268
Ср = 2,75-1,1® + 0,85* 1,1® + 0,59-1,12 = 7,78 руб.;
тогда себестоимость обработки одного блока в рублях для различ­
ных коэффициентов^использования будет определяться отношением
“
212
Таблица 27
Расчеты себестоимости обработки блока цилиндров автомобиля ЗИЛ-150 на автоматических линиях А261—А268
и А291—А306 при различных режимах резания
I
Л ин ия А 201—А268
Наименование составляющих
себестоимости
Л иния А^91—А306
Величины . составл яю щ и е себестои м ость, в р у б
загрузки линии
0 ,5
Амортизация оборудования .............................
18
0 ,6
* 15
1
° .7
1 2 ,8
I
0,8
1 1.2
1
0 ,9
10
1 1
9
|
0.5
62,5
при различны х коэффициентах
1
0,6
54,3
1
0.7
46,57
|
0,8
40,75
|
0 ,9
36,22
1 Ко
32,6
Амортизация, текущий ремонт зданий, ото­
пление и о с в е щ е н и е .....................................
1,84
1,51
1,32
1,16
1,01
0,92
2,84
2,36
2 ,0 2
1.77
1,57
1,42
Силовая электроэнергия
1,54
1,54
1,54
1,54
1,54
1,54
3,37
3,37
3,37
3.37
3,37
3,37
5,06
..................................
Ремонт и обслуживание оборудования
. .
5,06
5,06
5,06
10,98
10,98
10,98
10,98
10,98
10,98
15,5
6,3
12,9
11.1
9,7
8,2
7,77
31,16
25,96
22,25
19,47
17,31
15,58
5,2
4,5
3.9
3,5
3,15
12,6
10,5
9
21,36
21,36
21,36
21,36
21,36
21,36
22,9
22,9
22.9
4,19
4,19
4,19
4,19
4,19
4,19
И т о г о себестоимость 1 часа работы ли­
нии в руб............................................................
73,79
66,76
61,87
54,86
52,99
Себестоимость обработки одного блока
в руб.....................................................................
2,27
2,05
1,9
1,69
1,63
Прочие цеховые расходы .................................
Общ езаводские расходы .................................
Заработная плата основная и дополнитель­
ная .......................................................................
Расходы на инструмент .................................
5,06
5,06
58,2
1,79
3,75
7,87
22,9
7
22,9
3,75
3,75
152,8 134,15 120,84 110,86
103,1
4,84
3,75
4,27
3,75
4,08
3,52
3,27
6,3
22,9
3,75
96,9
3,08
себестоимости 1 часа работы линии при данном коэффициенте исполь­
зования к теоретической производительности при режимах макси­
мальной производительности (табл. 28).
Таблица 28
Коэффициент использования линии
Себестоимость
в руб.
1
часа работы линии
Себестоимость обработки одного бло-.
ка в руб.
0,5
77,38
2,2
0,6
0.7
0.8
0,9
1.0
70,35 65,46 61,79 58.45 56.58
2,0
1,865
1,76
1,67 1,615
Сопоставляя данные табл. 27 и 28, видно, что при режимах наи­
большей производительности себестоимость обработки блоков ниже,
чем при действующих режимах, и при коэффициенте использования
линии, равном 0,7, составляет 1 р. 86,5 к. вместо 1р. 90 к. при дей­
ствующих режимах.
Аналогично для линии А291 — А306
Ср = 1,488-1,13® + 1,368-1,13* + 0,897- 1,132 = 7,54 руб.
и себестоимость обработки одного блока при различных коэффи­
циентах использования линии (табл. 29).
Таблица 29
Коэффициент использования
линии
0,5
0,6
0,7
0.8
0,9
0.1
Себестоимость 1 часа работы
линии в руб.
156,59
137,94
124,63
114,65
106.89
100,69
Себестоимость
обработки
одного блока в руб.
4,6
4,05
3,66
3,37
3,14
2,96
Себестоимость обработки блоков при режимах наибольшей про­
изводительности и коэффициенте использования линии, равном 0,7,
составляет 3 р.66 к. вместо 4 р. 08 к. при действующих режимах
обработки.
Проверочные расчеты себестоимости обработки блоков показали,
что при режимах резания больших и меньших режимов наибольшей
производительности себестоимость обработки на обеих линиях повы­
шается. Следовательно, и на линиях А261 — А268 и А291 — А306
режимы резания, обеспечивающие наибольшую производительность,
являются одновременно и самыми экономичными, что имеет важное
значение при проектировании автоматических линий.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. А з а р о в
А. С., Механизация и автоматизация обработки деталей резанием,
Машгиз, 1954.
2. Академия Наук СССР, Автоматизация технологических процессов в машино­
строении, изд. АН СССР, 1956.
3. А р т о б о л е в с к и й С. И., Машины-автоматы, Машгиз, 1949.
4. Б е ж а н о в Б. Н. и Б у ш у н о в В. Т., Производственные машины-автоматы,
Машгиз, 1953.
5. В л а д з и е в с к и й А. П., Некоторые вопросы эксплуатации и проектиро­
вания автоматических станочных линий, Машгиз, 1953.
6 . В л а д з и е в с к и й А. П., Автоматические линии в машиностроении, Машгиз,
1957.
7. ВНИТОМАШ, Автоматизация технологических процессов, Машгиз, 1951.
8 . Г р а н о в с к и й Г. И., Кинематика резания, Машгиз, 1948.
9. Г р а н о в с к и й Г. И., Конструкция и эксплуатация режущего инструмента,
Машгиз, 1952.
10. Г у л ь к о М. М., Автоматические линии станков, Машгиз, 1951.
11. Д и к е с М. Я . и М а л ь с к и й А. Н., Технологическое оборудование кон­
сервных заводов, Пищепромиздат, 1953.
12. К а п у с т и н И. И., Расчет производительности обувных машин, Гизлегпром,
1950.
13. М а л о в А. Н., Автоматическая загрузка металлорежущих станков, Машгиз,
1955.
14. М а л о в А. Н., Механизация и автоматизация в штамповочном производстве,
Машгиз, 1955.
15. М а л о в А. Н. и П р й с В. Ф., Механизация и автоматизация штамповоч­
ных работ, Машгиз, 1955.
16. Министерство станкостроения СССР, Высокопроизводительные приспособле­
ния в станкостроении, ЦБТИ, 1951.
17. Дом инженера и техника. Организация поточного производства в машинострое­
нии, Машгиз, 1952.
18. Р а б и и о в и ч А. Н., Автоматизация технологических процессов в машино­
строении, Гостехиздат УССР, 1955.
19. X и с и н Р. Н., Нормативы стойкости режущего инструмента, Машгиз, 1953.
20. Ш а у м я н Г. А., Автоматы, Машгиз, 1955.
21. Ш а у м я н Г. А., Основы теории проектирования станков-автоматов и авто­
матических линий, Машгиз, 1949.
22. Журналы «Автомобильная и тракторная промышленность», № 1 , 3, 8 , 9, 1951;
№ 6, 5, 1952; № 7, 10, 11, 12, 1953; № 2, 3,9, 10, 11, 12, 1954; № 7, 9, 12, 1955;
№ з, 5 , б, 12, 1956.
23. Журналы «Станки и инструменты», № 5, 6 , 7, 11, 12, 1952; № 1,2, 7, 10, 1953;
№ 3, 4, 5, 6 , 8, 1954; № 2, 3, 4, 6 , 7, 9, 11, 1955; № 1,2, 6 , 7, 8 , 9, 10, 1956.
О Г Л А В Л Е Н И Е
В в е д е н и е ......................................................................................................................
Обозначения основных величин ................................................................................
3
6
Глава I . Анализ рабочих машин . ................................................................................
11
§ 1. Основные понятия и определения...............................................................
§ 2. Классификация рабочих машин.............................................. ....................
§ 3. Теория производительности рабочих машин..........................................
11
14
28
Глава II. Методы обработки и производительность м аш ин..................................
39
Глава III. Режимы обработки и производительность маш ин..................................
66
Глава I V . Механизация и автоматизация процесса обработки и производитель­
ность м аш и н ы ............................................................................................................. ....
104
§ 1. Установка и снятие обрабатываемых заготовок и производитель­
ность м а ш и н .................................................................................................
§ 2. Затраты времени по управлению машиной и производительности
оборудования .................................................................................................
§ 3. Автоматизация контроля размеров изделия в процессе обработки
и производительность м а ш и н ы ...............................................................
§ 4. Замена режущих инструментов в процессе обработки и произво­
дительность м аш ин ы ....................................................................................
§ 5. Автоматизация процесса обработки и многостаночное обслужива­
ние ......................................................................................................... ....
112
116
119
121
123
Глава V. Фактическая производительность рабочих машин и пути ее повы­
..............................................................................................................................
шения
133
Глава VI. Поточные методы производства и производительность машин в по­
точных л и н и я х .............................................................................................................
146
§ 1. Виды потоков и классификация поточных линий..................................
§ 2. Выбор типа поточной линии и расчет потребного оборудования . .
147
х50
Глава VII. Производительность автоматических линий..........................................
157
§ 1. Классификация автоматических ли ни й ...................................................
§ 2. Факторы, определяющие производительность автоматических ли­
ний
..................................................................................................................
§ 3. Разделение автоматических линий на участки......................................
162
182
192
Глава VIII. Анализ работы некоторых действующих автоматических линий
197
Л и т е р а т у р а ..................................................................................................................
215
Петр Иванович Б у р о в и Иван Ильич К а п у с т и н
РА С Ч Е Т П Р О И ЗВ О Д И Т Е Л Ь Н О С Т И РАБОЧИХ МАШИН
Т ехнический ред ак то р А . Я • Тиханоз
К о р р ек то р В. А . Давыдкина
Переплет х у д о ж н и ка А . В. Пет рово
С дано в п рои зводство 13/Х1 1957 г . П одписан о к печати 17/Ш 1958 г . Т-02728. Т и р аж 5500 э к з .
П еч . л . 13,75 (1 вклейка).
У ч .-и зд . л . 14,9. Бум . л . 6,88. Ф ормат 60х92, / 1в. З а к а з 3567
Типография № 6 У П П Ленсовнархоза, Л ен и н гр ад , у л . М онсеенко, 10
О П Е Ч А Т К И
Стра­
ница
Строка
Напечатано
20
116
128
3-я сверчу
16-я снизу
1-я снизу
одновременно с
производительности
одновременно или с
производительность
(^.и + *эвк)
и ({м + 1зон)
134
Формула (115)
П . II. Б у р о в .
И.
И.
Д олж н о
К
1+
К
Капустин,
+ *ц) ’
зак. 3567,
1+
быть
К
К Ув + *н)
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
8
Размер файла
7 066 Кб
Теги
kapustin, rabochih, proizvoditelnosti, 4538, mashin, raschet, burov
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа