Материал: Расширение технологических возможностей станков и станочных комплексов. Пачевский В.М., Яценко С.Н

перекрытие вспомогательного времени основным за счет установки детали вне рабочей зоны, освоения приспособлений и станков барабанного типа, устройств автоматической смены приспособлений, применения устройств настройки инструмента вне станка;

перекрытие вспомогательного времени вспомогательным другого вида за счет закрепления заготовки во время холостого хода, одновременного перемещения по осям координат, совместного перемещения по осям координат, совместного перемещения заготовки и инструмента;

сокращение времени установки заготовок путем применения приспособлений, обеспечивающих базирование, без дополнительной выверки, ликвидацию трудоемкой технологической операции - разметки, создание приспособлений с быстродействующими зажимными устройствами, многоместных приспособлений, использование силы резания или массы детали в качестве усилия закрепления;

сокращение числа установок заготовки путем использования комбинированных инструментов, поворотных столов и стоков глобусного типа, позволяющих вести обработку с четырех-пяти сторон, револьверных головок и сменных инструментальных магазинов, в т.ч. с автономными двигателями;

сокращение времени перемещения инструмента в зону обработки путем применения револьверных головок; устройств, обеспечивающих ускоренный холостой ход; быстросменного инструмента; комбинированного инструмента; устройств для автоматической смены инструмента; устройств для автоматической подналадки и переналадки инструмента; устройств автоматической смены инструментальных магазинов;

сокращение времени на контрольные измерения обеспечивается средствами активного контроля, совмещением контрольного времени с основным и вспомогательным, другого вида средствами контроля и диагностики за органами станка, обеспечивающими получение детали в соответствии с чертежом.

Время технического обслуживания (Т_тех.о) затрачивается на уход за рабочим местом в течение данной конкретной работы. Сюда входит смена затупившихся инструментов, регулировка инструментов и подналадка оборудования в процессе работы, удаление стружки и т.п. Для уменьшения времени смены затупившихся инструментов применяют револьверные головки с инструментами-дублерами, переналаживаемые конструкции инструментов, быстросменные патроны, устройства для автоматической смены затупившегося инструмента, быстросменные диски револьверных головок. Однако основное внимание надо уделять не времени смены затупившегося инструмента, а времени службы инструмента, его стойкости. Основными способами повышения стойкости инструмента являются:

использование марок режущего инструмента в ограниченном интервале области его рационального применения;

применение современных сверхтвердых инструментальных материалов;

внедрение технологических методов повышения стойкости;

разработка оптимальной геометрии инструмента.

Для обеспечения регулировки и переналадки инструмента необходимо применять их соответствующие конструкции, а так же приспособления для предварительной настройки,в т.ч. вне станка, средства контроля и диагностики, связанные как с инструментом, так и со станком.

Для удобства удаления стружки разработан ряд мер, включающих в себя изменение конструкции инструмента, кинематики работы станка, а так же ряд стружкоудаляющих устройств.

Время организационного обслуживания (Т_орг.о)- это время, затрачиваемое на уход за рабочим местом в течение рабочей смены, время на его смазку, чистку и т.д. Методы экономии данного элемента времени носят, в основном, организационный характер.

Подготовительно-заключительное время (Т_п.з) включает в себя время на подготовку к работе и выполнение действий, связанных с ее окончанием. Оно предусматривает затраты времени на получение материалов, инструментов, приспособлений, технической документации, ознакомление с работой, наладку технологического оснащения и, после окончания цикла работ, переход к следующей партии деталей. В автоматизированном производстве Т_п.з требуется для переналадки ГПС, ГПМ или любой другой единицы автоматизированного комплекса на переход к изготовлению новой детали. В автоматизированном производстве высокого уровня это время может исчисляться минутами или десятками минут, в автоматизированном производстве низкого уровня - часами и десятками часов. Экономия этого элемента времени может быть наиболее ощутима, но реализация решений требует существенных затрат и в производственных ситуациях необходимо провести серьезный технико-экономический анализ.

В общем виде на снижение Т_п.з существенно влияет следующие конструкторские разработки:

групповая технологическая оснастка;

приспособления для предварительной настройки инструмента;

многошпиндельные переналаживаемые головки;

устройства для автоматической смены инструмента, приспособлений или их комплектов;

конструкции, обеспечивающие автоматическую замену базирующих и зажимных элементов приспособлений;

быстросменный инструмент;

быстропереналаживаемый инструмент, в т.ч. комбинированный;

быстропереналаживаемые приспособления.

В том случае, если работы по обеспечению автоматического действия вышеперечисленных устройств потребуют больших инвестиций, можно реализовать эти конструкции для работы в ручном режиме. Практический опыт показывает, что и в этом случае может быть обеспечен значительный эффект.

2.2. Роль приспособлений в расширении технологических возможностей станков

Приспособления применительно к механической обработке представляют собой дополнительные устройства к металлорежущему оборудованию, позволяющие обеспечить необходимое положение заготовки по отношению к станку и инструменту и сохранить это положение стабильным в процессе обработки. Применение приспособлений позволяет специализировать и настраивать станки на заданные процессы обработки, дает, при необходимости, возможность обрабатывать поверхности, которые без их применения на станках данного типа обрабатывать невозможно. Во многих случаях приспособления значительно повышают уровень автоматизации оборудования, приближая его по технологическим возможностям к станкам многооперационного типа, но при значительно меньших инвестициях.

Классификация приспособлений предусматривает их деление по типу станков, целевому назначению, степени специализации, уровню механизации и автоматизации.

По типу станков приспособление определяется его принадлежностью к станку определенного типа (токарные, фрезерные, сверлильные и др.).

По целевому назначению различают станочные приспособления:

для установки на станках (тиски, патроны и др.);

для установки обрабатывающих инструментов (сверлильные патроны, борштанги и др.);

для обеспечения точности расположения отдельных поверхностей (кондукторы, делительные головки и др.);

для параллельной обработки поверхностей (многошпиндельные головки, многоместные приспособления и др.);

для снижения количества переустановов (поворотные столы и др.);

для выполнения дополнительных видов работ, несвойственных станку данного типа (шлифование на токарном станке, долбление на фрезерном станке и др.);

для обработки поверхностей сложной формы (криволинейных пазов на токарном станке и др.).

По степени специализации приспособления подразделяются на три группы:

универсальные, включающие в себя универсально-безналадочные и универсально-наладочные приспособления;

специализированные, состоящие из наладочных и безналадочных приспособлений;

специальные, состоящие из универсально-сборных и неразборных специальных приспособлений.

Универсально-безналадочные приспособления (УБП) представляют собой регулируемые приспособления, не требующие смены установок и зажимных элементов. К этой группе относятся универсальные приспособления общего назначения (тиски, трех кулачковые самоцентрирующиеся патроны, сверлильные патроны и др.). Схема УБП показана на рис. 1 /4/. Приспособление состоит, как правило, из корпуса 1 и зажимного устройства 2.

Рис. 1. Варианты использования универсально-наладочного приспособления при фрезеровании: лыски на валике (б);

уступа (в); плоскости (г); а - общий вид приспособления

В универсально-наладочном приспособлении (УВД) (рис. 2) предусматривается разделение элементов на два основных вида: базовые 1 и сменные наладки 2 /4/,

Постоянная часть 1, включающая в себя корпус и зажимное устройство с приводом (в т.ч. механизированным),остается неизменной, а сменная наладка 2 заменяется в зависимости от обрабатываемой детали. Проектирование сменных наладок несложно, изготовление такие не представляет труда, переналадка проста, а результат использования приспособлений этого типа весьма существенен.

Специализированные наладочные приспособления (СНП), также как и УНП, включают базовые элементы и комплексы элементов - наладок, но отличаются более высокой степенью механизации приводов и возможностью применения многоместных приспособлений /4/. На рис. 3 схематично показано, как с помощью одного и того же специализированного приспособления I обрабатываются разные по размерам однотипные детали 2. Достигается это путем регулировки положения кондукторной планки 3 с втулкой, а также плунжеров 5 с помощью винтов 4.

Специализированные наладочные приспособления способствуют расширению технологических возможностей станков, но их реализация требует значительно больших капиталовложений, чем применение УНП, поэтому применять приспособления этого типа рекомендуется в среднесерийном производстве.

Рис. 2. Универсально – наладочные приспособление:

а – схема; б, в, г – наладки для фрезерования паза и плоскости у рычага, уступа в корпусе, уступа в рычаге соответственно

Рис. 3. Схема специализированного наладочного

приспособления для обработки однотипных деталей:

а – при радиусе r; б – при радиусе R

Универсально-сборные приспособления (УСП) компонуются из нормализованных деталей и узлов, изготовленных из высококачественных легированных и инструментальных закаленных сталей. Каждая компоновка УСП обладает всеми основными свойствами специального приспособления: она предназначена для конкретной детали-операции. По истечении надобности в таком приспособлении оно разбирается на составные детали и узлы, которые могут быть многократно использованы для компоновки других приспособлений.

На рис. 4 схематично показаны группы нормализованных деталей I, 2, 3 и узел из которых скомпонованы два различных приспособления (рис. 4, б, в).

На рис. 5 представлены основные элементы комплекта УСП /5/. Кроме них, в комплект УСП входят подкладки и опоры различной конфигурации, шпонки, пальцы, переходные втулки, фиксирующие штыри, кондукторные втулки, детали для соединения элементов УСП, рукоятки, эксцентрики, пружины.

УСП обеспечивают высокую точность обработки по 8-10 квалитету. Это достигается за счет повышенной точности изготовления УСП с допусками размеров, определяющих точность базирования не грубее 6-7 квалитета. Для этих элементов установлены повышенные требования по точности формы и взаимного расположения поверхности.

Рис. 4. Компоновка приспособлений

из нормализованных деталей и узлов:

а - группа элементов приспособлений;

б - наладка для сверления отверстий; в - рычаге;

в - наладка для фрезерования пазов в корпусе

Важным преимуществом УСП является возможность сборки приспособления без его предварительного проектирования, непосредственно по образцу детали или ее чертежу. Продолжительность сборки приспособления средней сложности составляет двадцать четыре часа. Исходя из этого, можно делать выводы о целесообразности использования УСП. Особенности применения УСП в условиях малых предприятий более подробно освещены в разд. 3.3.

Сборно-разборные приспособления (СРП) являются разновидностью УСП и отличаются от них, в основном, тем, что в их состав входят не отдельные стандартизованные детали, а стандартизованные сборочные единицы. Это снижает технологическую гибкость, вследствие чего для предприятий малого бизнеса их использование может оказаться нецелесообразным, так же, как и применение неразборных специализированных приспособлений, которые проектируются и изготавливаются специально для конкретной детали и практически не переналаживаются. Их рекомендуется использовать в крупносерийном и массовом типах производства.

Рис. 5. Основные детали УСП:

1 - опорная призма; 2 - базовый угольник;

3 - кондукторная планка; 4, 5 - зажимные планки;

6, 7 - прихваты; 8 - прижимное устройство;

9, 10 - базовые плиты; 11 - подкладка; 12 – опора