Курсовой проект
«Обработка деталей на токарных одношпиндельных автоматах: инновационный аспект»
Рассмотрим недостатки современного машиностроительного производства, имеющие системный характер: дублирование разработок средств технологического обеспечения, избыточное разнообразие средства технологического обеспечения, неполное их использование и т.д.
Для сведения к минимуму этих недостатков необходимо воспользоваться модульной технологией – новым методом построения машиностроительного производства.
Современный машиностроительный комплекс – это сложившаяся в XX веке чрезвычайно сложная система со своими законами развития. Большой удельный вес машиностроения среди других отраслей промышленности делает его значимым в масштабе народного хозяйства страны. Развитие машиностроения происходило стихийно, что сделало его расточительным в расходовании материальных, энергетических и трудовых ресурсов, отрицательно влияющим на экологию окружающей среды, инерционным к изменяющимся требованиям общества, И чем дальше развивается машиностроение, тем сильнее проявляются его негативные стороны.
В связи с этим проблема совершенствования машиностроения приобретает первостепенное значение. На современном этапе наблюдается разрозненное решение отдельных задач этой проблемы: повышение производительности труда, качества изделий, снижение их материалоемкости, внедрение ресурсосберегающих технологий и т.п. Такой подход в решении проблемы не может кардинально изменить существующее положение дел в машиностроении и требует проведения новой научно-технической политики. Необходим системный подход в решении этой проблемы, которая должна решаться так, чтобы одновременно удовлетворялись требования общества в целом и потребности каждого предприятия в отдельности. Проведение такой научно-технической политики требует управления развитием машиностроительного комплекса, для чего необходимо мести организационное начало в построении машиностроительного производства. Решение этой задачи может быть административным, а должно базироваться на результатах исследования глубинных закономерностей машиностроения.
Решение этой проблемы требует рассмотрения всех недостатков современного машиностроительного производства, имеющих системный характер: дублирование разработок средств технологического обеспечения (технологических процессов, оборудования, оснастки); избыточное разнообразие средств технологического обеспечения; утрата технологического знания; неполное использование возможностей средств технологического обеспечения (технологического оборудования и оснастки); наступление морального износа средств технологического оснащения раньше сроков их физического износа. Дублирование разработок средств технологического обеспечения заключается в следующем. Практически любое машиностроительное изделие на 50–70% состоит из деталей общего назначения: валы, оси, втулки, фланцы, шестерни, крышки, рычаги, планки, корпуса и т.п. Изделия также содержат много однотипных механизмов и устройств: шпиндельные узлы, подшипники, редукторы, типовые соединения деталей. Отсюда на каждом машиностроительном предприятии в масштабе машиностроительного комплекса из общего числа номенклатуры изготавливаемых деталей и сборочных единиц более 50% являются очень близкими, а нередко и одинаковыми по своему конструктивному оформлению и техническим требованиям. В результате для их изготовления на каждом предприятии дублируются разработки большинства средств технологического обеспечения. В конечном итоге практически на всех машиностроительных предприятиях подавляющее большинство инженерно-технических специалистов ежегодно выполняют одни и те же работы, решают одни и те же задачи.
Избыточное разнообразие средств технологического обеспечения, которое непрерывно растет, заключается в том, что на разных предприятиях и в разных цехах одного предприятия для изготовления близких или одинаковых изделий разрабатывается разное технологическое обеспечение. Это объясняется тем, что предприятия различаются составом технологического оборудования, в разработках участвуют разные специалисты с разным уровнем квалификации и отсутствует информация об этих разработках. В результате для изготовления каждого такого изделия (детали, сборочной единицы) могут быть разработаны десятки и сотни разных технологических процессов и видов оснастки, а нередко и разное технологическое оборудование. Внешне создается впечатление большой и нужной работы, так как увеличивается количество новых технологических процессов, оборудования и инструмента. Однако большинство из них представляют уже известные решения, а их сопоставление по технико-экономическим характеристикам показывает, что они мало отличаются друг от друга по своей эффективности. Среди этого множества попадаются и принципиально новые решения, которые могут дать большой эффект, но в этой массе решений они выпадают из поля зрения.
Итак, вместо концентрации усилий высококвалифицированных кадров на создании принципиально новых технологий и техники наблюдается распыление сил, бесконечное дублирование работ, влекущее рост необоснованного разнообразия средств технологического обеспечения. [4]
К современным машинам и приборам предъявляются высокие требования по технико-эксплуатационным характеристикам, точности и надежности работы. Эти показатели обеспечиваются жесткими требованиями к размерам и качеству обработанных поверхностей деталей. Поэтому, несмотря на большие достижения технологии производства высококачественных заготовок, роль обработки резанием и значение металлорежущих станков в машиностроении непрерывно повышаются.
Современные металлорежущие станки – это разнообразные и совершенные рабочие машины, использующие механические, электрические, электронные и гидравлические методы осуществления движений и управления рабочим циклом, решающие сложные технологические задачи.
Станкостроение развивается как количественно, так и в качественном отношении. Непрерывно повышаются точность, производительность, мощность, быстроходность и надежность работы станков. Улучшаются эксплуатационные характеристики, расширяются технологические возможности, совершенствуются архитектурные формы станков.
Особое развитие получило использование в отраслях машиностроения станков с ЧПУ. Микропроцессорные устройства управления превращают станок в станочный модуль, сочетающий гибкость и универсальность с высоким уровнем автоматизации.
Станочный модуль: станок – робот – тактовый стол – обеспечивает обработку заготовок широкой номенклатуры в автономном режиме на основе малолюдной (безлюдной) технологии производства деталей машин и приборов.
Внедрение в производство ГПС, состоящих из комплекса станочных модулей разного технологического назначения, роботов и манипуляторов, средств контроля качества, транспортных систем с общим управлением производственным циклом от ЭВМ, дает возможность в многономенклатурном многосерийном производстве стимулировать НТП, быстрый с наименьшими затратами переход к новым, более совершенным образцам выпускаемой продукции. Создаются условия перехода к трудосберегающему производству при наивысшей степени автоматизации и производительности.
1. Общее понятие о токарных автоматах
Автоматом называется станок, в котором автоматизированы все основные и вспомогательные движения, необходимые для выполнения технологического цикла обработки заготовок, включая загрузку и выдачу обработанной детали. Обслуживание автомата сводиться к периодической наладке, подаче материала на станок и контролю обрабатываемых деталей.
Из автоматов и полуавтоматов наибольшее распространение получили станки с кулачковым приводом. Автоматическое управление циклом этих станков осуществляется с помощью распределительного (кулачкового) вала. Обычно за один оборот вала проходит полный цикл обработки детали. [2]
Автоматизация представляет собой совокупность мероприятий по разработке, созданию и применению средств и систем управления, освобождающих рабочего частично или полностью от непосредственного участия в процессе обработки заготовок, что позволяет существенно повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции.
Работа автоматического устройства характеризуется цикличностью. Время каждого цикла слагается из рабочего и вспомогательного времени. Основное условие работы автоматической машины – выполнение элементов цикла без вмешательства человека. В металлорежущих станках автоматизируют включение и выключение подач, быстрые подводы и отводы частей станков, загрузку заготовок и т.д. Универсальные автоматы и полуавтоматы обеспечивают высокую производительность труда путем максимального совмещения всех вспомогательных и рабочих движений.
Совершенствование органов управления рабочих машин способствует созданию и дальнейшему развитию станков, осуществляющих все движения по специальной программе – станков с программным управлением (ПУ). Эти станки отличаются быстрой переналадкой на изготовление другой детали, большим числом команд управляющего органа станка. Станки с ПУ служат базой для создания многоцелевых станков, имеющих набор большого числа инструментов, расположенных в специальном устройстве – магазине. Автоматическая рука поочерёдно устанавливает их в рабочий шпиндель для последующей обработки. Технологическое оборудование можно компоновать в автоматические линии, т.е. создавать систему автоматов, объединенные средствами транспортировки и управления. Большое развитие получают автоматические линии, состоящие из агрегатных станков. Такие линии создают для обработки вполне определенных деталей. [1]
Автоматы можно разделить на три группы. Первая группа – автоматы, имеющие один распределительный вал, вращающийся с постоянной для данной настройки частотой. Вал управляет как рабочим, так и вспомогательными движениями. Для автоматов этой группы характерна большая потеря времени при вспомогательных движениях, так как они выполняются при той же (медленной) частоте вращения распределительного вала, что и рабочие операции. Однако в автоматах малых размеров с небольшим количеством холостых движений применение такой схемы целесообразно вследствие её простоты.