При изготовлении

При подготовке производства

При конструировании

Влияние числового управления на основные фазы производственного процесса

Помимо автоматизации процессов механической обработки, что обеспечивает повышение производительности труда в условиях серийного и опытного производств, ПУ оказывает заметное влияние и на другие фазы производственного процесса.

Это влияние настолько велико, что косвенная экономия может составлять до 80% общей экономии от внедрения технологического программно-управляемого оборудования с ЧПУ.

Эти станки, благодаря их повышенной жесткости, точности и мощности, позволяют производить комплексную обработку деталей при минимальном числе переустановок, выполнять одновременно многооперационную обработку, автоматизировать полностью технологический процесс путем применения систем автоматической смены инструмента и интеллектуальных систем числового программного управления.

Влияние ЧПУ на производственный процесс

1. Большая свобода в выборе формы детали, возможны сложные формы

2. Допуск определяется точностью станка (ценой импульса и точностью позиционирования)

3. Размеры проставляются с учетом удобства программиро-вания формирования геометрической модели изделия

1. Упрощается технологическое планирование и проекти-рование маршрутных технологических процессов благодаря объединению нескольких операций на одном рабочем месте, устранению процессов разметки, контроля и слесарной доработки

2. Большая детализация в описание технологических процессов (вплоть до ходов и движений технологической системы). Изменение технологического процесса рабочим самостоятельно становится практически невозможным

3. Отпадает хронометраж.

4. Благодаря снижению трудоемкости ТПП сокращается время подготовки производства.

1. Технологический поток становится нагляднее благодаря небольшому числу операций.

2. Возможность оперативного управления технологическим процессом благодаря определению точного времени за-грузки станка, которое зависит в основном от длительности отработки УП

3. Отпадает разметка. Необходим лишь контроль заготовок

4. Небольшое время настройки станка, предварительная выставка инструмента на размер может осуществляться вне станка.

5. Лучшее использование времени работы станка благодаря снижению вспомогательного и подготовительно-заключительного времени, автоматической смене инструмента, детали (робототехнический комплекс), оснастки (спутников) с закрепленной деталью, рационализации методов обработки.

6. Повышение надежности технологического процесса за счет соблюдения оптимальных режимов обработки.

7. Полная техническая загрузка станка, не зависящая от квалификации рабочего.

8. Большая стоимость прецизионных инструментов за счет калибровки и применения регулирующих устройств, позволяющих производить предварительную настройку на размер вне станка. Небольшой износ благодаря соблюдению заданных экономичных условий работы

9. Необходим только первоначальный и выборочный контроль для проверки величины износа инструментов. Если программоноситель и инструменты в норме, то точность изготовления изделия зависит от точности станка, жесткости системы (станок, приспособление, инструмент, деталь) и рабочий не оказывает на нее никакого влияния.

10. Могут быть уменьшены расходы на внутрицеховой транспорт путем интеграции операций

11. Большая производительность достигается на меньшей площади. Благодаря интеграции операций на одном рабо-чем месте происходит сокращение площади, необходимой для размещения технологического оборудования, для организации межоперационного хранения деталей и разме-щения транспортных устройств, предназначенных для передачи партии деталей с одной операции на другую.

12. Уменьшается время производственного процесса.

13. Достигается равномерное качество изделий.

14. Может быть уменьшен средний объем склада благодаря небольшой величине партии и небольшому времени процесса обработки. В случае создания КИП, реализующего принцип «сделай вовремя» необходимость в складах отпадает.

15. Уменьшаются затраты на подготовку деталей к сборке благодаря небольшому и равномерному рассеиванию размеров в пределах поля допуска на изготовление.

16. Гарантирована заменяемость запасных частей без подгонки.

В последнее время на передовые позиции выходят так называемые интеллектуальные производственные системы, реализующие высокие технологии – лазерную стереолитографию, осаждение слоями полужидкого термопластичного материала через калиброванную фильеру, установленную на координатографе. Такие установки работают в сочетании с CAD/CAM-системами, реализующими метод послойного синтеза объемных пространственных конструкций. Применение интеллектуальных производств для быстрого прототипирования особо ответственных элементов конструкции сокращает сроки технологической подготовки с нескольких месяцев до нескольких недель. Но в любом случае при применении оборудования с ЧПУ необходимо готовить управляющие программы для его работы.

Отбор номенклатуры деталей

Управляющая программа является подробнейшим образом детализированным и математически рассчитанным технологическим процессом. Поскольку за рабочим остается только функции контроля, то все вопросы управления рабочими органами станка должны быть решены на стадии подготовки УП.

Подготовка УП является неотъемлемой частью технологической подготовки производства (ТПП). Весь процесс создания УП состоит из двух взаимосвязанных частей:

­ технологического проектирования;

­ программирования.

В процессе технологического проектирования на основе изучения конструктивно-технологических возможностей имеющегося оборудования с ЧПУ и анализа чертежей отбирается номенклатура деталей для обработки на станках с ЧПУ, проектируются маршрутные и операционные технологические процессы. При этом для каждого конструктивного элемента и отдельных его поверхностей назначаются схемы обработки, режимы резания, оснастка, инструмент. В заключение формируется траектория движения рабочих органов станка с указанием координат опорных точек, точного места выполнения всех основных, подготовительных и смешанных функций системы ЧПУ.

В процессе программирования на основе полученной при технологическом проектировании информации производится пересчет чертежных размеров в систему координат станка, выполняются проверочные расчеты на условия совместимости работы инструментов, управляющая информация подвергается кодированию, наносится на программоноситель и преобразуется, таким образом, в УП. В заключение процесса программирования проводится цикл операций контроля УП, который заканчивается оформлением акта внедрения программы в производство.

Одним из первых этапов процесса создания УП является отбор номенклатуры ДСЕ для изготовления на оборудовании с ЧПУ.

Прежде чем приступить к отбору номенклатуры деталей, тщательно изучают конструктивно-технологические возможности эксплуатирующегося оборудования с ЧПУ. Этот этап играет важную роль в технологической подготовке, так как от качества его выполнения зависит правильность проведения последующих этапов работы. В случае некачественного изучения возможностей конкретного станка могут быть допущены ошибки, которые выявляются лишь на стадии отладки УП. При изучении особое внимание обращается на принципы действия рабочих органов станка, особенности работы приводов и системы управления. Изучается характер установившихся и переходных процессов работы рабочих органов станка, оказывающих влияние на общее время обработки деталей.

После анализа конструктивно-технологических возможностей оборудования с ЧПУ приступают к подбору номенклатуры деталей с учетом их габаритов, класса точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей.

Основным признаком изделия, определяющим целесообразность его обработки на оборудовании с контурными системами ЧПУ (фрезерном, токарном, газорезательном, электронно-лучевом, сварочном, электро-физико-химическом и т.п.), является наличие сложных обрабатываемых контуров, составленных из прямолинейных и криволинейных отрезков. Как правило, обработка сложных контуров на универсальном оборудовании с ручным управлением требует применения специальных приспособлений и обработки по разметке на заниженных режимах. Применение оборудования с ЧПУ для обработки сложных деталей, помимо снижения трудоемкости, позволяет также сократить объем ручных работ, повысить точность изготовления изделий, улучшить их эксплуатационные характеристики.

Оборудование с ЧПУ позволяет автоматизировать выполнение не только рабочих, но и вспомогательных движений технологической системы. Поэтому другим важным признаком, обуславливающим целесообразность перевода обработки изделий на оборудование с ЧПУ, является наличие конструктивных элементов, формообразование которых сопряжено с выполнением большого числа вспомогательных перемещений рабочих органов оборудования, совершаемых рабочим вручную. Такими конструктивными элементами являются, например, выступы по координате Z при фрезеровании, всевозможные фаски и галтели при токарной обработке и т.п.. Необходимо отметить, что при прочих равных условиях доля вспомогательного времени в общей норме времени на операцию больше для деталей из легких сплавов. Поэтому для изготовления на оборудовании с ЧПУ в первую очередь переводятся детали из легких сплавов.

Оборудование с позиционными (комбинированными) системами ЧПУ позволяет снизить трудоемкость выполнения операции в основном за счет резкого сокращения вспомогательного времени, связанного с выводом рабочих органов в позицию обработки. Поэтому для данного вида оборудования часто пользуются количественным критерием эффективности перевода обработки деталей на ЧПУ вида:

П = ; П ≥ 50,

где П– число позиционирований; m – число обрабатываемых комплексов конструктивных элементов; n_i – число конструктивных элементов в комплексе; К_иi – число инструментов, необходимых для обработки одного конструктивного элемента.

Указанные признаки отбора номенклатуры деталей для оборудования с ЧПУ широко используются в практике машиностроительных предприятий. Однако наряду с ними используются и другие дополнительные признаки, характеризующие в местных условиях производства те или иные «узкие места». Одним из таких дополнительных признаков может быть, например, наличие в конструкции шестерен фасок или скруглений на торцах эвольвентных зубьев, что делает необходимой, в случае применении универсального оборудования, операцию ручной слесарной обработки после нарезания зубьев. Применение в этих условиях оборудования с ЧПУ (фрезерных станков с контурными системами ЧПУ совместно с режущим инструментом типа «иглофрез») позволяет исключить ручную обработку торцов шестерен, что одновременно помогает и частично решить другую острую проблему организации производства в машиностроении, связанную с дефицитом производственных рабочих для не престижных малоквалифицированных работ.

В последнее время к мобильности машиностроения предъявляются все более высокие требования. Существующие на отечественных предприятиях сроки освоения новых изделий таковы, что эти изделия морально устаревают на момент серийного выпуска, и становятся неконкурентоспособными даже при низкой стоимости. Попытка сократить сроки подготовки производства путем укрупнения структурных элементов технологических процессов и передачи решения ряда технологических задач в сферу оперативного управления при применении универсального оборудования и минимального числа специальной оснастки и инструмента привела к повышению требований к профессиональной подготовке рабочих и значительному увеличению себестоимости выпускаемой продукции. Поэтому функционирующие в настоящий момент отечественные машиностроительные предприятия, приступившие в соответствии с запросами рынка к освоению новых видов продукции, испытывают дефицит в высококвалифицированной рабочей силе, несмотря на существующую безработицу и значительный рынок труда. Одним из возможных путей решения данной проблемы является широкое внедрение оборудования с ЧПУ, в первую очередь в инструментальном производстве, применение которого резко снижает трудоемкость слесарно-доводочных работ, ведет к снижению требований к уровню профессиональной подготовки, повышению требований к уровню общеобразовательных знаний, сокращению сроков освоения производственного процесса. В наших условиях это имеет еще и большое социальное значение, так как обеспечивает возможность эффективного использования в сфере производства большой армии ИТР, высвобожденной в связи с реорганизацией и закрытием многочисленных КБ и НИИ оборонных и гражданских отраслей машиностроения. Вот почему программно-управляемое оборудование в отечественном машиностроении последнее время все чаще стали объединять в предметно замкнутые участки и при отборе номенклатуры деталей руководствуются и такими признаками, как возможность полной обработки рассматриваемой детали на таком участке.