Технология точения металлических заготовок

Рис. 4.3 Структура технологического перехода “точение детали”:

                     - предметные связи;

              - временные связи.

Целью исследования структуры технологического процесса является выявление его рабочих и вспомогательных действий,  так как их дальнейшее совершенствование и изменение позволит неограниченно повышать производительность технологического процесса и производства в целом.

В структуре технологического процесса различают два вида связей между элементами: предметные (по предмету труда) и временные (по времени осуществления). В любом технологическом процессе предметные связи всегда последовательны. Технологические операции следуют  строго одна за другой.

Внутри операции последовательность вспомогательных и технологических переходов также однозначна и неизменна. По-другому обстоит дело с временными связями. Они могут быть «последовательными» (дискретные технологические процессы) и «параллельными» (непрерывные технологические процессы). Наличие «параллельных» связей по времени свидетельствует об одновременности выполнения элементов технологического процесса. Совмещение по времени выполнения рабочих и вспомогательных действий приводит к повышению скорости выпуска продукции.

На основании вида временных  связей определим вид технологического процесса. Так как происходит ярко выраженное чередование рабочих и вспомогательных действий во времени, то можно говорить о дискретном технологическом процессе. Такие процессы, как правило, прерываются на загрузку сырья и выгрузку продукции.

Дискретные процессы «растянуты»  во времени, но компактны в пространстве. Поэтому целесообразны при малых  объемах производства, занимают малые  производственные площади.

Для изменения времени выполнения вспомогательных операций предлагается внедрение систем комплексной автоматизации. Необходимо автоматизировать операцию подачи детали на рабочее место, смену  режущего инструмента, установку и  закрепление заготовки, а также извлечение готовой детали. 

Комплексная автоматизация  предполагает такую организацию  производственных процессов, которая  бы соответствовала технологии производства, а также требованиям равномерного, непрерывного и интенсивного использования  всей технологической системы без  участия человека при стабильном качестве выпускаемой продукции. Комплексность  автоматизации проявляется в  том, что она охватывает не только рабочие, но и вспомогательные элементы технологического процесса. Поэтому  развитие автоматизированных производств  должно охватывать не только основные процессы производства продукции, но и  транспорт, складирование, проектирование и технологическую подготовку производства.

Необходимо отметить, что  вытесняя живой труд из основных и  вспомогательных производств, автоматизация  ведёт к увеличению затрат умственного  труда, связанного с обеспечением этих производств. Если этот труд не будет  охвачен собственными системами  автоматизации, программирования, управления, то эффективность автоматизации  производственных процессов будет  низкой.

Представления о гибких автоматизированных производствах в наибольшей мере отражают современную концепцию  автоматизации производства. Гибкое производство - производство, которое позволяет за короткое время при минимальных затратах, на том же оборудовании, не прерывая производственного процесса и не останавливая оборудования, по мере необходимости переходить на выпуск новой продукции произвольной номенклатуры.

Гибкое автоматизированное производство по сравнению с традиционными  имеет ряд преимуществ:

• высокая мобильность и сокращение сроков освоения новой продукции;
• высокая производительность и качество выпускаемой продукции;
• улучшение условий труда;
• сокращение производственного цикла и снижение эксплуатационных затрат на производство.

Основным звеном гибкого  автоматизированного производства является гибкая производственная система (ГПС). В свою очередь, гибкая производственная система структурно включает как минимум в себя:

• гибкий производственный модуль (ГПМ);
• роботизированный технологический комплекс (РТК);
• систему обеспечения функционирования ГПС.

Более сложная гибкая производственная система может включать в себя несколько гибких производственных модулей и роботизированных технологических  комплексов, объединённых единой системой обеспечения их функционирования. В  целом, гибкие производственные системы  строятся по блочно-модульному принципу.

Гибкий производственный модуль (ГПМ) представляет собой автономно функционирующую единицу технологического оборудования с программным управлением, предназначенную для производства изделий произвольной номенклатуры, автоматически осуществляющую все функции, связанные с изготовлением продукции. Например, в технологии обработки металлов резанием в качестве автономно функционирующей единицы технологического оборудования с программным управлением используют, как правило, станки типа “обрабатывающий центр”, снабжённые устройствами по загрузке заготовок, удалению обработанных деталей, подаче и замене инструмента, удалению отходов и т.д.

На обрабатывающем центре обеспечивается выполнение различных  операций (точение, сверление, фрезерование и т.д.) при минимуме вспомогательных  действий, связанных с установкой, закреплением, снятием обрабатываемой детали, переменой режущего инструмента  и т.д. Обрабатывающий центр оснащён  магазином инструментов, автоматической системой их смены и поворотными  столами, обеспечивающими изменение  положения обрабатываемой детали. Один такой обрабатывающий центр заменяет 5-6 обычных металлорежущих станков. Таким образом, гибкий производственный модуль предназначен для выполнения рабочих элементов технологического процесса изменения состояния предмета труда.

5 АНАЛИЗ ПЕРСПЕКТИВНЫХ  НАПРАВЛЕНИЙ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИСЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА ТОЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК

 

Обеспечение высоких темпов развития машиностроения неразрывно связано  с интенсификацией процессов  механической обработки материалов резанием. Несмотря на значительный прогресс в методах получения деталей без снятия стружки (давлением, точным литьем, сваркой и т.п.), удельная трудоемкость механосборочных работ не только не уменьшается, но даже возрастает, достигая 60.70% общей трудоемкости изготовления машин. Это связано с непрерывно растущими требованиями к точности и качеству обработанной поверхности в условиях усложнения конструктивных форм деталей машин и частой смены их номенклатуры, с высокой технологической маневренностью, своего рода уникальностью процесса резания, позволяющего получать самым дешевым способом детали любой сложной формы, с существенно (в сотни раз) меньшими удельными энергозатратами по сравнению с другими процессами формообразования. Поэтому повышение эффективности процесса резания, а, следовательно, и повышение его интенсивности и стойкости режущего инструмента продолжают оставаться одной из важнейших проблем производства.

По оценкам различных специалистов, например, при точении только 10. 15% энергии, вводимой в зону обработки, тратится на образование новых поверхностей, что говорит об относительно высокой энергоемкости процесса. На современном этапе, характеризуемом ростом стоимости энергоресурсов, это недопустимо.

До недавнего времени увеличение скорости резания признавалось едва ли не единственным перспективным направлением развития механообработки, позволяющим  сократить время на обработку  и улучшить качество обработанной поверхности. К недостатку данного направления  следует отнести значительное увеличение температуры в зоне резания. Это  приводит тому, что более 90 % энергии  вводимой в зону обработки расходуется  на выделение тепла, под действием  которого в некоторых случаях  может деформироваться обрабатываемая деталь и существенно снижаться  стойкость инструмента. Очевидно, что  применение высокоскоростного резания  ограничено низкой стойкостью инструмента, которая требует дополнительных затрат на применение более дорогого инструмента (с повышенной стойкостью и относительно малым машинным временем работы), на дорогих СОЖ и существенное увеличение энергозатрат.

В создавшейся ситуации наиболее перспективными являются поиски альтернативных путей  повышения эффективности процесса резания. К ним „ следует отнести  введение в зону резания дополнительной энергии, снижающей работу образования  новых поверхностей. Наиболее перспективным  в этом направлении является введение в зону резания электрического тока.

Электрическими методами обработки называют группу новых  методов, применяемых для целенаправленного  удаления материала с обрабатываемой поверхности с целью формообразования деталей, разрезания, соединения деталей и измерения физико-механических свойств поверхности. Эти процессы осуществляются  с помощью электрической энергии, вводимой либо непосредственно в зону обработки, либо при предварительном специальном преобразовании ее вне рабочей зоны в световую, акустическую, магнитную и другие виды энергии.

Электроэрозионная обработка  основана на эффекте расплавления и  испарения микропорций материала  под тепловым воздействием импульсов  электрической энергии, которая  выделяется в канале электроискрового заряда между поверхностью обрабатываемой детали и электродом-инструментом, погруженным в жидкую непроводящую среду.

Благодаря высокой концентрации энергии в зоне разряда развиваются  высокие температуры. Происходит плавление  и испарение микропорций с  поверхности электродов. В результате капли жидкого металла выбрасываются  из зоны разряда.

Электроэрозионный способ позволяет  обрабатывать токопроводящие материалы  любой механической прочности, вязкости, хрупкости, получать детали сложной  формы и осуществлять операции, невыполнимые другими методами.

Однако по сравнению с  механической электроэрозионная обработка  имеет ряд существенных недостатков: низкая производительность, высокий  расход энергии, для получения высокой  чистоты поверхности приходится затрачивать больше времени, чем, например, при абразивной обработке.[3]

Исходя из расчетов, полученных в главе 3, уровень технологии, рассмотренной  в данной работе, находится на высоком уровне, и экономический предел развития данной технологии наступит нескоро. Из чего следует необходимость сохранения анализируемой технологии и не вносить изменения в принцип осуществления рабочего хода.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Технология  машиностроения – это наука об изготовлении машин требуемого качества в установленном программой количестве и заданные сроки при наименьших затратах живого и общественного  труда, т.е. при наименьшей себестоимости.

Важнейшие современные направления развития технологии машиностроения по оптимизации  режимов резания и процессов  обработки, автоматизации производства и управления технологическими процессами, применению технологических методов  повышения эксплуатационных качеств  изготовляемых изделий в значительной мере основываются на достижениях математических наук, электронной вычислительной и  управляющей техники, робототехники, металлофизики.

В последние  годы прогресс в обработке резанием определяется требованием повышения  её производительности и точности, что реализуется путём создания новых технологических процессов  и повышением точности металлорежущих станков.

Наряду  с повышением точности и технологичности  станков происходит процесс их дальнейшей автоматизации на базе регулируемых электроприводов, оснащения средствами автоматизации и числовым программным  управлением.

Главной задачей машиностроения является создание и внедрение новых высокопроизводительных, экономичных и надежных машин, построенных  на реализации новых подходов в технологии машиностроения.

В настоящее  время с задачей повышения  эффективности эксплуатации существующего  парка оборудования поставлена задача увеличения производства средств автоматизации, станков с ЧПУ, которые постепенно заменяют станки с ручным управлением.

Быстрый рост машиностроения определяет темпы  переоснащения производства новой  техникой и вызывает необходимость  дальнейшего совершенствования  технологии машиностроения.

В решении  этой задачи существенное место занимает ускорение научно-технического прогресса, переоснащение производства, создание и выпуск высокопроизводительной техники.

Основополагающими направляющими развития машиностроения являются: приближение формы заготовки  к форме готового изделия за счёт применения специального профиля проката; использование метода пластической деформации; применение автоматизированных загрузочных устройств, манипуляторов, роботов, обрабатывающих центров, автоматических линий; применение новых синтетических  свёрл твёрдых материалов.

Ускорение научно-технического прогресса требует  непрерывного усовершенствования и  разработки новых типов машин, внедрения  эффективных технологических процессов.

Широко  внедряются в народное хозяйство  новые технологии – электронно-лучевые, плазменные, импульсные, биологические, радиационные, химические и другие, позволяющие поднять эффективность  использования ресурсов и снизить материалоёмкость производства.

Обеспечивается  создание и освоение производства техники  новых поколений, позволяющей многократно  повысить производительность труда, улучшить его условия, снизить материальные затраты.