Общие сведения об автоматизированных системах механообработки

Тема 1.1 Автоматические линии станков

Автоматическая линия — это система станков, расположенных по ходу технологического процесса, для автоматиче­ского преобразования заготовки в готовую деталь посредством выпол­нения различных технологических, контрольных, сборочных и других операций с автоматическим перемещением обрабатываемых деталей от станка к станку и перезакреплением или перебазированием их не­посредственно в приспособлениях станков или в специальных приспо­соблениях-спутниках.

Классификация автоматических линий

В таблице 1 приведена разработанная в ЭНИМСе класси­фикация линий по основным признакам.

Таблица 1 – Классификация автоматических линий и участков

По принципу работы линии подразделяют на два класса: синхрон­ные - жесткие и несинхронные - гибкие. (На рисунках таблицы 1: 1, 2, 3 - станки; 4-транспортер; 5 - изделие; 6 - спутник; 7 - накопитель; 8 - питатель.)

В синхронной автоматической линии заготовки во время обработки передаются непосредственно от одного станка к другому без транспор­тировки в магазины-накопители или бункера (схема а, таблица 1). Станки объединены жестким транспортом и образуют прямоточную (неветвящуюся) линию или отдельные секции линий с ветвящимися потоками (схемы з и ж, таблица 1). Автоматические линии такого типа могут состоять как из одно-, так и из многопозиционных станков со сквозным или несквозным транспортом (схемы д и е, таблица 1). Сквозной транспорт является наиболее простым, поэтому линии с таким транспортом получили наибольшее распространение.

Линии с несквозным (верхним и фронтальным) транспортом проектируют в том случае, если конструкции станков не позволяют осуществить сквозную транспортировку изделий. Недостатком таких транспортных решений является их сложность и необходимость иметь на каждой ра­бочей позиции свое загрузочно-разгрузочное устройство.

По характеру транспортировки изделий в процессе обработки или сборки их можно подразделить на линии стационарные, роторные и цеп­ные (таблица 2). Стационарные линии характеризуются тем, что де­тали в процессе обработки не изменяют своего положения относительно станка и лишь после того, как закончено выполнение обработки на оче­редной позиции, они транспортируются на следующую. На линиях роторных и цепных детали перемещаются непрерывно. Каждый ста­нок-ротор вращается непрерывно вокруг своей оси с определенной скоростью. При этом обработка деталей совмещается с транспорти­ровкой. Часть времени их перемещения сочетается с обработкой, осталь­ное идет на подвод и отвод инструмента и передачу деталей от одного станка-ротора к другому.

Таблица 2 – Классификация вариантов автоматических линий по конструктивно-компоновочным признакам

Несинхронные линии (схема б, таблица 1) состоят из станков, каж­дый из которых снабжен бункером (или магазином-накопителем) для хранения деталей и автоматическим загрузочно-разгрузочным устрой­ством. Благодаря гибкой связи станки могут работать независимо и линии строят либо прямоточными, либо по принципу ветвящегося потока (схемы з и ж, таблица 1) из одно- или многопозиционных станков.

Линии с жесткой и жестко-гибкой связью создают как с приспособ­лениями-спутниками, так и без них (схемы в и г, таблица 1).

Одним из основных признаков линии является ее технологическое назначение. По этому признаку линии подразделяются на линии для выполнения одного вида операций (например, для механической обра­ботки деталей, сборки узлов, термообработки и т. д.) и линии для вы­полнения нескольких видов операций (механическая обработка соче­тается со сборочными операциями, контролем, упаковкой и т. д.). Такие линии по своему технологическому назначению можно считать комбинированными.

Несмотря на то, что в последние годы появились линии, сочетающие различные виды операций, подавляющее большинство линий в маши­ностроительной промышленности предназначено для механической обработки деталей.

По типу применяемого оборудования автоматические линии подраз­деляются на четыре группы (таблица 2): линии из универсальных, агре­гатных, специализированных и специальных станков.

Линии из агрегатных станков, так же как и линии из специализи­рованных станков серийного производства (например, многорезцовые одношпиндельные и многоинструментные многошпиндельные токарные полуавтоматы, фрезерные, зубообрабатывающие, шлифовальные и дру­гие станки, встраиваемые в автоматические линии), применяют при крупносерийном и массовом изготовлении изделий. При этом, как правило, линии из станков токарно-шлифовальной группы применяют для обработки деталей типа тел вращения, линии из агрегатных стан­ков — для корпусных деталей типа рычагов, дисков, цилиндров, в большинстве случаев неподвижных в процессе обработки.

При серийном и мелкосерийном характере производства применяют линии из универсальных станков. В этих условиях необходима частая переналадка оборудования на изготовление ряда однотипных деталей. Универсальные станки по сравнению со специальными многоинструментными создают возможность быстрой переналадки линии на изго­товление других деталей, обрабатываемых по тому же технологиче­скому маршруту, но отличающихся размерами, формой и требующих других режимов обработки. Если такая переналадка необходима через короткие промежутки времени, иногда несколько раз в смену, т. е. при обработке деталей мелкими партиями, создаются линии из универ­сальных станков с программным управлением. В этих случаях програм­ма не только автоматически управляет работой станков, но и осуще­ствляет их переналадку при переходе на новые детали.

Линии из специальных станков и устройств проектируют для мас­сового производства и применяют, когда деталь не может быть по тем или иным причинам обработана на станках, выпускаемых се­рийно.

Линии из непрерывно вращающихся роторов (линии роторного типа) также применяются только в массовом производстве, так как они обеспечивают очень высокую производительность и не окупаются при недостаточной загрузке. Эти линии используют при обра­ботке простых по конструкции деталей, требующих для полной обра­ботки небольшого количества переходов.

Компоновки автоматических линий

Наиболее простой вариант компоновки автоматической линии пока­зан на рисунке 1а, где станки обрабатывают детали с одной или не­скольких сторон. В начале линии рабочий устанавливает заготовку на загрузочную позицию, а транспортер подает ее на первую рабочую позицию. После обработки инструментами двух силовых головок деталь перемещается к следующей позиции. В конце линии второй рабочий снимает обработанные детали и передает их на следующие операции или на сборку.

Сложные по конструкции детали должны обрабатываться с четырех или с шести сторон. Для этого проектируют линии из двух-трех участков, а между ними помещают устройства для поворота деталей. На линии, показанной на рисунке 1б, деталь обрабатывают с че­тырех сторон, а сама линия состоит из двух участков. В конце участка 1 деталь широкой стороной попадает на поворотный стол, поворачива­ется на 90° и поступает на следующий участок узкой стороной.

Обе эти линии (см. рисунок 1а б) относятся к безбункерным прямо­точным автоматическим линиям из однопозиционных станков с жесткой связью.

Если нужно обработать деталь с шести сторон, автоматическая ли­ния получается еще более сложной (рисунок 1в). Здесь после первого участка деталь поворачивается на 90° в горизонтальной плоскости, а после обработки на втором участке — на 90° в вертикальной плос­кости. Поскольку в таких сложных линиях работает большее количество станков, остановка каждого из них может привести к остановке всей линии. Чтобы уменьшить простои каждого участка, между ними в магазине или бункере размещают небольшой запас деталей. Это позво­ляет в течение некоторого времени работать одному участку линии при остановке другого. Такой запас деталей имеется и на этой линии, он размещается на транспортере, соединяющем участки 2 и 3.

Рисунок 1 - Схемы автоматических линий для обра­ботки деталей:

1 - рабочий; 2 - загрузка детали; 3 - рабочие позиции; 4 - выгрузка детали; 5 - промежуточные позиции; 6 - поворотный стол; 7 - поперечный транспортер; 8 - нако­питель деталей; 9 - кантователь детали

Существуют и другие наиболее сложные компоновочные схемы автоматических линий.