Влияние структуры операции на производительность

Рабочее время t_р зависит от структуры технологического процесса, методов и режимов обработки. Концентрация операций и увеличение количества одновременно обрабатываемых изделий связано прежде с применением многошпиндельных и многопозиционных станков, что несомненно, ведет к повышению производительности обработки.

Однако увеличение числа шпинделей и рабочих позиций приводит к усложнению технологического оборудования, кроме того, вместе с ростом производительности растут как суммарные потери времени на наладку и техническое обслуживание, так и другие потери, что приводит к снижению производительности.

Количество рабочих позиций автоматического станка (или автоматической линии), при котором обеспечивается максимальная производительность, можно подсчитать аналитически.

В самом деле, если известны внецикловые потери времени t_п и технологическая производительность «К», то можно определить оптимальное число позиций (операций) по формуле:

.

Таким образом, структура проектируемого автоматизированного технологического процесса должна предусматривать такое количество операций (рабочих позиций), при котором достигается максимальная производительность обработки. В свою очередь, структура технологического процесса определяется структурой составляющих его операций, отличающихся сложностью и многообразием своего построения. Так, например, в одних случаях структура операции определяется совмещением переходов на основе многоинструментальной обработки одной детали, в других – на основе обработки нескольких деталей одним инструментом, в третьих – на основе обработки нескольких деталей многими инструментами (блоками инструментов) или обработки их фасонным или комбинированным инструментом и т.п.

Наиболее простую структуру имеет операция обработки одной детали, состоящая из одного элементарного или инструментального перехода.

Элементарный переход - непрерывный процесс обработки одной элементарной поверхности одним инструментом по заданной программе при низменном или закономерно изменяющемся режиме работы оборудования.

Инструментальный переход – непрерывный процесс обработки одной сложной или группы элементарных поверхностей одним инструментом (комбинированным или наборным). Такие операции свойственны сильно дифференцированному техпроцессу.

Более сложные по структуре операции образуются путем последовательного, параллельного и паралельно-последовательного выполнения элементарных и инструментальных переходов.

Рис.10.1.Последовательное выполнение переходов со сменой инструмента		1 позиция 2 позиция
	Рис. 10.2. Последовательное выполнение переходов путем многопозиционного перемещения

Сочетанием различных методов выполнения переходов могут быть получены и другие более сложные структуры операций; многоинструментальные блочные и многопозиционные, реализуемые на многошпиндельных и агрегатных станках, автоматических линиях и многооперационных станках с ЧПУ и автоматической сменой инструментов. При построении операций автоматической многоинструментальной обработки, как правило, можно назначить довольное большее число вариантов, каждый из которых будет обеспечивать обработку детали в соответствии с технологическими требованиями, но будет отличаться величиной машинного времени, а, следовательно, и производительностью.

Для выбора оптимального варианта многоинструментальной и других структур операции необходимо правильно выбрать критерий оптимальности. Таким критерием может быть один из следующих:

- минимум технологической себестоимости;

- минимум машинного времени;

- максимальная производительность обработки.

Критерий минимума технологической себестоимости обработки детали наиболее полно отражал бы правильность выбора оптимального варианта, однако на стадии проектирования технолог не всегда располагает достаточными данными для расчета технологической себестоимости. Поэтому целесообразно пользоваться критерием минимума машинного времени или максимума производительности. Очевидно, что операции с различной структурой будут отличаться и различной производительностью. Для приведенных в качестве примера операций с последовательными и параллельным выполнением переходов, производительность обработки может быть определена по следующим формулам:

- для исходной структуры операции, состоящей из одного элементарного или инструментального перехода

где: t_y – время установки в рабочую позицию;

t₁ – время выполнения перехода;

- для структуры операции с последовательным выполнением переходов:

а) со сменой инструментов

,

где: t_i – время выполнения i перехода;

t_с – время на смену инструмента;

к – количество основных и вспомогательных переходов в операции;

б) с позиционным перемещением

,

где: t_пер – время на перемещение заготовки с одной позиции на другую;

- для структуры с совмещением переходов

,

где: t_max – время выполнения лимитирующего перехода;

- для структуры операций при одновременной обработке многих деталей:

а) при последовательной обработке «n» деталей одним инструментом

,

где: - время установки «n» деталей;

t_ni – время обработки i-ой детали.

б) при параллельной обработке деталей одним инструментом

,

где: t_гр – время одновременной обработки группы деталей;

Q – цикловая производительность автоматической обработки детали без учета внецикловых потерь времени.

Анализ производительности операций различных структур обязательно должен предшествовать окончательному выбору того или иного варианта технологического процесса. При этом особое внимание должно быть уделено возможности совмещения не только элементарных и инструментальных переходов, но и вспомогательных (траектория движения инструмента, не связанная с образованием элементарных поверхностей) с основными, а также сокращения времени на холостые ходы инструментов. При обработке деталей на многооперационных станках необходимо, чтобы продолжительность операций на каждый позиции была одинаковой и минимальной. Производительность обработки определяется по времени выполнения лимитирующего перехода, т.е. в котором продолжительность операции является наибольшей.