CC BY
56
УДК 681.7:681.2 Е.Г. Бобылева СГГ А, Новосибирск
ИНТЕГРИРОВАННЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ В ПРИБОРОСТРОЕНИИ
В данной статье рассмотрены технологические аспекты программы развития гибкого производства, включающие обработку резанием, сборку, контроль, программное обеспечение и направленные на снижение стоимости, стабильное извлечение прибыли и достижение технологических преимуществ.
Ye.G. Bobyleva SSGA, Novosibirsk
INTEGRATED PRODUCTION SYSTEMS IN INSTRUMENT-MAKING
The paper deals with the technological aspects of the flexible- production program development including cutting, assembly, control, software as well as steady profit-making and technological advantages aimed at the cost reduction.
В исследованиях, связанных с гибкими производственными системами, особое внимание привлекают к себе так называемые интегрированные производственные системы.
Для приборостроения особенно характерно среднесерийное производство, поэтому весьма важной задачей является рационализация его технологии. Для комплексного развития необходимо решение всех взаимосвязанных технологических проблем. При этом важно учитывать ряд технологических аспектов.
Например, чтобы на сборочной операции установить вал в отверстие, при механической обработке этого отверстия запоминаются положение его оси и диаметр. При обработке вала со станка также получается информация о диаметре этого вала и положении его оси. Эта совокупная информация обрабатывается и передается на сборочную позицию. Поскольку оба указанных вида работы выполняются во взаимосвязи и последовательно, производственный процесс в такой системе называют интегрированным.
Рассмотрим кратко некоторые проблемы интегрированных производственных систем.
Смысл интегрированных производственных систем заключается в объединении операций обработки и сборки, причем достижению этой цели способствует автоматизация процессов сборки. Такие системы могут быть построены по следующим различным принципам:
- Сборка осуществляется параллельно с обработкой, т. е. предварительно собранные детали могут возвращаться на дополнительную обработку и т. д. ;
- Сборка следует непосредственно за обработкой.
Поскольку оба эти варианта представляют собой интеграцию производства, то и системы, в которых используется такой способ производства, называются интегрированными производственными системами.
При использовании интегрированных производственных систем осуществляется эффективное сочетание всех функциональных возможностей на всех операциях от подачи материалов до выпуска готовых изделий.
Например, в среднесерийном производстве между операциями обработки и сборки не потребуется промежуточного складирования и не затратится дополнительное время на ожидание сборки. Обработка будет идти в соответствии с требованиями сборочного участка, и нужная деталь поступит на сборку в требуемое время. Поэтому детали будут обрабатываться комплектно в соответствии с требованиями сборочных процессов. Эти положения должны найти отражение в производственных заданиях, разрабатываемых в подобных системах.
Технологию обработки металлов резанием в интегрированных производственных системах можно изменять, но для обработки разнотипных деталей необходима высокая гибкость. При этом транспортные операции между станками должны быть доведены до минимума, даже если маршрут обрабатываемых деталей изменяется.
При практическом выборе металлорежущего оборудования для интегрированных систем необходимо учитывать следующие факторы:
1. Технология механообработки. Для выполнения множества видов обработки резанием нужно многоцелевое оборудование или оборудование, функции которого могут легко изменяться путем оснащения его дополнительными средствами. Одна из тенденций развития гибкого производства заключается в развитии способов изменения функциональных возможностей оборудования. При этом функциональные возможности могут быть распределены между отдельными узлами, тогда все многообразие видов обработки обеспечивается быстрой сменой соответствующих узлов. Например, при организации смены инструментальных головок на функциональных узлах на одном рабочем месте может выполняться множество операций: точение, фрезерование, сверление, расточка, шлифование и др.
2. Измерение параметров деталей. Автоматические измерительные устройства, применяемые в интегрированных производственных системах, необходимо устанавливать непосредственно на металлорежущем оборудовании, чтобы параметры изготавливаемой детали можно было измерить в любой момент. Для повышения точности автоматических измерительных устройств, необходимо постоянно осуществлять их контроль и поверку, т. к. своевременное обнаружение снижения точности измерения или аномальных срабатываний измерительного устройства повышает надежность измерений.
2. Интенсификация режимов резания. Для интенсификация технологии резания необходимо:
- Применять способ автоматического управления подачей в зависимости от изменения тока нагрузки двигателя привода главного движения станка. По
колебаниям тока можно судить об изменении условий резания. Например, при среднем увеличении нагрузки на 10 % время резания сокращается на 15%;
- Сокращать подготовительно-заключительное время. Например, при токарной обработке на станке с ЧПУ проверка данных, вводимых с электронных устройств вне станка, занимает в два раза меньше времени, чем эта процедура, выполняемая на самом станке. При этом происходит установление соответствия формата данных, соответствия применяемого инструмента обрабатываемой детали, правильность технологических переходов и соответствующих этапов формообразования по информации на дисплее;
- Проводить уборку стружки и стружкодробление. При черновой обработке нужно использовать способ искусственного прерывания подачи, при чистовой обработке возможны три способа: уборка стружки перед каждой технологической операцией, отвод сливной стружки и специальные меры по ее дроблению.
4. Техника зажима. Так как в гибких производственных системах обрабатываются изделия различной формы, необходимы зажимные приспособления, надежно зажимающие в станке эти изделия. Необходимо разрабатывать приспособления, которые не только смогут автоматически зажимать и корпусные детали, и детали типа тел вращения, но и оперативно заменять их.
2. Техника стабилизации точности. Чтобы обеспечить высокую точность обработки, в гибких производственных системах необходимо проводить проверку точности при передаче детали с одного станка на другой. При обработке корпусных деталей необходима проверка точности позиционирования на каждом модуле, поскольку обработка происходит с применением устройств автоматической смены инструмента и заготовок.
Что же касается сборочных работ, то они, как правило, ведутся на основе опыта и интуиции. Поэтому для автоматизации сборочных процессов необходимо решить множество технологических проблем.
В настоящее время автоматические линии работают по принципу «каждой операции - свой станок». Для сборочных операций это неприемлемо из-за неэффективности, и совершенно ясно, что это было бы чрезвычайно сложной задачей. Поэтому нужно использовать такой способ, при котором бы на одном рабочем месте детали собирались в определенном порядке. В этом случае экономится время на транспортирование, снижаются требования к точности позиционирования, к установке различных датчиков, сокращается количество рук сборочных манипуляторов и расширяются потенциальные возможности сборочных машин. Например, для распределения деталей на рабочем месте может применяться сортировочное устройство, имеющее камеру с фотоэлементами. Детали поступают на специальную площадку камеры, аттестуются и устанавливаются в кассеты, которые направляются в сборочную установку для выполнения операций.
Основными операциями процесса сборки являются сопряжение (вставка), запрессовка и завинчивание, которые составляют до 90 % трудоемкости всей сборки. Эти операции зависят от следующих факторов:
1. Точности установки деталей (несоосность, угол наклона);
2. Точности геометрических размеров сопрягаемых деталей (например, при посадке подшипника на вал);
3. Типа применяемого инструмента и возникающих при сборке рабочих усилий.
Поэтому в состав сборочной машины, применяемой в гибких производственных системах, необходимо использовать высокоточные манипуляторы для вставки и запрессовки. Причем их конструкция должна быть такова, что эти узлы можно было бы менять. Для позиционирования при сборке нужно применять устройства ЧПУ.
В современных интегрированных производственных системах отдельные устройства управления децентрализованы и соединены в иерархическую сеть, структура которой может изменяться в зависимости от производственной ситуации. Поэтому необходимо применять одно управляющее устройство, состоящее из функциональных узлов и отдельных блоков управления, которые могли бы автоматически переключаться в нужный режим при работе. В целях расширения возможностей обработки целесообразно использовать блоки широкого назначения.
Принцип работы таких управляющих систем следующий: программы обработки, управляющие данные и другая информация из центрального устройства управления интегрированной системы поступают в управляющие устройства зон обработки, откуда управляющая информация распределяется по блокам управления каждой координаты. На основе данных, поступивших в блоки управления, ведутся сервисное управление и контроль работы приводов.
Выполнение выше изложенных аспектов развития интеграционных систем приведет к снижению стоимости изделий, стабильному извлечению прибыли и достижению технологических и организационных преимуществ.
© Е.Г. Бобылева, 2010
