CC BY
9ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ (TECHNICAL SCIENCES)
УДК 621.81
Жагипаров Е.М.
магистратура 1 курс, «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» кафедра «Отделение машиностроения», Национальный исследовательский Томский политехнический университет
(Томск, Россия)
ПРОБЛЕМЫ МОДЕРНИЗАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ
Аннотация: в статье проведен анализ способов совершенствования технологического процесса изготовления деталей. Внедрение роботов-манипулятов в большое количество программ станков с ЧПУ становится приоритетом для компаний любого объема производства, что позволяет оптимизировать рабочий процесс и оперативный монтаж. Отмечена актуальность внедрения комбинированных технологий в сферу производства, особенно на окончательных операциях, где формируются качественные и эксплуатационные характеристики изделия. Предложены конструкторские решения для реализации на практике модернизации металлорежущего оборудования. Определены преимущества комбинированной алмазной обработки, позволяющие эффективно использовать алмазные шлифовальные круги на металлической связке в машиностроительных производствах и в других отраслях промышленности.
Ключевые слова: машиностроительная промышленность, манипулятор, робототехнический комплекс, комбинированная обработка, качество обработки.
Машиностроительная промышленность характеризуется высокими требованиями к контролю текущих значений технических параметров. Несоблюдение этих условий может привести к бракованной готовой продукции
280
и нарушениям правил техники безопасности. Для выполнения этой задачи используется автоматизированная система технических процессов, обеспечивающая строгое протекание технических процессов в заданном режиме.
Автоматизированная система технологических процессов предназначена для обнаружения неисправностей и компенсации возникающих отклонений параметров технологических процессов от заданных или нормы. В состав системы входят: контрольно-измерительное оборудование, вспомогательное оборудование и средства автоматизации, обеспечивающие взаимную связь системы и решение задач автоматического контроля и управления.
В свою очередь автоматизация представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных процессов и технических средств, образующих единую автоматизированную систему, автоматизированную технологию и т.д.
Система технологического проектирования (СТП) - совокупность взаимосвязанных технологических процессов, управляющих технологической подготовкой производства и организационно-технических мероприятий, обеспечивающих проектную подготовку производства. В условиях современного производства автоматизированные системы технологического проектирования должны быть использованы в целях создания: экономических обоснований проектов технологических процессов и оборудования;
методических указаний по составлению чертежей и ведомостей сборочных единиц и деталей;
ориентация работы конструкторской документации на рост производительности труда;
формирование отдельных технологических процессов с учетом различных вариантов агрегатов, видов и типов технологических машин и технологического оборудования и т. д;
модернизации оборудования с использованием средств автоматизации; изменения процессов производства с целью повышения качества продукции.
Взаимодействие автоматизации, механизации и инструментального производства и современные тенденции развития производственного менеджмента обусловили необходимость в создании современных автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП).
Анализируя текущую ситуацию современного производства и его потребности, можно выделить следующие моменты: требования к точности готовой продукции продолжают повышаться, продолжают появляться новые материалы, и предприятия заинтересованы в увеличении объема продукции и ее переработки за счет увеличения скорости обработки; одной из важнейших задач является разработка и внедрять технические процессы для обеспечения показателей качества продукции.
Анализ производственного процесса проводят для того, чтобы выявить возможность использования имеющихся технических решений и программных продуктов для достижения требуемого качества при минимальных затратах. Изучение состояния технологического процесса и процессов переработки позволит выявить в работе производства серьезные недостатки и ошибки, которые при высокой себестоимости готовой продукции могут привести к снижению объемов ее производства, возрастанию доли брака и т.д. Анализ организации деятельности позволяет определить оптимальное сочетание основных производственных процессов.
В ходе анализа выявляют оборудование, технологию производства, применяемые материалы и комплектующие и т д. Сравнительный анализ позволяет выявить, какие технологические процессы наиболее эффективны, как они протекают, как правильно рассчитать производительность оборудования. Металлообрабатывающие станки являются одним из типов существующих технических машин. Разнообразие компоновки считается результатом не только большого количества технических задач, объема и формы обрабатываемых деталей, но и разработки конструкции станка и используемых методов обработки. Прежде всего, технические возможности оборудования могут быть
расширены за счет использования модернизации самого станка, что может повысить его надежность и точность, что положительно скажется на качестве обрабатываемой поверхности.
Модернизация станков - это не просто наращивание функционала оборудования, но и значительное расширение функциональности его узлов. Модернизация станков включает в себя расширение рабочих мест оператора, применение станков со встроенными узлами динамического позиционирования, программируемые поворотные столы и многое другое.
В данном случае наиболее актуальным является узкоспециализированный инструментальный цех, ведь производимые на нем токарные и фрезерные работы могут быть выполнены только на определенном наборе обрабатывающих станков, а за счет применения узкоспециализированного инструмента может быть значительно увеличена производительность и точность производства. Все это сказывается на стоимости токарных работ, на которых специализированный инструмент занимает весомое место. Токарные работы относятся к наиболее трудоёмким, поэтому в процессе конструирования станков особое внимание уделяется сложности обработки их основных рабочих элементов: концевого резца, суппорта. Современное токарное оборудование, благодаря своим высоким технологическим возможностям, обеспечивает получение идеально точных заготовок даже при самых сложных условиях производства. Они одинаково хорошо справляются с заготовками любого вида, твердостью от 60 до 260 НЖС, различными материалами с высокой шероховатостью, различными покрытиями. Технология токарной обработки на станках оснащенных ЧПУ является универсальной, позволяет обрабатывать детали в разных плоскостях, а также под разными углами. Токарная обработка включает в свой состав предварительное измерение и разметку заготовки, в процессе чего на поверхности заготовки делаются необходимые проточки и углубления. Далее поверхность заготовки доводится до оптимальной формы посредством лазерной резки.
Достижение высокого уровня автоматизации данного производственного процесса в производственных условиях позволяет с наименьшими затратами преобразовать станок в станочный комплекс, который может выполнять большое количество различных видов работ. Достижение высокого уровня автоматизации данного производственного процесса в производственных условиях позволяет с наименьшими затратами преобразовать станок в станочный комплекс, который может выполнять большое количество различных видов работ.
Внедрение роботизированных комплексов в программы станков с ЧПУ в первую очередь, позволяет существенно повысить производительность предприятия, за счет значительного увеличения производительности труда и, кроме того, дает возможность организовать на данной площадке непрерывный производственный процесс. Экономия затрат достигается за счет уменьшения ошибок в производственном процессе, потерь сырья и заготовок, а также уменьшения количества несчастных случаев. Повышение технической гибкости и производительности предприятия может улучшить условия труда, включая безопасность сотрудников. Роботы становятся все более распространенными в различных отраслях промышленности, помогая улучшить производственный процесс. Профессиональные роботы-манипуляторы могут выполнять различные задачи с высокой точностью даже при самых опасных ситуациях.
Манипулятор может быть автономным устройством или частью робототехнического комплекса (RTK). Универсальный робот-манипулятор имеет все преимущества передовой автоматизации, исключая дополнительные затраты на программирование и отбор рабочих единиц. Роботы могут быть легко запрограммированы и интегрированы в большое количество программ станков с ЧПУ. Это стало приоритетом для компаний любого объема производства, что позволяет оптимизировать рабочий процесс и оперативный монтаж. Инновационное программное и аппаратное обеспечение комплексов или компонентов ЯТК обеспечивает максимальную точность, производительность и экономичность. Управление станками с ЧПУ и роботами осуществляется с
помощью единой производственной программы. Таким образом, при эксплуатации машины сокращается количество обслуживающего персонала. Кроме того, дополнительные рабочие смены могут быть организованы в ночное время или в выходные дни. Таким образом, процесс управления имеет автоматизированную конфигурацию и синхронизирован с производственным процессом. Следующее преимущество заключается в том, что программирование может осуществляться во время работы, например, при изменении условий труда. Это помогает роботу работать быстрее и продолжаться без остановки. В результате повысилась производительность труда.
Во-вторых, наибольший интерес сегодня представляет внедрение комбинированных технологий в области производства, особенно в конечной операции, в ходе которой формируются качественные и эксплуатационные характеристики продукта.
Качество обработанной поверхности изделия, в целом, характеризуется геометрией поверхностного слоя - шероховатостью, подъемами и спадами, отклонениями формы, макроскопическими и микротрещинами, а также физическими, химическими и механическими свойствами, которые в совокупности определяют эксплуатационные характеристики изделия [1-3].
Геометрический показатель качества определяется выбором методов предварительной и окончательной обработки продукта. Поэтому при шлифовании качество поверхности в значительной степени зависит от характеристик круга и способа шлифования. В этом случае основная роль в процессе формирования микрогеометрической формы поверхности принадлежит кинематической передаче геометрических особенностей рельефа на рабочей поверхности круга на поверхность заготовки. С другой стороны, качество готового продукта в целом также определяется размером и направлением остаточного напряжения, возникающего при обработке [4,5].
Поэтому одним из способов улучшить процесс чистовых операций
является использование алмазных шлифовальных инструментов и одновременное использование комбинации нескольких традиционных методов в одном процессе.
Существует большое количество разновидностей комбинированных методов, которые используют электрические и механические вводы в зону резания [6-8]. Наиболее распространенным видом такой обработки является электрохимическое шлифование, когда обрабатывается токопроводящим алмазным кругом в среде электролита [6,8] Этот способ сочетает в себе относительно высокую скорость электрохимического растворения из-за величины плотности тока и очень малого зазора в зоне резания и обеспечивает интенсивное удаление растворенных продуктов. Низкое напряжение снижает прочность эрозионных повреждений, что позволяет получить низкую шероховатость поверхности при высокой технологичности. В то же время недостатками электрохимического измельчения являются образование газов в процессе эксплуатации и необходимость их интенсивного извлечения, а также необходимость приобретения специализированного или модернизации существующего оборудования. Кроме того, алмазные круги на металлической балке быстро теряли свою работоспособность, что приводило к потере качества [4,5,7].
Благодаря совместному измельчению производительность может быть увеличена за счет усиления анодной реакции и назначения оптимальных условий обработки. Чтобы получить максимальную производительность, необходимо рационально использовать энергию, подаваемую в зазор между электродами при заданных условиях шлифования, для получения максимальной плотности тока [6-10].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Архипов П.В., Медведева О.И., Янюшкин А.С. дефекты и напряжения в твердосплавных материалах при алмазной обработке // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2012. Т.1. № С. 138-139.
Архипов П.В., Янюшкин А.С., Лосев Е.Д., Петров Н.П., Алтангэрэл Г. Шероховатость поверхности, обработанной электроалмазными методами // Труды Братского государственного университета. Серия: Естественные и инженерные науки. 2014. Т. 1. С. 158-163.
Балива П. Шлифование вместо обработки резанием // Главный механик. 2009. №2 5. С. 8-12. Современные технологии и автоматизация в машиностроении, 189 2. Шоев А.Н. Шлифование и полирование рабочих поверхностей коленчатых валов икулачков распределительных валов бесконечными алмазными лентами // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2018. № 1 (79). С. 45-48. Юсупов Г.Х., Колегов С.А. Производительное шлифование сталей алмазными кругами // Вестник машиностроения. 2014. № 1. С. 51-53.
Янюшкин А.С., Архипов П.В., Медведева О.И., Лобанов Д.В., Рычков Д.А., Сурьев А.А. Применение алмазных кругов на металлической связке для комплексной подготовки металлорежущего инструмента / /Системы. Методы. Технологии. 2013. № 4 (20). С. 105-109.
Lobanov D.V., Arhipov P.V., Yanyushkin A.S., Skeeba V.Y. Physical-chemical processes of diamond grinding // В сборнике: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. [Electronic resource]. 2017. С. 082029. Popov V.Yu., Arkhipov P.V., Rychkov D.A. Adhesive wear mechanism under combined electric diamond grinding // В сборнике: MATEC Web of Conferences. 2017. С. 01002.
Zhagiparov E.M.
1st year Master's degree, "Design and Technological support of Machine-building Industries" Department "Department of Mechanical Engineering", National Research Tomsk Polytechnic University (Tomsk, Russia)
MODERNIZATION PROBLEMS EQUIPMENT FOR IMPROVEMENT PART PROCESSING TECHNOLOGIES
Abstract: the article analyzes the ways to improve the technological process of manufacturing parts. The introduction of robotic manipulators into a large number of CNC machine programs is becoming a priority for companies of any production volume, which allows optimizing the workflow and operational installation. The relevance of the introduction of combined technologies in the field of production is noted, especially at the final operations, where the quality and operational characteristics of the product are formed. Design solutions for the practical implementation of modernization of metal-cutting equipment are proposed. The advantages of combined diamond processing are determined, which make it possible to effectively use diamond grinding wheels on a metal bundle in machine-building industries and in other industries.
Keywords: machine-building industry, manipulator, robotic complex, combined processing, processing quality.
