Стремление к дальнейшему повышению производительности труда привело к созданию автоматических систем машин, представляющих комбайны, автоматизированные линии механической обработки, цехи и заводы. При этом автоматизируется не только работа отдельных станков, но и целых групп, а в некоторых случаях цехов и даже заводов.
Такая организация производства, при которой автоматизируется полная обработка деталей, называется комплексной автоматизацией.
При комплексной автоматизации детали автоматически передаются с одной рабочей позиции на другую до тех пор, пока они не будут полностью обработаны.
Если все позиции, необходимые для изготовления данной детали, сосредоточены в одном автомате или полуавтомате, то такой станок называется станком - комбайном.
Если комплексная обработка производится последовательно на нескольких станках, связанных друг с другом устройствами для автоматической передачи заготовок и имеющих общее управление, такая группа станков называется поточной автоматизированной линией или просто автоматизированной линией.
Автоматизированные цехи и заводы состоят из нескольких, связанных между собой автоматизированных линий.
В автоматизированные поточные производства включают не только механическую обработку, но и термическую, химическую, сварку и другие виды обработки. В некоторых из линий автоматизированы также сборочные операции, контроль, сортировка и упаковка.
Таким образом, происходит непрерывное совершенствование автоматизированных линий, расширяется область их применения и повышается производительность.
Обслуживание линий может выполняться только людьми высокой квалификации, в совершенстве знающими каждый механизм, каждый транспортер, каждую машину, на которых осуществляется комплексная обработка детали. Только при этом условии можно поддерживать работоспособность сложного процесса автоматического производства и быстро ликвидировать неполадки, возникающие в процессе длительной эксплуатации линий.
Развитие комплексной автоматизации
Уже в течение нескольких десятилетий изготовляется большое количество токарных станков с автоматическим циклом работы, включая и автоматическую загрузку деталей. И, следовательно, накоплен громадный опыт по конструированию токарных автоматов и их эксплуатации. Практически все выпускаемые у нас токарные автоматы и большинство токарных полуавтоматов общего назначения могут встраиваться в автоматизированные линии. Проектирование новых токарных автоматов для объектов комплексной автоматизации приводит к созданию более благоприятных условий для загрузки выгрузки деталей, транспортированию их с одного станка на другой, для автоматической уборки стружки, автоматического контроля, уменьшения времени наладочных и подналадочных операций.
Анализ уже работающих в автоматизированных линиях и вновь проектируемых специальных токарных автоматов для определенных объектов комплексной автоматизации показывает, что как общая компоновка, так и конструкция их принципиально не отличается от известных автоматов общего назначения. С другой стороны, некоторые типоразмеры токарных станков, спроектированных для автоматизированных линий узкого назначения, через сравнительно короткое время переходят из группы специальных станков в группу специализированных, а часто и в число станков общего пользования, включаемых в общий типаж станков.
Большинство изготовляемых, а тем более проектируемых токарных автоматов и полуавтоматов общего назначения может считаться типовым оборудованием для объектов комплексной автоматизации при условии, что к этому оборудованию будут спроектированы и будут изготовляться в нормализованном порядке автоматические загрузочные устройства.
Проверенная компоновка токарных автоматов позволяет создать типовые загрузочные, разгрузочные, контрольные, сортировочные и другие устройства, необходимые для комплексной автоматизации.
Современное состояние проектирования и изготовления оборудования для токарной обработки создает благоприятные условия для использования не только типового оборудования для комплексной автоматизации, но и проектирования типовых автоматизированных линий для производства определенных деталей.
В прошлом уже опробовали ряд типовых автоматизированных линий для валов, валов-роторов, шлицевых валов, шестерен, которые изготовлялись заводами в разных экономических районах.
Ранее завод им. С. Орджоникидзе строил законченные автоматизированные линии токарной обработки валов из своих фрезерно-центровальных и токарных гидрокопировальных автоматов общего назначения. После некоторых исканий в области наиболее рациональной компоновки этих линий на заводе им. С. Орджоникидзе пришли к наиболее целесообразному типовому варианту, который далее широко использовался для поставки объектов комплексной автоматизации разным потребителям.
СКБ-6 Мосгорсовнархоза в прошлом спроектировал и совместно со станкостроительными заводами создал типовые автоматизированные линии для обработки и сборки подшипников качения, в которых токарные участки можно также считать типовыми. Спроектированные СКБ-6 автоматизированные линии по производству клапанов и линии для автомобильных и тракторных гильз дали после производственной проверки и соответствующей отладки типовые решения и для участков токарной обработки этих деталей.
Токарные автоматы и полуавтоматы общего назначения всегда являлись станками переналаживаемыми в пределах определенной номенклатуры деталей заданных размеров. Этими же свойствами в известной мере обладали и токарные специальные автоматы. Таким образом, возможность перестройки является типичной чертой токарных автоматов, встраиваемых в автоматизированные линии. Продолжительность переналадки этих токарных автоматов - разная и зависит от типа, компоновки и привода, числа шпинделей и рода заготовки.
На основании проведенного анализа можно сказать, что в новых моделях токарных автоматов время переналадки снизилось, по крайней мере, на 50%; а при специальной оснастке на 70% по сравнению с прежними моделями тех же типов.
Переналаживаемость автоматизированных линий из токарных станков общего назначения расширяет область использования комплексной автоматизации, делая ее рентабельной и в отраслях крупносерийного, а иногда и среднесерийного машиностроения.
Можно ожидать, что продолжительность основного технологического времени на токарных операциях автоматизированных линий будет снижаться по крайней мере так же быстро, как и в отдельных станках.
Вспомогательные движения, входящие в цикл на одношпиндельных токарных станках, производятся значительно быстрее, чем раньше. В некоторых моделях продолжительность их доведена до 5-10 сек, т. е. уменьшилась по сравнению с моделями, которые не работают в автоматическом режиме, на 50-70%. Продолжительность вспомогательных движений в многошпиндельных станках не претерпела каких-нибудь изменений; в меньших моделях это время составляет 1,7-2,5 сек, в больших - 5-8 сек.
Транспортирование заготовок с одного станка на другой производится за время, которое на 40-50% меньше, чем на автоматизированных линиях прошлых лет. Введение двухзахватных перегружателей, уменьшение величины шага транспортных устройств и увеличение скорости транспортирования обеспечили снижение этого времени на типовых линиях до 10-12 сек.
В автоматизированных линиях с тактом 80-150 сек продолжительность всех вспомогательных операций составляет 20-30%. Коэффициент использования автоматизированных линий из токарных станков зависит от количества связанных позиций, продолжительности подналадки, надежности работы и количества обслуживающих наладчиков. На основании статистических данных можно считать, что коэффициент использования ηэ составляет для одношпиндельных моделей 0,85-0,92, для многошпиндельных - 0,75-0,85, а для автоматических линий из пяти токарных станков - 0,65-0,75.
Анализ выполненных автоматических линий, в которых используются токарные станки, показывает, что типы автоматов, их компоновка, принцип действия выбираются в зависимости от заданного выпуска, необходимости производить переналадку и от частоты этой переналадки, т. е. от номенклатурности обрабатываемых деталей.
В Советском Союзе было создано значительное количество токарных автоматов, которые могли встраиваться в автоматические линии. Технические характеристики этих станков разные не только по размерам обрабатываемых деталей, технологическим возможностям, по производительности, но и по вспомогательному времени, которое необходимо в цикле работы.
Продолжительность такта автоматической линии не может быть меньше суммы несовмещенных времен вспомогательных операций отдельных станков, перегружателей и транспортера.
Анализ циклограмм работы автоматических линий и токарных станков в них приводит к выводу, что одношпиндельные токарные автоматы приемлемы для выпуска 100-200 тыс. в год; двухшпиндельные - 250-500 тыс. в год; 6- и 8-ми шпиндельные последовательного действия - 500-1000 тыс. в год; 6 и 16-ти многопоточные с непрерывным или периодическим круговым перемещением заготовок - выше 1000-1500 тыс. в год.
Наиболее производительными являются секционные, независимые друг от друга, одношпиндельные токарные автоматы, составленные в многошпиндельные станки.
Выбор перегружателей и транспортных устройств, а также кинематики их движений для автоматических линий оказывает большое влияние на производительность. Желательно максимальное совмещение этих движений между собой, а также со вспомогательными движениями станков.
