Производительность токарных станков: способы повышения

Наладчик является ответственным лицом, которому вверены сложные, дорогостоящие токарные станки с ЧПУ, токарные автоматы, режущие инструменты и приспособления. Он должен обучать станочников и непрерывно повышать их квалификацию путем ознакомления с рациональными методами работы, мерами борьбы с простоями и браком.

Для повышения производительности токарных станков наладчик должен:

• Для прутковых автоматов производить рассортировку прутков по диаметру и подготовку их у каждого станка. Когда пруток израсходован примерно на ⅔ своей длины, немедленно подготовить новый пруток для заправки его в поддерживающую трубу. Установка каждого нового прутка связана с потерями, которые в среднем составляют 0,6-1 мин для мелких прутков и 1,5-2 мин для крупных. Эти потери могут быть значительно снижены, если прутки заранее заострить и следить за использованием предыдущего прутка. Еще быстрее может быть произведена заправка новых прутков, если применять магазинное устройство.
• В полуавтоматах снижать продолжительность снятия и установки детали. Для этого следует вводить быстрозажимные устройства (пневматические или гидравлические) и быстрее выполнять ручные операции.
• Производить подналадку инструментов в минимальное время, для чего использовать взаимозаменяемые инструменты и держатели, которые можно точно отрегулировать вне станка.

При улучшении технического обслуживания продолжительность выполнения этих операций может быть значительно снижена.

• Быстро ликвидировать мелкие неполадки в станках, приспособлениях и инструменте с целью снижения потерь машинного времени; периодически проводить предупредительные осмотры и ремонт токарных станков.
• Токарные автоматы и полуавтоматы периодически переналаживать на обработку различных деталей. Переналадка станков связана со значительными затратами подготовительно-заключительного времени.

Для снижения затрат времени на переналадку необходимо тщательно изучать месячное и недельное задание и планировать работу станков таким образом, чтобы не было ненужных или излишних переналадок. Кроме того, рекомендуется сортировать обрабатываемые детали по общности формы и размеров, чтобы уменьшить количество переналаживаемых элементов.

Токари должны резко снижать потери по организационным причинам. На предприятиях должны быть созданы все условия для того, чтобы затраты рабочего времени на ожидание наряда, чертежа, заготовок, хождение за инструментами и приспособлениями, переговоры по работе, сдачу смены и др. были почти полностью ликвидированы.

Наладчики должны планировать работу каждого дня, повышая использование токарных станков. В планирование работы входит составление маршрута обслуживания станков; составление графиков получения заготовок и сдачи готовой продукции; приведение в порядок всех рабочих мест; составление плана подналадки станков с таким расчетом, чтобы станки не простаивали; подготовка всех инструментов, необходимых для подналадки; планирование других работ (ознакомление с чертежами, осмотр и опробование станков и пр.), входящих в обязанность наладчика.

Производственники наряду с увеличением производительности должны улучшать качество выпускаемых изделий. Этого они достигают тем, что производят очень тщательную наладку и подналадку станков, периодически проверяют ее, контролируя размеры, форму и качество обрабатываемых деталей. Для поддержания высокого качества выпускаемой продукции необходимо следить за тем, чтобы режущие инструменты были правильно заточены и установлены, зажим заготовок производился надежно, измерительные устройства правильно выбраны и тщательно отрегулированы, чтобы применялась соответствующая охлаждающая жидкость и в достаточном количестве.

Необходимо повышать продолжительность безаварийной работы оборудования. Это приводит к большему и лучшему использованию станков. Для того чтобы станки внезапно не выходили из строя и не требовали капитального ремонта, наладчики должны вести точное наблюдение за их работой, соблюдать все правила ухода за ними, следить за правильной смазкой и очисткой их и, кроме того, немедленно устранять те неполадки, которые выявляются во время работы.

Наладчики должны изучать приемы передовых рабочих, помогать технологам хронометрировать время отдельных операций, а затем обучать рабочих наиболее совершенным приемам.

К числу операций, которые следует изучать в первую очередь, относятся:

• в токарных полуавтоматах - установка, выверка, зажим и снятие обрабатываемой детали, наладка и подналадка, смазка и уборка станка, отвод стружки, контроль обрабатываемых деталей, устранение мелких неполадок;
• в токарных автоматах - загрузка прутка, регулирование силы зажима прутка, величины его подачи, установка и подналадка режущих инструментов, наладка станка, его смазка и уборка, устранение мелких неполадок, контроль обрабатываемых деталей;
• в автоматизированных линиях - следует особое внимание уделять возможности более жесткой подналадки отдельных станков, увеличению надежности механизмов, повышению режимов резания на лимитирующих позициях, увеличению стойкости режущих инструментов.

В первую очередь должны изучаться лимитирующие операции, снижающие производительность.

Производительность токарных станков может быть повышена целым рядом мероприятий, к которым в первую очередь относятся увеличение режимов резания, снижение продолжительности вспомогательных операций и внецикловых потерь, а также более высокое использование предельных технических характеристик в течение любого отрезка времени.

Тенденция увеличения режимов резания может быть обнаружена на разных токарных операциях и на токарных станках различных типов. Если проанализировать изменение основных составляющих штучного времени и продолжительности цикла обработки деталей на разных моделях, то можно удостовериться в их неодинаковом снижении.

Быстрее других факторов повышаются режимы резания (скорость и подача).

Представление об ориентировочном росте режимов резания в ближайшие годы дают графики на рис. 1.

При этом надо иметь в виду, что нами приводятся усредненные прямые, которые в действительности должны иметь ступенчатый вид.

Рис. 1. Относительный рост режимов резания при токарной обработке наружных диаметров на токарных автоматах: а - скорость резания, б - минутные подачи

В связи с колоссальными успехами в науке и технике можно считать, что в течение двадцати лет темп роста режимов резания еще более увеличится по сравнению с темпом роста, характерным для прямых по рис. 1. Вследствие этого и технологическое время (to) будет снижаться быстрее, чем это было до сих пор.

Что касается продолжительности вспомогательных операций (tв), то они снижаются не так интенсивно, как продолжительность основного времени.

Поэтому для уменьшения Тц необходимо наряду с мероприятиями по снижению to особо большое внимание уделять вопросам совершенствования кинематики и динамики механизмов для создания более благоприятных условий по выполнению вспомогательных ходов.

Это направление в конструировании станков должно обеспечить значительно более высокую надежность их работы, а также более высокое значение эксплуатационного коэффициента использования (ηэ) токарных полуавтоматов и автоматов. При этом надо иметь в виду, что приводятся усредненные прямые, которые в действительности должны иметь ступенчатый характер.

Что касается подач, то средние величины их ориентировочно могут быть определены для деталей средних размеров из стальных прутков 250-450 мм/мин, для центровых работ 400-700 мм/мин, т. е. увеличение примерно в 4-5 раз.

Основное технологическое время to при обработке стали на токарных автоматах за этот же период снизится примерно в 3-4 раза.

Так как кривые на рис. 1, построенные для разных работ, имеют одинаковую направленность, можно считать их в достаточной степени закономерными и отражающими общие тенденции развития. Увеличение режимов резания вызовет увеличение мощности станков.

С известным приближением можно считать, что нормально осуществляемая модернизация токарных станков общего назначения приводит к повышению мощности за срок их производства примерно вдвое. Это можно проследить на большом количестве моделей отечественного производства. Следовательно, такой же темп роста установленной мощности можно принять и для последующего периода.

При проверке перспективных данных по расчетам мощности оказывается, что рост мощности происходит исключительно за счет увеличения скоростей резания при почти неизменяющихся усилиях резания.

Такой результат можно считать правильным, так как съем металла при обработке будет все время падать, а количество одновременно действующих инструментов повышаться. Кроме того, совершенствование методов резания должно привести к уменьшению удельной затраты мощности на единицу объема снимаемой стружки.

Снижение основного технологического времени, продолжительности вспомогательных операций и внецикловых потерь, а также ряд других мероприятий должны значительно повысить производительность.

Токарные полуавтоматы и автоматы будут высокопроизводительными станками, легко и быстро переналаживаемыми на обработку сравнительно широкой номенклатуры деталей.

В конструкции токарных полуавтоматов и автоматов произойдут серьезные изменения. Резкое увеличение быстроходности, мощности и производительности будут предъявлять к станкам будущего высокие требования.

Работа токарных полуавтоматов и автоматов будет с каждым годом интенсифицироваться. Наряду с высокими скоростями обработки вспомогательные операции также должны будут выполняться в очень короткие промежутки времени, поэтому приходится считаться с резким возрастанием инерционных усилий и моментов.

Основные детали должны будут поглощать значительную часть возникающих ударов и толчков без нарушения нормальной работы станков.

Вследствие этого вопросы жесткости, износостойкости, точности и виброустойчивости становятся основными, от которых будет зависеть прогресс металлообработки. При этом необходимо подчеркнуть, что резкое повышение этих технических характеристик токарных полуавтоматов и автоматов диктуется не только увеличивающимися требованиями в отношении точности обработки, но и надежности работы станков.

Огромные задачи по совершенствованию металлообработки и дальнейшего развития конструкций станков, особенно высокопроизводительных, какими являются токарные автоматы и полуавтоматы, выдвигают необходимость решения ряда проблемных вопросов:

• изыскание новых и совершенствование применяемых в настоящее время материалов для изготовления деталей, работающих на истирание или подвергающихся большим динамическим нагрузкам;
• разработка и экспериментальная проверка принципиально новых технологических схем токарной обработки;
• совершенствование систем управления и автоматизации цикла с малой продолжительностью настройки станков;
• разработка и опробование устройств активного контроля;
• изыскание эффективных методов дробления стружки и ограждения;
• разработка методов автоматической балансировки быстровращающихся деталей, а также стабилизации и компенсации изменений температуры основных деталей токарных станков.