Машиностроительное производство по своему характеру подразделяется на массовое, серийное и единичное с внутренним подразделением на мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное.
При массовом производстве технологическое оборудование специализируется на выполнение одинаковых, повторяющихся операций технологического процесса.
При серийном производстве технологическое оборудование специализируется на выполнение двух или нескольких закрепленных операций, чередующихся в определенной последовательности. Именно при массовом и серийном производствах важны механизация и автоматизация производства.
При единичном производстве технологическое оборудование загружается различными работами и не имеет закрепленных операций или объектов производства.
Важнейшим показателем, характеризующим тип производства, является номенклатура и количество выпускаемых изделий. При этом на одном и том же предприятии производство может иметь различный характер. Так при серийном характере производства основной продукции производство нормалей (болтов, винтов, гаек и т.д.) может носить массовый характер, а продукция инструментальных цехов - мелкосерийный или даже единичный.
Характер производства предъявляет определенные требования к технологическому оборудованию. Если в условиях массового производства со стабильными характеристиками выпуска продукции главным требованием к рабочим машинам является высокая производительность, то для условий серийного и единичного производства первостепенное значение приобретает универсальность и мобильность средств производства при обеспечении соответствующего качества продукции.
Под универсальностью понимается способность оборудования к переналадке на возможно широкий диапазон обрабатываемых изделий.
Мобильность определяется быстротой перехода с выпуска одних изделий на другие.
Как правило, чем выше производительность оборудования и степень его автоматизации, тем ниже показатели универсальности и мобильности.
Таким образом, массовое производство одних и тех же изделий в течение длительного периода времени требует создания дорогостоящих, предельно автоматизированных, высокопроизводительных машин, длительное время сохраняющих свои эксплуатационные качества. К таким машинам относятся прежде всего станки-автоматы и полуавтоматы, а в условиях серийного производства - станки с ЧПУ. Из таких станков компонуются в дальнейшем гибкие производственные модули и системы, автоматические линии.
Обработка деталей на металлорежущих станках состоит из рабочих и вспомогательных операций. Во время рабочих операций осуществляется формирование требуемой поверхности, то есть производится процесс резания. К вспомогательным относят операции управления станком, установки, закрепления и снятия обрабатываемой детали, операции подвода и отвода инструментов, контроля размеров и т.д.
Автоматами называют станки, в которых весь цикл изготовления детали, начиная от загрузки заготовок и кончая выгрузкой готовых изделий полностью автоматизирован, то есть процесс изготовления деталей происходит без участия оператора. Оператор осуществляет только лишь загрузку станка на партию обрабатываемых деталей и первоначальный пуск.
Полуавтоматами называют станки, в которых весь цикл обработки деталей автоматизирован, а операции загрузки станка штучными заготовками, выгрузки готовых изделий, а также операции управления станком, т.е. его включение и выключение производятся оператором вручную при каждом цикле.
Основные понятия и определения в сфере станков-автоматов
В состав понятия «станок-автомат» входят:
- технологический процесс обработки, определяющий движения рабочих органов - основных (участвующих непосредственно в процессе резания) и вспомогательных (не участвующих непосредственно в процессе резания);
- исполнительные механизмы рабочих органов, сообщающие рабочим органам движения их рабочего цикла;
- передаточные механизмы привода исполнительных механизмов рабочих органов станка;
- самодействующая система управления механизмами станка для осуществления рабочего цикла обработки без участия рабочего.
Системы автоматизации станка следует рассматривать во всем комплексе понятия «автоматизация станка».
Рабочие циклы станков автоматов
Автоматическим рабочим циклом называется совокупность движений основных и вспомогательных рабочих органов станка, нужных для обработки заготовки, происходящих при автоматическом управлении в определенной последовательности; по определенным законам движения; на определенных участках траектории и при автоматической повторяемости цикла.
Обычно в автоматизированных станках цикл замкнутый, т. е. каждый рабочий орган в конце цикла приходит в положение, исходное для нового цикла.
При наладочном цикле движения рабочих органов происходят под контролем рабочего.
Общий автоматический цикл состоит из частных циклов отдельных рабочих органов - основных и вспомогательных. Основные рабочие органы автомата непосредственно участвуют в процессе резания. Вспомогательные органы в процессе резания непосредственно не участвуют, хотя их работа и входит в общий автоматический цикл станка.
Полуавтоматический цикл характеризуется наличием отдельных неавтоматизированных частных циклов, происходящих при участии рабочего. Обычно к числу таких циклов относятся загрузка, зажим, разжим, освобождение и съем детали, пуск станка для повторения рабочего цикла. Станки, работающие по полуавтоматическому циклу, называются полуавтоматами.
Частные циклы рабочих органов станков автоматов
Общий характер циклов основных и большинства вспомогательных рабочих органов - замкнутые повторные циклы возвратно-поступательных (значительно реже - возвратно-вращательных) движений.
Частные циклы основных рабочих органов бывают простыми и сложными. Простые линейные циклы совершаются по прямой линии. Они состоят из следующих элементов: быстрого подвода (условное обозначение ⟶); рабочей подачи (— — ⟶); выдержки, или выстоя (0); быстрого отвода (←). Некоторые из этих элементов иногда выпадают, а иногда повторяются (рис. 1). При сложных циклах основной рабочий орган перемещается в двух взаимно-перпендикулярных направлениях (рис. 2).
Рис. 1. Схемы простых циклов станков автоматов: а - простой цикл; б - с двумя рабочими подачами; в - обтачивание фасок с выдержкой для зачистки; г - маятниковый цикл (заготовка устанавливается во время обработки другой); д - повторные элементы цикла; е - скачкообразный цикл (цикл с перескоками)
Большинство вспомогательных рабочих органов автоматов совершают замкнутые циклы возвратно-поступательных движений. Некоторые вспомогательные рабочие органы имеют поворотный, в большинстве случаев - делительный цикл движений для смены позиций обрабатываемых заготовок (шпиндельных блоков многошпиндельных автоматов, столов вертикальных многошпиндельных полуавтоматов и агрегатных станков) или инструментов (револьверных головок токарно-револьверных автоматов, поворотных шпинделей резьбонарезных и сверлильных приспособлений одношпиндельных автоматов).
Рис. 2. Схема сложных циклов продольного суппорта токарного полуавтомата: а - возможен только поперечный отвод; б - подвод и отвод при движении продольных и поперечных салазок суппорта; в - поперечный отвод и косое врезание при подаче продольных и поперечных салазок суппорта; г - отскок поперечных салазок, косой отвод и подвод их и косое врезание по копиру
