По новой технологии

Если заглянуть через металлические кожухи станков какой-либо автоматической линии, то можно увидеть такую картину: возле инструмента остановилась деталь - происходит процесс обработки, но стоит детали отправиться на следующую операцию, как инструмент перестает действовать.

Значит ли это, что оборудование обычной автоматической линии используется не совсем эффективно или частично простаивает? К сожалению, да. Даже самые лучшие современные станки прерывного действия, включенные в автоматические линии, работают обычно 15-80 процентов рабочего времени, остальное время уходит на смену и наладку инструмента. Такие простои станков резко снижают коэффициент использования автоматической линии.

У обычных автоматических линий есть и другой существенный недостаток: они не универсальны, т. е. на них нельзя обрабатывать детали различных форм. А создать множество специальных автоматических линий для изготовления всех видов деталей невозможно даже в пределах одной отрасли промышленности. Практически нужно добиться, чтобы для перевода линии на обработку другой детали (разумеется, технологически подобной) достаточно было лишь сменить рабочий инструмент. Остро также стоит проблема создания таких линий, которые позволили бы одновременно изготавливать несколько типов изделий в условиях серийного и мелкосерийного производства. Однако даже полностью автоматические станки-линии и участки не решают всех проблем автоматизации как в крупносерийном, так и в мелкосерийном производстве.

Отмеченные выше недостатки станков-автоматов и автоматических линий вытекают из основного свойства машин прерывного действия, и они не могут быть устранены никакими конструктивными усовершенствованиями.

Существуют ли в настоящее время пути наиболее эффективного решения основных проблем комплексной автоматизации? Да, такой путь есть. Это переход на новую, более прогрессивную технологию обработки деталей.

Что же это за технология?

Изготовление любой детали - это, в конечном счете, взаимодействие между предметом, который обрабатывается, и орудием обработки. Таких видов взаимодействия несколько. Возьмем простейший из них, когда инструмент касается детали в одной точке. Это можно наблюдать при обработке детали на токарном станке (а следовательно, и на автоматической линии). Для обработки детали резец должен пробежать по всей ее поверхности. Траектория рабочего движения в этом случае зависит непосредственно от формы обрабатываемой поверхности. Отсюда чрезвычайное усложнение конструкции станков, большое количество отходов, непроизводительные затраты времени. Не случайно поэтому, что на основе таких станков весьма редко удается построить экономически выгодную автоматическую линию. Это возможно лишь в том случае, если все операции очень кратковременны и имеют одинаковую продолжительность, а инструмент обладает высокой стойкостью.

Комплексную автоматизацию можно осуществить наиболее эффективно только на основе применения прогрессивных технологических процессов, когда обрабатываемые детали подвергаются поверхностному или объемному воздействию со стороны орудий. В этом случае одним рабочим движением можно получить деталь любой формы. Сам же процесс по сравнению с точечной обработкой сокращается в тысячи раз. При этом детали в процессе обработки не нуждаются в особом креплении и в точной установке относительно обрабатывающего орудия.

К технологическим процессам, при которых детали обрабатываются путем поверхностного или объемного воздействия, относятся, например, штамповка и прессование. По такой технологии работают роторные и роторно-конвейерные автоматические линии. Что же представляет собой роторная линия? Конструкция и принцип действия роторных автоматических линий существенно отличаются от конструкции и принципа действия обычных автоматических линий. Обработка деталей на них совершается в процессе совместного транспортного движения предмета обработки и инструмента.

Конструктивно такие линии состоят из группы тех или иных инструментов, установленных не на подвижной станине, а на каком-либо транспортном устройстве (цепном конвейере или чаще всего на барабане-роторе), обеспечивающем непрерывное их движение по замкнутой траектории, например по окружности. К каждому инструменту на определенном участке его пути поступает предмет обработки. На следующем участке инструмент обрабатывает этот предмет, а затем предмет поступает на следующую операцию.

Не видя роторной автоматической линии, почему-то представляешь себе длинный ряд станков, связанных между собой транспортными устройствами. А в действительности - это плотно скомпонованный, словно сжатый в кулак, механизм, выполняющий многочисленные операции сложного технологического процесса.

Невольно хочется сравнить роторную машину с небольшой турбиной или с часовым механизмом. Роторы вращаются без отдыха, как роторы турбины или шестеренки в часах, с точностью хорошо выверенных хронометров.

Основными элементами роторных линий являются рабочие и приемно-питающие роторы. Расположенные между рабочими роторами, они непрерывно вращаются и не только подают заготовку к инструменту, но и снимают готовые изделия. На них лежит и еще одна обязанность - межоперационная транспортировка изделий. Таким образом, заготовка, попав на первый рабочий ротор и пройдя соответствующую обработку, не останавливается, как это происходит на обычной автоматической линии, а передается с помощью приемно-питающих роторов на второй, третий и последующие рабочие роторы до конца линии.

Вот как работает, например, роторная автоматическая линия, изготавливающая крышки электрических выключателей.

В бункер роторной автоматической линии засыпается карболитовый порошок. Вращаясь, ротор дозирования отмеряет заданные порции. Ротор таблетирования формирует из порошка таблетки-брикеты. Следующий ротор уносит их в ротор предварительного нагрева токами высокой частоты. Потом таблетки поступают в главный, самый большой медленно вращающийся ротор прессования. Тридцать две пресс-формы придают материалу необходимую форму, на последнем роторе производится окончательная отделка, и почти каждую секунду выходит готовая пластмассовая деталь.

Отличительная особенность роторных автоматических линий - это непрерывность технологического процесса. Такая непрерывность обеспечивает высокую производительность.

Роторные автоматические линии можно использовать как в мелкосерийном, так и в массовом производстве. В последнем случае необходимо только использовать ротор с увеличенным числом инструментов.

В роторных машинах можно обеспечить и высокую производительность, сохраняя при этом сколь угодно большую длительность цикла операций и применяя оптимальные технологические режимы, при которых рабочий инструмент приобретает наибольшую стойкость. Кроме того, поскольку в роторных машинах увеличение продолжительности операций не влечет за собой снижения производительности, можно предусмотреть время, необходимое для автоматической смены инструмента без остановки машины. В этом случае даже при недостаточной стойкости инструмента может быть достигнут коэффициент использования отдельной роторной машины, практически близкий к 100 процентам. Это обеспечивает, в свою очередь, при объединении 15-20 роторных машин в автоматическую линию коэффициент ее использования порядка 90-95 процентов, т. е. позволяет получить линию, обладающую более высокой работоспособностью, чем однооперационные машины прерывного действия.

Легко решается в роторных линиях и проблема универсальности. На них можно изготавливать одновременно несколько различных типов изделий. И чтобы перейти с обработки одного изделия на обработку другого, достаточно на роторных машинах заменить вспомогательные устройства, приспособления и инструмент.

Применение роторных автоматических линий улучшает технико-экономические показатели производства, значительно снижает трудовые затраты на изготовление изделий, сокращает расходы на проектирование и изготовление самого оборудования.

Уменьшение трудовых затрат, в частности, достигается благодаря тому, что в роторных линиях имеется возможность наиболее полно осуществлять автоматический контроль рабочих операций и широко использовать его результаты для активного воздействия на ход процесса с целью предотвращения брака и защиты инструмента от преждевременного выхода из строя. Практика показала, что производительность труда при применении роторных линий повышается в 4-5 раз по сравнению с обычными автоматическими линиями. Роторные линии компактны и занимают в несколько раз меньше места, чем обычные автоматические линии. Любая роторная машина занимает места немногим больше, чем обычный пресс, а готовых изделий сходит с нее столько, сколько дают семь - восемь прессов.

При широком распространении роторных автоматических линий не нужно будет проектировать каждую из них в отдельности, так как вполне возможно организовать серийное производство универсальных рабочих и транспортных роторов основных типов, а также вспомогательных устройств и приспособлений. Создание конкретной линии сведется тогда к подбору соответствующих элементов оснастки и к самим монтажным работам.

При переводе линии на выпуск изделий нового технологически подобного типа основная задача будет состоять в том, чтобы создать нужный инструмент и подготовить соответствующие рабочие места на роторах. На промышленных предприятиях уже работают десятки различных типов роторных автоматических линий. Они производят штамповочные, прессовые, термические, сборочные и контрольные операции.

Сфера применения роторных автоматических линий с каждым годом неуклонно расширяется. Появились роторные линии для изготовления электродов, химических источников питания, щелочных аккумуляторов. Создаются роторные автоматические линии для литейного производства, в частности для литья под давлением, точного литья и литья в постоянные формы, роторные машины для горячештамповочных и кузнечно-прессовых производств.

На основе роторных линий созданы и цехи-автоматы. Один из них - цех-автомат по производству комбайновых цепей. В этом цехе роторные машины не только изготавливают отдельные детали цепей, но и собирают их. Недалеко уже то время, когда появятся целые заводы-автоматы, в сложной технологической цепочке которых будут работать роторные машины.