Обеспечение ГАП режущим инструментом

4.1.1. Структура обеспечения ГАП инструментом

Для эффективной работы гибкого производства необходимо организовать автоматизированный поток заготовок и режущего инструмента. Вероятно такая постановка задачи предполагает наличие центрального магазина (склада) инструментов, пристаночных магазинов и транспортной системы. При этом можно выделить следующие основные компоненты системы автоматизированного снабжения ГАП режущим инструментом:

- транспортирование инструмента от места его подготовки к ГАП;

- установка инструмента в центральном магазине ГАП;

- хранение инструмента;

- взятие инструмента из пристаночного магазина;

- транспортирование инструмента в системе;

- установка инструмента в пристаночный магазин;

- взятие инструмента из центрального магазина;

- транспортирование инструмента внутри системы для выполнения следующего запроса.

Структурно поток режущего инструмента в ГАП можно представить следующим образом (рис.22). Решение задачи эффективного обеспечения ГАП режущим инструментом целесообразнее всего проводить с помощью планирования.

Основа любого планирования - заранее определенные параметры. Применительно к потоку инструментов это означает определение требований, которые устанавливаются в результате обработки заданного спектра изделий. В результате анализа деталей по способам обработки и применяемому режущему инструменту, а также на основе выбора и загрузки технологического оборудования выявляются задачи по определению типа и числа инструмента.

После планирования- загрузки станков необходимо определить потребное число инструментов, емкость центрального и пристаночных магазинов, требования к транспортной системе инструмента. Здесь возникает много проблем: разделение функций хранения инструмента между центральным магазином, накопителем и пристаночным магазином или интеграция функций хранения и транспортирования с помощью, например, цепного магазина. Это ведет к разной конструкторской реализации рассматриваемой системы и ее экономической эффективности (возможно возникновение очередей). Наиболее приемлим для решения этой сложной задачи - путь численного моделирования дискретных динамических системных моделей на больших ЭВМ.

Обеспечение гибкости ГАП и возможности работы в несколько смен невозможно без автоматизации потока заготовок и режущего инструмента. Планирование работы системы инструменто-обеспечения невозможно без определения требований к емкости инструментальных магазинов и транспортной системе (рис.25).

4.1.2. Взаимосвязь числа инструментов и обрабатываемых в ГАП деталей

В принципе, число используемых гнезд центрального магазина определяется числом инструментов на планируемый период. С другой стороны, это зависит от спектра обрабатываемых заготовок, инструментальных запросов каждой из них, и стойкости инструментов. Часто появляется необходимость использования инструментов-дублеров, причем, в системе заготовка-инструмент-комбинация материалов, число дублеров будет определяться условиями резания и объемом снимаемого материала. Расчет производится на каждую деталь, а общее число инструментов определяется с учетом всего спектра деталей, планового периода, возможности полной загрузки станков (рис. 23).

Под стойкостью инструмента I понимается такая, которая получается при рекомендуемых режимах резания на данный инструмент. Второй вариант предполагает определенное занижение режимов резания, причем это касается инструментов дублеров (не основных инструментов). Расчеты показывает что многократное использование инструмента значительно снижает его число. Под многократным использованием понимается возможность использования одного и того же инструмента для обработки нескольких деталей партии.

Характер транспортной системы и ее загрузка во многом определяют своевременное обеспечение рабочих позиций требуемым инструментом. Средняя частота смены инструмента выступает здесь главным критерием. Причем это касается числа инструментов, заменяемых в станочных магазинах. Важную роль в этом смысле играет емкость инструментального магазина каждого станка ГАП. Обычно емкости магазина станка не хватает для обработки всех деталей партии, поэтому необходим обмен между ним и центральным магазином. Возникает потребность в разработке соответствующей стратегии, чтобы определить сколько, например, инструментов нужно взять из пристаночного магазина, чтобы обеспечить места для следующих потребных инструментов. Распределение запросов на смену инструмента для соответствующей загрузки станков каждого планового периода представлено на рис.24.

В качестве исходных данных используются каталогизованные параметры станков и режущего инструмента, чертежи деталей, технологические процессы и производственные планы. Спектр деталей кодируется по известным методикам. Система моделирования работает с учетом размеров партии деталей, времени использования каждого инструмента и его ожидаемого износа.

При анализе группы корпусных деталей с максимальными размерами 150´250´350 мм установлено, что в среднем для обработки одной корпусной детали требуется 25 инструментов, причем, только 10% из них могут использоваться для обработки других деталей. Это создает определенные проблемы при обработке деталей широкой номенклатуры. Для успешного решения этих проблем необходимо проведение следующих мероприятий:

- унификация диаметров отверстий;

- унификация размеров резьб;

- применение специальных головок при фрезеровании;

- применение цековок без кондукторов;

- применение концевых фрез и т.п.

Уменьшения многообразия режущих инструментов (» на 34 %) модно проиллюстрировать следующим образом (рис.26).

В свою очередь автоматизированное снабжение рабочих мест режущим инструментом предъявляет следующие требования:

- число и порядок следования режущих инструментов точно определяется для данного спектра заготовок;

- обмен инструментов между рабочими позициями и центральным инструментальным накопителем должен производиться с помощью специальной транспортной системы;

- замена инструмента не должна замедлять процесса обработки.

4.1.3. Емкость и стратегия загрузки инструментальных магазинов

Потребность в режущем инструменте зависит не только от обрабатываемых деталей, а зависит еще от емкости станочных магазинов и загрузки станков. Особенно это касается систем с высокой гибкостью (например, когда деталь может обрабатываться на разных станках системы). Если один из станков по какой либо причине выйдет из строя, то детали обрабатывают на других станках, а это требует соответствующей реакции на обеспечение режущим инструментом.

Представляет интерес сравнение двух стратегий загрузки инструментальных магазинов:

- магазины загружаются одними и теми же режущими инструментами, что гарантирует высокую гибкость обработки;

- магазин каждого станка загружается своим инструментом, что ограничивает его гибкость.

Результаты представлены на рис.27, 28.

Высокая гибкость ГАП обуславливается:

- большим числом (суммарным) режущих инструментов;

- большой емкостью магазинов инструментов;

- большой загрузкой транспортной системы для инструментов;

- высокой стоимостью инструментов. При емкости инструментальных магазинов 40... 45 гнезд загрузки транспортной системы падает.

4.1.4. Пути снижения затрат на инструментальное обеспечение АП

Важность оптимального решения задачи инструментального обеспечения ГАП подтверждает тот факт, что оно составляет 20 % всех затрат. Одним из важнейших путей здесь следует отменить уменьшение номенклатуры и числа используемого инструмента. Это помимо уменьшения прямых затрат на инструмент снижает затраты на его хранение, транспортирование, обслуживание и т.п. При анализе спектра деталей, с целью уменьшения многообразия режущих инструментов, необходимо руководствоваться следующим:

- нельзя изменять геометрическую форму деталей, можно вместо нескольких формообразувших инструментов использовать один фасонный;

- допустимо незначительное изменение геометрии, не влияющее на функционирование изделия (например, унификация фасок);

- возможны конструктивные изменения, которые могут влиять на функции изделия (жесткость), например унификация диаметров отверстий и резьб;

- принципиальные конструктивные изменения, существенно влияющие на функционирование изделия.

Если первые три случая могут применяться довольно широко при уменьшении многообразия режущих инструментов, то последний случай требует индивидуального подхода. В результате проведения этой работы можно на 17 % снизить затраты на производство режущего инструмента, на 23% - на подготовку его к работе, на 65 % -- на транспортирование.

Увеличение спектра заготовок при малых сериях ведет к значительному росту номенклатуры режущих инструментов. В этом случае эффективно редко применяемые инструменты хранить в центральном магазине и при необходимости с помощью АТСС снабжать ими станочные магазины. В последних устанавливаются и хранятся в основном стандартные, часто применяемые, инструменты. Их многообразие можно уменьшить при выполнении следующих мероприятий:

- замена нескольких функционально одинаковых инструментов одним с такими функциями;

- замена нескольких функционально различных инструментов одним, но выполняющим те же функции;

- замена фасонных инструментов формообразующими инструментами.

Эффективность работы станочного оборудования и инструментального трансманипулятора зависят от скорости перемещения последнего и его емкости. При малых скоростях перемещения трансманипулятора обслуживание станков инструментов затрудняется, чем и объясняются длительные суммарные простои станков при обработке заданной партии деталей. Оптимальная скорость - 3,5 м/мин. Простои станков можно еще сократить, если манипулятор будет транспортировать несколько инструментов (2 и более)

Дата добавления: 2015-07-08