Степень концентрации и дифференциации операций является важнейшим принципом при построении операции технологического процесса механической обработки заготовок деталей машин.

Концентрацией операций называют соединение нескольких простых технологических переходов в одну сложную операцию.

Дифференциацией операций называют разделение операции на несколько более простых.

При концентрации операций сокращают число установов заготовок на станок, широко применяют многоинструментную обработку одной или нескольких поверхностей, а также многоместную обработку. При этом повышается точность взаимного расположе­ния обрабатываемых поверхностей, производительность обработки за счет снижения основного и вспомогательного времени, сокращается длительность производственного цикла, упрощается календарное планирование, возрастают требования к точности станка, его технологическим возможностям. Рабочий высокой квалификации вынужден выполнять как окончательную, так и предварительную обработку.

При дифференциации операций точную чистовую обработку выполняют на высокоточном оборудовании с использованием рабочих высокой квалификации; предварительную черновую обработку производят простейшими и высокопроизводительными методами на простых станках рабочие более низкой квалификации.

В технологических процессах современного машиностроения применяют оба принципа в зависимости от конкретных условий.

Для технологических процессов единичного и мелкосерийного производства характерны операции, построенные на принципе их концентрации. По этому же принципу разрабатывают технологи­ческие процессы в крупном и тяжелом машиностроении с исполь­зованием переносных станков.

В среднесерийном производстве применяются оба принципа: концентрация операций предусматривается для обработки на станках с ЧПУ и быстропереналаживаемых агрегатных станках и автоматах, а дифференциация – на переменно-поточных линиях групповой обработки.

При использовании принципа концентрации операций в массовом и крупносерийном производстве применяют многошпиндельные автоматы, автоматизированные производственные системы, станки с ЧПУ. Если же используют поточные и автоматические линии с применением высокопроизводительного, простого, специального оборудования, то может быть применен принцип дифференциации. При разработке технологической операции стремятся уменьшить штучное время.

Степень концентрации операций, возможность снижения штучного времени в значительной степени зависят от выбранной схемы построения операций. Различные схемы построения станочных операций имеют различные возможности совмещения технологических переходов. Штучное время для выполнения операции определяют по формуле (10.1), где составляющие t_об, t_орг, t_лп берут в процентах от оперативного времени., а t_т – от основного. Таким образом, решающее влияние на структуру штучного времени оказывает оперативное время: t_оп = t_о + t_в. Поэтому анализ схем построения станочных операций целесообразно проводить по составляющим этого времени.

Для более полной и наглядной характеристики возможностей перекрытия вспомогательного времени его целесообразно разделить на пять составляющих:

1) t_ус – время установки заготовки для ее обработки на станке и время ее съема со станка по окончании обработки;

2) t_уп – время, затраченное на управление станком;

3) t_инд – время, затраченное на индексацию, - включает время поворота и фиксации шпиндельных блоков, столов и барабанов, несущих заготовки, а также линейное перемещение в другие позиции столов с заготовками или суппортов с инструментами, время поворота револьверных и резцовых головок; время поворота делительных приспособлений и кондукторов; время, затраченное на перемещение заготовок в новые позиции;

4) t_си – время смены инструмента в процессе выполнения отдельных переходов операции (например, время установки и смены инструмента в быстросменном патроне сверлильного станка и др.);

5) t_изм – время установки инструмента на размер и время, затраченное на контрольные измерения при работе по методу пробных рабочих ходов и промеров; в большинстве случаев t_изм не удается перекрыть основным временем, однако при применении активных методов измерения (автоматизированных) такое перекрытие возможно.

Схемы станочных операций можно подразделить по различным признакам:

·        одноместные и многоместные – по числу одновременно устанавливаемых для обработки заготовок;

·        одноинструментные и многоинструментные – по числу участвующих в обработке инструментов;

·        последовательного, параллельного и параллельно-последовательного выполнения, определяемые последовательной или параллельной работой инструментов, а также последовательным или параллельным расположением нескольких заготовок по отношению к режущим инструментам.

Различное сочетание отмеченных признаков образует различные схемы станочных операций.

Для анализа этих схем в табл.13.2 представлены формулы определения составляющих оперативного времени.

А. О д н о м е с т н ы е с х е м ы

1.Последовательная обработка (рис.13.1)

1.1. Одноместная одноинструментная схема(рис.13.1 а)

1.2. Одноместная схема при обработке заготовки несколькими инструментами (рис.13.1 б, в)

1.3. Одноместная схема при выполнении однопереходной операции (рис.13.1 г)

2.Параллельная обработка (рис.13.1 д, е)

3.Параллельно-последовательная обработка (рис.13.1 ж)

Б. М н о г о м е с т н ы е с х е м ы

Многоместные схемы построения станочных операций можно подразделить на три группы:

I. Заготовки устанавливают на станке и обрабатывают станко-партией (N)

1.Последовательная обработка (рис.13.2 а, б)

2.Параллельная обработка (рис.13.2 в, г)

3.Параллельно-последовательная обработка (рис.13.2 д, е)

II. Заготовки (или группы заготовок) устанавливают на станке независимо одна от другой и обрабатывают поочередно.

 В этих схемах время на установку и снятие заготовки перекрывается основным временем (полностью, если t_уc < t_o) .

1.Последовательная обработка (рис.13.3 а)

2.Параллельная обработка (рис.13.3 б)

3.Параллельно-последовательная обработка (рис.13.3 в)

При параллельной и параллельно-последовательной обработке одновременно обрабатывается N^/ заготовок.

III. Заготовки обрабатывают на непрерывно вращающемся столе или барабане (рис.13.4)

Эта группа многоместных схем характеризуется наиболее благоприятными условиями для совмещения элементов оперативного времени. Здесь преобладают схемы параллельно-последовательной обработки, а также последовательные – при определенных размерных соотношениях обрабатываемых поверхностей и инструментов.

Такие схемы осуществляют на станках с непрерывно вращающимися столами или барабанами. Установку и снятие заготовок производят на ходу станка в его загрузочной зоне. Основное время обработки одной заготовки определяют делением времени оборота стола или барабана на число установленных на нем заготовок, а вспомогательное - полностью перекрывается основным временем, следовательно, оно не будет учтено при расчетах штучного и оперативного времени (t_в = 0).

При рассмотрении различных схем станочных операций необходимо рассматривать конкретные производственные условия. Следует учитывать увеличение расчетной длины обработки, сложность установки и снятие заготовок при многоместной обработке.

Таблица 13.2

Формулы для определения составляющих оперативного времени

Схема обработки	Рисунок схемы	tо	tв
А. О д н о м е с т н ы е с х е м ы
1	Рис.13.1
1.1	Рис.13.1 а		tв = tус + tуп
1.2	Рис.13.1 б, в		tв = tус + tуп + tси или  tв = tус + tуп + tинд
1.3	Рис.13.1 г		tв = tус + tуп
2	Рис.13.1 д, е		tв = tус + tуп
3	Рис.13.1 ж		tв = tус + tуп + tси или  tв = tус + tуп + tинд
А. М н о г о м е с т н ы е с х е м ы
Группа I	Рис.13.2
1	Рис.13.2 а, б	/ N	tв = tус + tуп + tси /N или  tв = tус + tуп + tинд /N
2	Рис.13.2 в, г	/ N	tв = tус + tуп + tси /N
3	Рис.13.2 д, е	/ N	tв = tус + tуп + tси /N или  tв = tус + tуп /N
Группа II	Рис.13.3
1	Рис.13.3 а		tв = tуп + tинд
2	Рис.13.3 б	/N/	tв =
3	Рис.13.3 в	/N/	tв =
Группа III	Рис.13.4	Отражено в тексте	tв = 0

 

 n – количество технологических переходов

 t_oi – время лимитирующего (наиболее длительного) перехода

 

При проектировании операции с параллельными и параллельно-последовательными схемами обработки рост производительности, в зависимости от числа инструментов в наладке, происходит в каждом отдельном случае до определенного предела. Дальнейшее увеличение числа инструментов снижает производительность в связи с увеличением времени технического обслуживания (t_т) на их смену и регулировку и снижение скорости резания / 9, 22, 30 /. На оптимальное совмещение переходов влияет также себестоимость обработки. Штучное время (t_шт) и себестоимость обработки, в зависимости от числа инструментов в наладке, изменяются по-разному. Рациональное совмещение технологических переходов в каждом конкретном случае определяется в зависимости от взаимного расположения обрабатываемых заготовок, размещения инструментов в зоне обработки и возможностью удаления из нее стружки. Недостаточная жесткость заготовок, а также приспособлений может явиться причиной отказа от параллельного выполнения переходов. Обработку поверхностей с высокими требованиями к точности и шероховатости выделяют в особую операцию, применяя одноместные одноинструментные последовательные, а часто и однопроходные схемы.

Конфигурация и габаритные размеры обрабатываемой заготовки определяют возможное количество заготовок в многоместных схемах, порядок расположения заготовок на столе или в приспособлении, сложность наладки станков и величину холостых ходов при многоместной обработке.