Коммунистическая партия и Советское правительство уделяют большое внимание вопросам создания новых видов технологий, новых конструкций высокопроизводительных машин и автоматических линий. Решения XXVII съезда КПСС, пленумов ЦК КПСС, постановления Политбюро ЦК КПСС нацеливают научную и инженерную общественность на создание принципиально новых видов технологических машин и их систем. К таким видам технологических машин относятся роторные и роторно-конвейерные машины, применению которых в составе автоматических линий и комплексно-автоматизированных производств в СССР способствовали работы коллектива конструкторского бюро под руководством акад. Л. Н. Кошкина.
Л. Н. Кошкин теоретически обосновал область применения роторных машин и линий, рассмотрел эволюцию роторных и роторно-конвейерных машин и на базе классификаций технологических операций и рабочих машин создал научные основы проектирования различных типов роторных и роторно-конвейерных машин и линий.
На базе роторных линий осуществляется комплексная автоматизация производственных процессов, включающих обработку деталей штамповкой и резанием, сборку, расфасовку, комплектацию, маркировку и упаковку. Опыт отечественной промышленности показывает, что для отдельных видов производств создание цехов-автоматов, оснащенных только автоматическими роторными линиями, дает значительный экономический эффект. Наибольшее распространение автоматические роторные линии получили при автоматизации процессов обработки давлением небольших деталей цилиндрической формы.
Анализируя современное состояние комплексной автоматизации, можно отметить следующие направления в совершенствовании технологических роторных автоматов и автоматических линий.
1. Создание узкоспециализированных конструкций, когда роторный автомат предназначается для выполнения одной или нескольких операций обработки одного типа деталей массового производства.
2. Создание конструкций роторных автоматов средней универсальности, в которых одним и тем же видом инструмента, например сверлами, можно обрабатывать однотипные детали. Для этого достаточно в конструкции зажимных приспособлений каждой позиции ротора предусмотреть сменные или универсальные элементы для крепления деталей. Примером может служить роторный автомат для сверления отверстий диаметром до 12 мм в различных деталях
3. Создание универсальных конструкций роторных автоматов, позволяющих путем смены инструментальных блоков обрабатывать разнотипные детали. Этот вариант применим для однотипных операций, так как конструкция ротора не предусматривает изменения вида движения исполнительных органов.
4. Создание роторно-конвейерных конструкций роторных автоматов с транспортно-передающими устройствами, представляющими цепь со спутниками, огибающую рабочую зону роторной машины. Такой вариант позволяет удобнее располагать роторы и полнее использовать рабочую зону машины.
5. Унификация конструктивных параметров, механизмов и устройств роторных машин и линий. В первую очередь это относится к шаговому расстоянию между позициями роторных и транспортных устройств. Применение единого шагового расстояния для всех единичных групп автоматической линии позволяет упростить кинематику привода транспортного движения, унифицировать узлы и детали привода, обеспечить его конструктивную простоту.
6. Рациональная компоновка роторных машин и линий с целью увеличения зоны действия инструментальных блоков, что позволяет повысить производительность, а также сократить размеры автоматических машин и линий. Для обеспечения быстрой окупаемости каждый роторный автомат должен иметь производительность в 3—4 раза больше производительности одноинструментной машины (пресса, станка).
В книге осуществлена систематизация схем и конструкций роторных машин, обобщены результаты теоретических и экспериментальных исследований, создана методика расчета и выбора основных параметров роторных машин и автоматических линий. Также рассматриваются системы транспортно-технологического потока со следующими признаками:
орудия обработки (инструменты) перемещаются непрерывно по замкнутой траектории и многократно воздействуют на объекты обработки (детали, заготовки);
объекты обработки перемещаются с такой же транспортной скоростью, что и орудия обработки, причем происходит однократное воздействие орудия на предмет обработки;
поток объектов обработки на входе системы разделяется головной технологической машиной (ротором) на ряд подпотоков, число которых равно числу позиций головной технологической машины (в последующем наблюдается строго определенная адресация объектов обработки по позициям соседних технологических машин).
Созданы и успешно эксплуатируются автоматические роторные линии для сборки шарикоподшипников. Большой опыт проектирования роторных и роторно-конвейерных линий для механической обработки накоплен в Тульском проектно-конструкторском технологическом институте комбайностроения. Здесь спроектирован и изготовлен ряд опытных моделей линий для массового выпуска деталей сельскохозяйственных машин, в первую очередь к зерноуборочным комбайнам «Нива», «Колос» и семейства «Дон».
Роторные и роторно-конвейерные линии применяют при механической обработке и сборке деталей и узлов приборов радиоэлектронной промышленности. Широко используют роторно-конвейерные линии в объединении «Латвбытхим» при изготовлении баллонов.
В книге авторы, опираясь на свой опыт, изложили основы расчета и проектирования роторных машин и линий, обобщили накопленный в СССР опыт создания автоматических роторных линий и комплексно-автоматизированных производств и систематизировали материал по вопросам проектирования основных механизмов роторных линий, методам эксплуатации и обслуживания.
Комплексная механизация и автоматизация производственных процессов, использование роторных и роторно-конвейерных линий— основное средство технического прогресса, без которого сегодня невозможно вскрыть потенциальные резервы технологий и техники. В роторных машинах и линиях транспортные и технологические функции совмещены во времени, а не прерываются, как это происходит, например, при штамповке деталей на прессах или сборке клапанов аэрозольных упаковок. Производительность этих линий 1000 изделий в минуту, а годовой экономический эффект от эксплуатации каждой линии превышает 300 000 руб. Подсчитано, что каждый рубль капитальных вложений в создание комплексно-автоматизированных производств на базе роторных и роторно-конвейерных линий дает два и более рублей годовой экономии.
Дальнейшее совершенствование роторных машин достигается применением цепных механизмов подачи в технологическую зону машины потоков деталей, инструментов и приспособлений, которые заранее центрированы и максимально подготовлены к взаимодействию в рабочей зоне. Теперь роторно-конвейерная машина должна выполнить свою главную функцию — энергетическое воздействие инструмента на деталь. В этих машинах уже 90 % цикла отводится на обработку, производительность повышается примерно в 2 раза по сравнению с роторным вариантом и в 50...60 раз по сравнению с прессом.
Общеизвестен тот факт, что в производстве почти любой дискретной продукции количество транспортных операций передачи деталей между машинами, участками, цехами и складом составляет около половины от общего числа переходов. Для выполнения транспортных операций еще часто применяется ручной или маломеханизированный труд (в отдельных производствах затраты ручного труда на погрузочно-разгрузочных и транспортных операциях составляют до 80...90 % общих затрат ручного труда на производство изделия). В начале 50-х годов, когда впервые две роторные машины объединили в автоматическую линию, между ними появились многозахватные транспортные роторы. Сегодня эти роторы между соседними технологическими роторами могут также переориентировать детали, изменить уровень транспортного потока, подавать детали в контрольную систему, удалять некондиционные детали из потока и заменять их годными. Из технологического процесса высвобождаются рабочие, занятые на межмашинной транспортировке, контроле и рассортировке продукции. Уже сегодня в роторных технологических системах успешно выполняются транспортные, контрольные и упаковочные операции. Операторы лишь ведут наблюдения за правильностью технологических режимов, контролируют расход энергии, состояние инструмента, узлов и агрегатов.
Остановимся на ключевых направлениях работ при переводе производств на роторную технологию. Первое и главное направление—поиск более высоких классов технологии, когда инструмент или среда воздействуют на деталь не точечно, а сразу на всю поверхность или объем детали. Штамповка вместо резания, производство изделий спеканием из порошков, окраска деталей в электростатическом поле, сварка вместо клепки — это и есть переход от низших классов технологических процессов к высшим, малооперационным, малоотходным и ресурсосберегающим технологиям. Такой переход сразу обеспечивает и другую выгоду: время воздействия инструмента или среды на деталь в несколько десятков раз сокращается и во столько же раз повышается производительность оборудования.
Второе направление состоит в том, чтобы проблему автоматизации технологических процессов решать комплексно, охватив все операции технологического цикла, и максимально устранить межоперационные запасы деталей, так как нередки случаи, когда автоматизируется часть производственного цикла, оборудование работает бесперебойно, а потом внушительная группа рабочих вручную удаляет облой с пластмассовых деталей, рассортировывает втулки и ролики цепей, вставляет клапаны в аэрозольные баллоны и т. п.
Принятые обозначения
АЛ — автоматическая линия;
АРЛ — автоматическая роторная линия;
АРЛС — автоматическая роторная линия сборки;
АРКЛ — автоматическая роторно-конвейерная линия;
ИБ — инструментальный блок;
ИО — исполнительный орган;
КАП — комплексно-автоматизированное производство;
КР — контрольный ротор;
ПО — предмет обработки;
ПРД — привод рабочего движения;
ПТД — привод транспортного движения;
МНД — машина непрерывного действия;
МПД — машина периодического действия;
РМ — роторная машина;
ТР — технологический ротор;
ТрР — транспортный ротор.