Прежде чем начать изучение развития структур в операциях технологического процесса, необходимо уяснить, за счет каких главных внутренних тенденций в операциях имеет место рост про­изводительности и каковы взаимосвязи в технологической опера­ции.

Первой тенденцией развития операций является замена менее производительных методов обработки на более производительные. Например, при увеличении количества продукции, выпускаемой одним предприятием, т. е. пр-и переходе от мелкосерийного про­изводства к крупносерийному, и в особенности к массовому, менее производительный строгальный метод обработки плоскостей дета­лей машин заменен на более производительный фрезерный, а ког­да выпуск машин достиг сотен тысяч деталей в год, метод фрезе­рования плоскостей в ряде случаев оказался недостаточно произ­водительным и начал внедряться метод наружного протягивания поверхностей деталей, обеспечивающий еще большую производи­тельность.

Могут появиться новые методы, которые одновременно с уве­личением производительности обеспечивают более высокую точ­ность и чистоту обработки, но могут быть и такие методы, при которых наряду с увеличением производительности несколько сни­жается точность обработки. В этом случае при внедрении нового метода обработки приходится вводить доводочные операции, ко­торые также надо учитывать, сравнивая производительность при новом и прежнем методах, чтобы качество детали было одинако­вым.

Новый более производительный метод обычно связан с приме­нением более сложного и дорогого инструмента, по которому дан­ный метод характеризуется. Например, фреза сложнее строгаль­ного резца, а наружная протяжка сложнее и дороже фрезы.

Поэтому часто метод, обеспечивающий более высокую производи­тельность, оказывается менее универсальным, а рентабельным он становится при большой программе выпуска. Следует сказать, что появление в практике новых методов обработки — явление отно­сительно редкое. Оно связано обычно с изобретением принципи­ально нового типа инструмента.

Так, за последние 50 лет к небольшому числу известных основ­ных методов обработки плоскостей деталей (строганию, фрезеро: ванию и шлифованию) прибавился всего один метод — наружное протягивание; к нескольким методам обработки отверстий в дета­лях машин (сверлению, зенкерованию, растачиванию, разверты­ванию и шлифованию) прибавились методы протягивания, про­шивки и хонингования отверстий; к двум методам обработки де­талей типа тел вращения (точению и шлифованию) прибавились фрезерование, протягивание и суперфиниш (отделка колеблющи­мися брусками). При этом фрезерование и протягивание шеек ва­лов и других круглых деталей до сих пор еще слабо распростра­нены в машиностроении.

По составу парка станков в машиностроении можно определить,, что удельный вес новых методов (хонингования, наружного про­тягивания, шевингования, суперфиниша и некоторых других) в об­щем объеме механической обработки до сих пор остается неболь­шим. Между тем за эти 50 лет сделан громадный скачок в разви­тии технологии и повышения производительности труда.

Чем же можно объяснить это явление? Очевидно, что рост производительности вызван не только развитием новых методов обработки, но и другими причинами. Главной из них является раз­витие структуры обработки и типажа соответствующего специаль­ного и специализированного оборудования и оснастки.

Как уже говорилось ранее, в каждом методе имеются по не­скольку видов обработки. Например, точение может быть черно­вым, чистовым и тонким. Тот или иной вид обработки получается1 за счет разных режимов резания и различных конструкций режу­щей части инструмента, поэтому с видом обработки связано не только то или иное качество обработанной поверхности, но и про­изводительность при осуществлении того или иного процесса.

Например, при тонком обтачивании обеспечиваются не только чистота поверхности детали, по высокому классу, но и высокая производительность за счет больших скоростей резания. Но тон­кая обработка не всегда достигается за счет высоких режимов резания, может быть и наоборот. В обоих случаях режимы обра­ботки непосредственно влияют на производительность. За счет режимов резания вид и характер обработки иногда настолько изме­няются что становятся как бы самостоятельным методом обработ­ки. Например, алмазное (тонкое) обтачивание или тонкое раста­чивание часто рассматривают как особый самостоятельный метод обработки, хотя в действительности тонкое точение надо рассмат­ривать только как вид токарного метода обработки. Некоторые 130

 

авторы вводят в точностные характеристики процессов более под­робное подразделение на виды обработки (например, получисто- вая), но в этом едва ли есть необходимость, так как рассеивание показателей по точности и чистоте обработки при данном методе имеет такие значительные пределы по каждому виду обработки, что даже при трех ее разновидностях бывает трудно резко раз­граничить точностные характеристики. Поэтому мы ограничиваем­ся черновым, чистовым и тонким видами обработки.

Другой тенденцией развития операций является замена про­стых структур более сложными.

В начальный период развития при мелкосерийном характере производства технология машиностроения базировалась на про­стых структурах (строениях) операций при любом методе обра­ботки. Эти структуры выполнения операций сохранились и до настоящего времени. Простая структура (представляет собой опе­рацию, выполняемую рабочим на однопоточном однопозиционном станке одним инструментом последовательно в один или несколь­ко элементарных переходов. При этом заданные размеры детали обеспечиваются за счет поднастройки станка методом пробных проходов инструмента. В начальный период такое строение про­стой операции базировалось на применении ручного труда; в на­стоящее время эти операции частично механизируются и автома­тизируются.

В дальнейшем структуры начали быстро развиваться, начиная с того времени, когда сумели перейти от обработки деталей с под- настройкой методом пробных проходов к обработке на предвари­тельно настраиваемых станках с автоматическим получением раз­мера детали. Создание возможности автоматического получения размеров и дальнейшая автоматизация выполнения основных и вспомогательных переходов в операции позволили широко исполь­зовать принцип совмещения, а это дало возможность строить бо­лее сложные операции.

В частности, структура операции усложнилась за счет совме­щения переходов и применения обработки детали одновременно несколькими инструментами с одной ее стороны в одной позиции, что потребовало создания многоинструментальных однапозицион- ных станков, а затем и с нескольких сторон во многих позициях, что вызвало появление многопозиционных станков с перемещени­ем заготовки в процессе обработки. Кроме прерывистого переме­щения детали, в некоторых процессах стали применять непрерыв­ное перемещение детали. Но и это оказалось недостаточным для растущих потребностей промышленности. Тогда однопоточ­ную обработку заменили многопоточной. Наконец в последнее время началось совмещение обработки по разным позиционным переходам не только на одном станке, но и на группе станков, объединяемых в автоматическую линию. Эта наиболее сложная структура операции была окончательно оформлена в виде одно 9*                                                                131

или многопоточной автоматической линии обработки детали с мно­гими позиционными переходами.

Так постепенно усложнялась структура технологической опе­рации. Вместе с усложнением структуры операции росла и про­изводительность труда рабочего. Этот рост был обсуловлен совме­щением по времени выполнения основных и вспомогательных пе­реходов в одном или нескольких потоках.

Если новые методы обработки, как мы видели выше, открыва­лись медленно, то новые структуры процессов и схемы обработ­ки, а в связи с этим новые специальные и специализированные станки и машины появлялись в промышленности значительно бы­стрее. Новые технологические схемы и вновь конструируемые сред­ства производства для их осуществления базировались на извест­ных уже методах обработки, но благодаря широкому применению принципа совмещения (с помощью автоматизации) обусловлива­ли быстрый рост производительности труда в промышленности.

Развитие процессов по их структурам во многих случаях опе­режало развитие методов обработки. Благодаря этому в массо­вом производстве мы встречаем те же методы обработки, что и в мелкосерийном (токарный, фрезеровальный, шлифовальный, сверлильный и т. д.), но при совершенно другой структуре опера­ций, выполняемых на многоинструментальных, многопозиционных специальных и специализированных станках. Более быстрое раз­витие структур объясняется тем, что открытие новых методов об­работки не поспевало за быстрым ростом потребностей в выпус­ке изделий.