Technologiczne Przygotowanie Produkcji
planowanie procesów technologicznych

Planowanie procesu technologicznego

Planowanie procesu technologicznego wymaga uwzględnienia rodzaju produkcji. Formalnie rozróżniania się pięć rodzajów produkcji. W tabeli 1 przedstawiono orientacyjne wielkości poszczególnych rodzajów produkcji. Współcześnie przy zmieniającym się charakterze produkcji dane przedstawione poniżej są danymi umownymi.

 

Tabela 1.
 Rodzaj produkcji Wielkość produkcji w zależności od (masy) gabarytu wyrobu
 ciężkie średnie lekkie
 jednostkowa  ≤ 5  ≤ 10  ≤ 50
małoseryjna  5 ÷ 100   10 ÷ 200   100 ÷ 500
seryjna   100 ÷ 300  200 ÷ 500  500 ÷ 5000
wielkoseryjna 300 ÷ 1000  500 ÷ 5000   5000 ÷ 50000
masowa  > 1000 > 5000 > 50 000

 

Produkcja jednostkowa

Wytwarza się przedmioty w niewielkiej liczbie lub pojedyncze sztuki. Proces technologiczny należy przeprowadzić z zastosowaniem obrabiarek uniwersalnych oraz uniwersalnego oprzyrządowania technologicznego. Obróbka przedmiotu ma być jak najtańsza, za wyjątkiem sytuacji kiedy kluczowym kryterium są określone właściwości produktu finalnego. Stosowanie narzędzi i oprzyrządowania specjalnego oraz specjalistycznego nie jest brane pod uwagę ze względu na koszty. Współcześnie wykorzystywane są zarówno obrabiarki tradycyjne (konwencjonalne – ilustracja 1) jak i centra obróbkowego CNC (ilustracja 2). Czas tpz (czas przygotowawczo-zakończeniowy) w przypadku produkcji jednostkowej jest istotnie dłuższy. Produkcja jednostkowa może charakteryzować się większym udziałem obróbek ręcznych.

planowanie procesu technologicznego - Ilustracja 1. Tokarka konwencjonalna (tradycyjna)

Ilustracja 1. Tokarka konwencjonalna (tradycyjna)

planowanie procesu technologiczengo - Ilustracja 2. Centrum frezarskie CNC firmy GF Machining Solutions

Ilustracja 2. Centrum frezarskie CNC firmy GF Machining Solutions MIKRON VCE 800 Pro.

Produkcja seryjna

Produkcja seryjna polega wytwarzaniu produktu w określonej liczbie w powtarzających się seriach. Planowanie procesu technologicznego przy tym rodzaju produkcji wykorzystuje już narzędzia i oprzyrządowanie specjalne i specjalistyczne (ilustracja 3). Liczba operacji technologicznych będzie większa niż w przypadku produkcji jednostkowej. W ramach parku maszynowego oprócz obrabiarek uniwersalnych i centrów obróbkowych CNC będą wykorzystywane już obrabiarki specjalizowane.

planowanie procesu technologicznego - Ilustracja 3. Przykład specjalistycznego oprzyrządowania technologicznego dedykowanego do 5-osiowej obróbki CNC.

Ilustracja 3. Przykład specjalistycznego oprzyrządowania technologicznego dedykowanego do 5-osiowej obróbki CNC firmy KIPP.

Produkcja masowa

Planowanie procesu technologicznego polega na opracowaniu i wdrożeniu procesu dla dużej liczby produktów wytwarzanych przez dłuższy w sposób ciągły. Do niedawna każda operacja technologiczna była związana z określonych stanowiskiem obróbkowym. Do niedawna wykorzystywano głównie obrabiarki specjalne i specjalistyczne ze specjalnym lub specjalistycznym oprzyrządowaniem technologicznym. Obrabiarki takie mogą wykonywać kilkanaście zabiegów w ramach jednej operacji (kilkanaście osi sterowanych – np. automaty tokarskie).

Powyżej przedstawione uproszczone definicje rodzajów produkcji w zasadzie nadal zachowują swoją słuszność. Współczesna produkcja ma charakter przede wszystkim jednostkowy co związane jest także ze zmieniającym się rynkiem odbiorców, a także postępem jakościowym. Przemysł 4.0 w swoich założeniach wręcz dąży do maksymalizacji kastomizacji produktów tym samym zwracając się ku produkcji jednostkowej i małoseryjnej. Powszechnie stosowane są centra obróbkowe CNC co podyktowane jest ich coraz większymi możliwościami oraz coraz częstszą automatyzacją stanowisk obróbkowych. Postęp technologiczny choć głównie o charakterze jakościowym również przyczynia się do zmian. Rozwój technik przyrostowych (druk 3D) również stanowi czynnik wpływający na charakter współczesnych procesów produkcyjnych. W takim ujęciu zmianie ulega postrzeganie dotychczasowych rodzajów produkcji.

Planowanie procesu technologicznego

Planowanie procesu technologicznego w ujęciu dydaktycznym skupia się przede wszystkim na aspekcie jakościowym obróbki, doborze i projektowaniu półfabrykatu, właściwym określeniem kolejności obróbki powierzchni obrabianych, prawidłowym ustaleniu i zamocowaniu przedmiotu obrabianego oraz doborze parametrów obróbkowych. Pierwszym krokiem opracowywania procesu technologicznego jest analiza technologiczności konstrukcji wraz z analizą jej funkcjonowania w danym mechaniźmie. Analiza funkcjonalności komponentu pozwala na zweryfikowanie wymagań stawianych prawidłowej pracy urządzenia.

W pierwszej kolejności należy wstępnie określić liczbę etapów obróbki w ramach procesu technologicznego:

  1. Obróbka zgrubna.
  2. Obróbka kształtująca.
  3. Obróbka wykańczająca.

Współczesne metody obróbki w ramach technik wytwarzania umożliwiają zredukowanie liczby etapów do obróbki zgrubnej i wykańczającej. Należy to rozumieć tak, że obróbka zgrubna zapewnia przygotowanie powierzchni do obróbki wykańczającej zarówno pod kątem dokładności geometrycznej jak i stanu warstwy wierzchniej powierzchni obrabianej.

Planowanie procesu technologicznego dopuszcza połączenie w ramach jednej operacji technologicznej  zabiegów obróbki zgrubnej oraz kształtującej (średnio dokładnej).

Dobór oprzyrządowania, narzędzi i parametrów obróbkowych

Planowanie procesu technologicznego wymaga nie tylko opracowania procesu technologicznego jako marszruty lecz jednocześnie wymaga odpowiedniego dobrania obrabiarek, uchwytów obróbkowych, narzędzi, oprawek narzędziowych oraz określenia koniecznych zabiegów i operacji kontroli technicznej.

W przypadku tokarek i trójszczękowych uchwytów obróbkowych dobiera się szczęki w celu dopasowania do kształtu przedmiotu obrabianego.

Liczba etapów obróbki

Liczba etapów w zależności od żądanej klasy dokładności komponentu finalnego przedstawiono w tabeli 2.

Tabela 2.
Klasa dokładności: Chropowatość:  Zalecenia:
powyżej IT12 > Ra10 Jeden etap obróbki zgrubnej – jedna operacja lub jeden zabieg.
pomiędzy IT11÷IT8 Ra2,5 Dwa etapy obróbki zgrubnej i kształtującej.
pomiędzy IT8÷IT5 Ra1,25÷Ra0,16 Trzy etapy obróbki zgrubnej, kształtującej  średniodokładnej  i dokładnej.
przy IT5 i dokładniejszej >Ra0,16 Trzy etapy obróbki zgrubnej, kształtującej i wykańczającej.

Liczba operacji uzależniona jest także od stosunku tolerancji Tpółfabrykatu do tolerancji Tokreślonej przez konstruktora. Tabela 3 przedstawia zależności i ich znaczenia dla obróbki toczeniem.

Tabela 3.
planowanie procesu technologicznego - równanie 1 Możliwa realizacja całego procesu technologicznego w jednej operacji technologicznej.
planowanie procesu technologicznego - równanie 2 Proces technologiczny wymaga dwóch etapów obróbki. Możliwe jest przeprowadzenie obróbki w dwóch operacjach.
planowanie procesu technologicznego - równanie 3 Konieczne jest przeprowadzenie procesu technologicznego z wykorzystaniem obróbki zgrubnej, kształtującej i wykańczającej.

Powyższe dane mają charakter orientacyjny. Liczba operacji zależy od możliwości danego wytwórcy i implikować wykorzystywanie podwykonawców.

W ramach danego etapu obróbki jako pierwsze powinny być obrobione powierzchnie, które mogą cechować się wadami materiałowymi. W kolejnym kroku należy obrobić powierzchnie, przy obróbce których istnieje wyższe prawdopodobieństwo wystąpienia braków produkcyjnych. Określanie kolejności obróbki poszczególnych powierzchni zależy także od klasy przedmiotu obrabianego, dla których opracowane są tzw. ramowe procesy technologiczne.

Współcześnie panuje trend polegający na obróbce jak największej liczby powierzchni przedmiotu obrabianego w jednym ustaleniu i zamocowaniu.

Źródła
  1. Kapiński S., Skawiński P., Sobieszczański J., Sobolewski J.Z., Projektowanie technologii maszyn, OWPW 2002
  2. Feld M., Podstawy projektowania procesów technologicznych typowych części maszyn, WNT 2000
  3. Materiały własne.

About author

morek

Rocznik 1973. W 1993 skończyłem Technikum Elektryczne Nr 1. W 1998 roku Wydział Mechaniczny Technologiczny i Automatyzacji (obecnie WIP) PW. 1997-2000 konstruktor narzędzi skrawających w F.W.P. VIS S.A. 2004 - doktorat z technologii kół zębatych. Technologie wytwarzania i procesy technologiczne to moja pasja.

Related Articles

Leave a reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

YouTube

Kategorie

Nadchodzące wydarzenia

  1. EUROTOOL

    Listopad 28 - Listopad 30
  2. FASTENER POLAND

    Listopad 28 - Listopad 30