Poniższy artykuł przedstawia podstawy procesów technologicznych niezbędne dla rozważań o technologiach produkcyjnych. Proces produkcyjny obejmuje procesy technologiczne i pomocnicze – wszystkie niezbędne działania w celu wytworzenia danego produktu, a mianowicie:

• opracowanie i wytworzenie półfabrykatów,
• obróbka komponentów,
• montaż,
• kontrola jakości,
• transport,
• magazynowanie.

Opracowanie i wytworzenie półfabrykatów oraz montaż, procesy bez wątpliwości  związane z produkcją, obróbką jednak ze względu zasady projektowe, techniki wytwarzania są traktowane jako wydzielone zagadnienia.

Kontrola jakości jest integralna z procesem produkcyjnym, a szczególnie procesem technologicznym. Kontrola obróbki jest realizowana na stanowisku obróbkowym lub w specjalnie wybudowanych oraz wyposażonych izbach pomiarowych.

Proces technologiczny

Proces technologiczny stanowi główną część procesu produkcyjnego, który obejmuje wszelkie niezbędne działania do wytworzenia produktu (procesy cząstkowe). W ramach procesu produkcyjnego wyróżnia się takie procesy cząstkowe jak [FM2000]:

• wytwarzanie półfabrykatów;
• właściwy proces technologiczny nadawania kształtu i właściwości powierzchni – pojedyncze komponenty, w tym konserwacja;
• montaż maszyny lub urządzenia;
• kontrola jakości, w tym m.in. SPC;
• logistyka, w tym transport, magazynowanie.

Proces technologiczny dotyczy bezpośrednio zmiany kształtu, wymiarów geometrycznych, jakości powierzchni (warstwy wierzchniej) oraz właściwości fizykochemicznych przedmiotu obrabianego. W przypadku montażu proces technologiczny opisuje kolejność i sposób łączenia komponentów w zespoły (maszyny, urządzenia mechaniczne, elektromechaniczne).

Wyróżnia się proces technologiczny części oraz proces technologiczny montażu. Proces montażu polega na łączeniu wytworzonych części w zespoły (maszyna, urządzenie mechaniczne, elektromechaniczne).

W technologicznym przygotowaniu produkcji wykorzystuje się tzw. ramowe procesy technologiczne określone dla poszczególnych klas części (wałki, tuleje i tarcze, dźwignie, korpusy, elementy płaskie, koła zębate). Podział na klasy części i związane z nimi ramowe procesy technologiczne stanowi istotne wsparcie w pracy technologów.

Rodzaje produkcji

Omówienie podziału procesu technologicznego wymaga odniesienia się do rodzajów produkcji w ujęciu programów produkcyjnych. Istotną informacją dla technologa jest wielkość produkcji w określonym czasie (np. w 1 roku). Przeważnie produkcja rozdzielona jest na serie produkcyjne. Proces technologiczny opracowuje się dla serii produkcyjnych. Wielkość produkcji ma istotne znaczenie dla przebiegu procesu technologicznego. Ilustracja 1 przedstawia rodzaje produkcji z kryterium ilościowym.

Ilustracja 1. Rodzaje produkcji

Produkcja jednostkowa: wytwarzane są pojedyncze przedmioty lub ich niewielkie liczby. Produkcja taka nie ma charakteru powtarzalnego. Komponenty wykonywane są jednorazowo lub bardzo nieregularnie. Proces technologiczny powinien być opracowany tak by nie trzeba było wykorzystywać obrabiarek, narzędzi oraz oprzyrządowania technologicznego specjalistycznego ani specjalnego. W tym przypadku kluczowym kryterium są koszty. Wykorzystywane powinny być wyłącznie narzędzia i oprzyrządowanie uniwersalne (dostępne handlowo). Czas przygotowawczo-zakończeniowy będzie dłuższy. Możliwe jest też wydłużenie czasu głównego maszynowego. Jednak wydłużenie tych czasów jest ekonomiczniejszym rozwiązaniem niż opracowanie i wykonanie np. oprzyrządowania technologicznego specjalistycznego. Nie zawsze jednak można uniknąć nie stosowania np. narzędzi specjalistycznych lub specjalnych. Obróbka stożka wewnętrznego o nietypowym kącie wymaga zastosowania narzędzia specjalistycznego.

Produkcja seryjna: powtarzalne serie produkcyjne, w ramach których wykonywane są określone liczby komponentów. Tu proces technologiczny jest już istotnie różniący się od produkcji jednostkowej. Wykorzystywanie narzędzi oraz oprzyrządowania technologicznego specjalistycznego oraz specjalnego jest w pełni akceptowalne i wskazane. Oprzyrządowanie technologiczne specjalistyczne i specjalne w zależności od liczebności serii produkcyjnej mogą być mniej lub bardziej skomplikowane. Wykorzystywane są obrabiarki specjalizowane.

Produkcja masowa: bardzo duża liczba wytwarzanych przedmiotów, niemal w trybie ciągłym, przy najmniej przez bardzo długi okres. Każda operacja technologiczna to określone stanowisko obróbkowe. Wykorzystywane są przede wszystkim obrabiarki i oprzyrządowanie specjalne. W wielu przypadkach oprzyrządowanie technologiczne będzie wykorzystywane wyłącznie w ramach jednego procesu technologicznego danej części, bez możliwości zastosowania w innych zadaniach technologicznych. To co w procesie technologicznym dla produkcji seryjne było zabiegiem technologicznym w ramach jednej operacji, w produkcji masowej stanowi oddzielną operację. Zastosowanie tzw. specjalnej obrabiarki zespołowej pozwala kilka operacji z produkcji seryjnej zawrzeć w jednej dla produkcji masowej.

Powyższe informacje wymagają uzupełnienia. Współcześnie stosowanie centrów obróbkowych CNC oraz automatyzacji zarówno podsystemów transportowych jak i samych stanowisk obróbkowych umożliwia wdrażanie optymalizacji srukturalnej (ograniczenie czasu przygotowawczo-zakończeniowego). Charakter współczesnej produkcji bliższy produkcji jednostkowej oraz małoseryjnej dodatkowo uzasadnia wykorzystywanie obrabiarek CNC ze względu na większą elastyczność z punktu widzenia technologicznego przygotowania produkcji. Bez wątpienia nadal istnieją zadania technologiczne gdzie stosowanie obrabiarek specjalnych, zespołowych ma pełne uzasadnienie, jednak generalny charakter produkcji w ostatnich 20 latach uległ poważnym przemianom. Proces ten jest wyraźnie obserwowalny już w latach ’90 XX wieku.

Podział procesu technologicznego

Kryteria podziałów: organizacyjny (struktura), jakościowy, ilościowy.

Poniższa grafika (ilustracja 2) przedstawia podział procesu technologicznego ze względu na strukturę. Proces technologiczny składa się z poszczególnych operacji technologicznych, w ramach których wyróżnia się zabiegi operacyjne, które można podzielić na pojedyncze przejścia. W niektórych przypadkach zabieg technologiczny jest operacją technologiczną. W takim przypadku dana operacja technologiczna zawiera wyłącznie jeden zabieg.

Ilustracja 2. Struktura procesu technologicznego i operacji technologicznych.

Operacja technologiczna

Operacja technologiczna wykonywana jest na jednej obrabiarce w jednym lub kilku zamocowaniach. Warunkiem koniecznym jest brak jakiegokolwiek przezbrajania obrabiarki pomiędzy poszczególnymi zamocowaniami przedmiotu obrabianego (zmiana w oprzyrządowaniu technologicznym, zmiana narzędzi, jakakolwiek inna ingerencja operatora w przestrzeni obróbkowej). Operacja technologiczna może być realizowana w jednej lub kilku pozycjach przedmiotu obrabianego (np. obróbka pięcioosiowa).

Operacja technologiczna na obrabiarce konwencjonalnej (nie CNC) składa się z jednego lub wielu zabiegów – ilustracja 2 – operacja technologiczna #10 – zabieg #2. Każdy zabieg technologiczny ma własne indywidualnie dobrane parametry obróbkowe

Źródła

• Feld M., Podstawy projektowania procesów technologicznych typowych części maszyn, WNT 2000
• Kapiński S., Skawiński P., Sobieszczański, Sobolewski J.Z., Projektowanie technologii maszyn, OWPW2002
• Puff T., Technologia budowy maszyn, PWN 1985