ПЛАЗМЕННАЯ РЕЗКА

Рабочие места и поточные линии

Высокая скорость плазменной резки (по сравнению с кислородной) позволяет сократить общее рабочее время изготовления детали или партии деталей за счет значительного уменьшения машинного времени. Вследст­вие этого резко возрастает доля вспомогательного времени в общем рабо­чем времени, затрачиваемом на обработку заготовок. В связи с этим даль­нейшее повышение производительности труда при использовании плаз­менной резки производится за счет сокращения времени выполнения вспо­могательных (в основном транспортных) операций. Эта задача решается посредством механизации и автоматизации этих операций и путем более рациональной организации производственного процесса.

Идеальной является такая организация процесса, при которой создают­ся условия для осуществления непрерывного процесса резки, т. е. непре­рывной работы плазморежущей машины. Однако практической реализа­ции такого процесса препятствуют многочисленные факторы технического, технологического и организационного характера. В связи с этим реальные организационные схемы производства лишь в большей или меньшей сте­пени позволяют осуществлять идеальную схему.

Существующие реальные схемы организации выполнения произ­водственного процесса тепловой (в том числе плазменной) резки можно

разделить на две основные группы. К первой относятся рабочие места (от­дельно работающая машина с раскроечным столом), а ко второй — поточ­ные линии.

На рабочем месте обычно выполняется одна или несколько закреплен­ных за ним технологических операций обработки заготовки или нескольких заготовок одновременно. Соответственно оно оснащено необходимыми тех­нологическим оборудованием, приспособлениями, инструментом, средст­вами техники безопасности. Для подачи заготовок могут использоваться общецеховые транспортные средства или специальная транспортная система, если рабочее место включено в состав поточной линии.

Характероной особенностью организации производственного процесса на рабочем месте (особенно при обработке крупных заготовок) является подача оборудования или инструмента к обрабатываемой заготовке.

При использовании тепловой резки листовых заготовок (в том числе при плазменной резке) на рабочем месте обычно выполняются техноло - гические операции собственно резки по предварительно выполненной раз­метке или без разметки по копирам, или машиной с ЧГ1У: маркирование де­талей — вручную: резка и удаление отходов, удаление с рабочего места вырезанных деталей.

Само рабочее место обычно представляет собой металлоконструкцию в виде раскроечного стола, на который укладывается обрабатываемая за­готовка. Конструктивные элементы, на которые укладывается листовая заготовка, обычно выполняются в виде стальных полос или штырей, отли­тых из чугуна. При наличии специальной транспортной системы последняя выполняется в виде дисковых рольгангов различных конструкций, на кото­рых и осуществляется резка листа. Поэтому диски, как правило, изготов­ляются из чугуна. Следует особо отметить, что транспортная система, обслуживающая рабочее место, подает лист не к машине, а на рабочее место.

На рабочих местах, оснащенных раскроечными столами или транспорт­ной системой описанной выше конструкции, плазменная резка может вы­полняться лишь эпизодически, так как отсутствует вытяжная вентиляция.

Для постоянного выполнения плазменной резки раскроечные столы должны быть оснащены достаточно мошной вытяжной вентиляцией, поэ­тому существуют столы специальной конструкции, а резка непосредствен­но на рольганге не допускается.

Следует подчеркнуть, что одна машина для тепловой резки, как прави­ло, обслуживает не одно, а два рабочих места, расположенных рядом; при этом перемещается машина от одного к другому рабочему месту по ме­ре окончания резки на предыдущем и подачи заготовок на следующее ра­бочее место. Кроме того, на одном рабочем месте могут одновременно обрабатываться один, два и более листов. Их количество зависит от тех­нологических возможностей обрабатывающей машины, т. е. от ширины портала и количества одновременно работающих резаков. При наличии машины с порталом достаточно большой ширины и с несколькими реза­ками на каждом рабочем месте могут одновременно вырезаться одинако­вые детали из двух или большего количества листов как в прямом, так и в зеркально перевернутом виде.

На рабочем месте обеспечиваются благоприятные условия при исполь­зовании многорезаковых машин с широкими порталами для одновремен­ной резки нескольких листов. Конструкция раскроечного стола и транс­портной системы проста. Однако на рабочем месте практически невоз­можно организовать работу без простоев.

Рис. 5.16. Схема устройства двух рабочих мест, обслуживаемых од­ной машиной;

1 — машина для тепловой резки; 2— первое рабочее место; 3 — вто­рое рабочее место

В качестве примера рассмотрим организацию производственного про­цесса плазменной резки листового проката одной машиной, обслуживаю­щей два рабочих места (рис. 5.16).

После окончания вырезки деталей из листа, находящегося на первом рабочем месте, машина перемещается на второе рабочее место для резки следующего листа. На первом же рабочем месте в это время произво­дятся маркирование деталей, снятие их при помощи крана, резка и уда­ление отходов.

При такой организации процесса максимальное использование машин­ного времени имеет место лишь при идентичности карт раскроя и толщин листов, разрезаемых на обоих рабочих местах. Если же насыщение дета­лями (суммарная длина реза и холостых пробегов плазмотрона) листа, находящегося на первом рабочем месте, значительно превосходит насыще­ние листа, поданного на второе рабочее место, то продолжительность операций маркирования, удаления деталей, разрезки и удаления отходов, выполняемых после окончания резки листа на первом рабочем месте, превзойдет продолжительность резки другого листа на втором рабочем месте и освободившаяся после окончания резки второго листа машина будет простаивать до момента окончания этих работ и подачи нового листа на первое рабочее место. В другом случае, т. е. когда на первом рабочем месте окажется лист-деталь, а на втором — лист с большим насы­щением деталями, первое рабочее место после окончания маркирования, уборки деталей, резки и уборки отходов будет простаивать до момента окончания резки листа на втором рабочем месте.

Загрузка рабочих мест одинаковыми по продолжительности обработки листами может носить случайный характер, но может и регулироваться путем соответствующего подбора последовательно обрабатываемых листов по близким или одинаковым по насыщению деталями картам раскроя. Однако в этом случае возможно увеличение сроков комплектации деталей по сборочным комплектам, что приведет и к увеличению площади склада деталей и сроков их хранения до подачи на комплектацию.

Стремление к использованию преимуществ плазменной резки по произ­водительности (особенно при вырезке деталей из листов больших разме­ров) при использовании многорезаковых машин с порталами большой ширины вызвало создание раскроечных столов специальной конструкции, предназначенных для плазменной резки в воде. Наибольший интерес пред­ставляют столы французской фирмы «Андерсон» (Anderson) для плаз­менной резки в воде.

В отличие от столов других конструкций эти столы снабжены системой удаления шлака и автоматической системой поддержания уровня воды; сущность последней состоит в том, что имеется цистерна, из которой вода может выдавливаться подачей сжатого воздуха. Уровень воды опускается
после окончания резки, чтобы выполнить операции маркирования деталей. Удаление шлака производится в встроенный бункер, в который шлак сбрасывается путем наклона верхней части стола в сторону бункера, осуществляемое при помощи гидравлической системы. Использование плазменной резки в воде позволяет устранить выбросы дыма и газов в атмосферу, значительно уменьшить интенсивность излучения и шум, практически ликвидировать тепловые деформации деталей. Отпадает необходимость в вытяжной вентиляции и в системе очистки воздуха от продуктов выброса из зоны реза. Соответственно при этом не нужны энергозатраты на работу вытяжной вентиляции и системы очистки возду­ха. Однако в этом случае производительность и качество резки снижаются, не созданы системы для очистки воды после резки, нет удовлетворительных конструкций раскроечных столов для поточных линий, в которых работают плазморежущие машины.

При резке хромосодержащих сталей необходима вытяжная вентиля­ция от плазмотрона.

Отличительная черта поточной линии — подача заготовки к машине и удаление от машины вырезанных деталей и отходов сразу после оконча­ния резки. После этого к машине немедленно подается новая заготовка. Подача заготовок и удаление вырезанных деталей вместе с отходами производятся только специальной транспортной системой.

Операции разметки и маркирования деталей, маркирования деловых отходов и порезки обрези должны выполняться на той же позиции, на которой производится резка. Разметка и маркирование деталей и марки­рование деловых отходов должны производиться разметочно-маркировоч­ными устройствами, навешанными на портал машины. В область нанесения марки это устройство выводится системой управления машиной, а процесс маркирования производится собственным устройством с ЦПУ. Порезка обрези должна выполняться штатным резаком. Снятие готовых деталей, отходов и обрези осуществляется на отдельных позициях, обслуживаемых специальными машинами и механизмами. Таким образом, обеспечиваются условия для резкого снижения простоев плазморежущей машины.

Маркирование вручную производится на позиции резки до ее выполне­ния. Если же эта операция выполняется специальной машиной, то могут иметь место два варианта использования машины в зависимости от ее размеров и производительности. Если маркировочная машина компактна и высокопроизводительна, то ее целесообразно использовать на позиции резки вместе с плазморежущей машиной. Если же машина имеет большие размеры, возникает необходимость выделения позиций маркирования, расположенных до позиций резки.

При совмещении маркирования и резки на одной позиции, а особенно при выполнении этих операций одной машиной, сокращаются производ­ственные площади, занимаемые поточной линией; повышается произво­дительность линии за счет ликвидации транспортировки размеченного и замаркированного листа на позицию резки; упрощается автоматизи­рованное управление процессами разметки, маркирования и резки, вы­полняемое от одной программы.

Поточные линии имеют различные компоновочные и конструктивные решения. При большом объеме плазменной резки, когда для выполнения программы требуется более одной машины, последние при компоновке в поточную линию могут иметь последовательное, параллельное и смешан­ное расположение. Соответственно меняется и конструктивное оформление поточных линий.

Наилучшие условия для непрерывной работы машин и наименьшая площадь для размещения линий обеспечиваются при последовательном расположении машин и использовании двухъярусной транспортной си­стемы подачи листов к машинам и удаления их после резки (рис. 5.17). При этом наиболее распространены поточные линии с подачей листов к маши­нам на специальных раскроечных рамах. В этом случае раскроечная рама вместе с листом поступает по роликам первого яруса транспортной систе­мы к любой освободившейся в данный момент машине и специальным гид­равлическим устройством поднимается в рабочее положение на второй ярус, после чего выполняется вырезка деталей, а поднятая раскроечная рама ие мешает перемещению по рольгангу первого яруса других рам к остальным машинам. Полностью разрезанный лист, лежащий на раскроеч­ной раме, вместе с ней опускается на рольганг первого яруса и подается на специально оснащенную позицию, на которой поднимается на второй ярус для выполнения маркирования, резки и удаления отходов, снятия и сортировки деталей. Освободившаяся раскроечная рама опускается на рольганг первого яруса, по которому направляется обратно за очередным листом.

Применение такого типа поточных линий обеспечивает возможность создания автоматизированных производственных систем, работающих без участия рабочего в процессе управления машинами и транспортной сис­темой. Имеется опыт использования перемещающихся по рольгангам рас­кроечных рам для резки в воду, которая наливается в герметичную по­лость рамы, выполненную в виде поддона с часто расположенными опор­ными ребрами.

На некоторых заводах применяются двухъярусные поточные линии, на которых подача листов к машинам и удаление их после резки производится по рольгангу без раскроечных рам. Поступающий по рольгангу лист при­поднимается и устанавливается под машиной специальным устройством, выполняющим функцию раскроечной рамы, перемещающейся в верти­кальном направлении. При этом, как и в предыдущем варианте, можно одновременно разрезать поднятый лист и подавать под ним по рольгангу листы к другим машинам. Однако в этом случае необходимо в процессе резки оставлять перемычки между контуром детали и основным металлом, так как иначе мелкие детали и отходы будут при транспортировке про­валиваться между роликами рольганга. После окончания резки лист опус­кается на рольганг и (так же как в предыдущем варианте) подается на отдельную позицию, на которой кроме маркирования, резки и удаления отходов, снятия деталей приходится вручную разрезать перемычки. Пос-

леднее является большим недостатком этих линий, особенно при плазмен­ной резке, в процессе которой большинство деталей по условиям точности могут вырезаться без перемычек.

При параллельном расположении машин (рис. 5.18) применяются более простые транспортные механизмы, но при этом требуются произ­водственные площади больших размеров. В ряде случаев применяется смешанное расположение машин (рис. 5.19). Отсутствие в этих двух ва­риантах двухъярусной транспортной системы не позволяет обеспечить бесперебойное снабжение машин листовыми заготовками, вследствие встречных перемещений раскроечных рам с листами до и после выполне­ния резки.

Эффективной формой организации работ по изготовлению деталей является комплексная механизация производства, начиная с предва­рительной обработки металла и кончая складированием и комплекта­цией. Процесс плазменной резки является составляющей частью этого производственного процесса.

Следующим более эффективным уровнем организации является соз­дание и реализация гибких автоматизированных производств, основные принципы и возможные решения которых изложены в гл. 6.