Производственный и технологический процессы на деревообрабатывающем производстве
Производственный процесс - совокупность всех совместных действий людей и средств производства, в результате которой из исходных материалов, заготовок и составных частей получают продукцию определенного назначения и требуемого качества. Технологический процесс - законченная часть основного производства, в результате выполнения которой достигается изменение формы, размеров, положения, состояния и свойств материалов или заготовок либо последовательное соединение составных частей в соответствии с требованиями технической; документации.
Технологией производства называют научно и практически обоснованную систему знаний методов воздействия и приемов превращения сырья и материалов в готовую продукцию.
Технология изделий из древесины является научной и практической деятельностью в наиболее рациональных и эффективных способах изготовления изделий из древесных материалов. Технологический процесс включает не только механическую обработку древесины резанием, прессованием, гнутьем, соединение деталей, но и физические процессы нагрева и сушки материалов, химические явления при склеивании и отделке.
Процессы сушки и отделки древесины резко отличаются от процессов механической обработки, поэтому они являются предметом самостоятельных учебных дисциплин.
Изделия из древесных материалов обычно отличаются сложной конструкцией и состоят из большого количества разнообразных деталей, форма и размеры которых заданы чертежом изделия. В изделиях детали могут быть цельными и составными (клееными). Цельные детали вырабатывают из массивной древесины, а составные или клееные - из составных частей, Склеивают из шпона или вырезают из клееной фанеры, столярной плиты и т. д. Каждая деталь отличается своими характерными признаками, имеет свой технологический процесс изготовления. Технологический процесс производства всего изделия - это совокупность технологических процессов изготовления его деталей, сборки их в изделие и, если необходимо, обработки собранного изделия до полной готовности.
Технологический процесс изготовления каждой детали и изделия может быть разделен на ряд этапов - стадий, отличающихся друг от друга характером обработки (например, гнутье, резание, склеивание и т. д.) или различием цели, которая ставится на данном этапе (раскрой, механическая обработка и др.).
Технологический процесс изготовления изделий из древесины может быть разделен на типичные стадии, в той или иной последовательности, которые встречаются почти на каждом предприятии.
Сырьем для всех изделий служат древесные материалы в виде досок, древесностружечных, древесноволокнистых или столярных плит, фанеры и облицовочных материалов. Методы обработки древесных материалов в большей степени определяются их свойствами. Употреблять в производстве древесину необходимо при определенной влажности. Сушка или досушка древесины и материалов перед запуском их в обработку - одна из первых стадий технологического процесса любого предприятия, изготавливающего изделия из древесины.
Механическая обработка древесных материалов на станках обычно начинается с раскроя, деления досок, фанеры, столярных плит и других материалов на отрезки определенных размеров, из которых путем фрезерования и других операций могут быть получены нужные детали. Такие отрезки после раскроя называют черновыми заготовками деталей.
При раскрое древесных материалов на заготовки необходимо добиваться наиболее рационального использования сырья, т. е. получения наибольшего количества заготовок, по качеству отвечающих установленным требованиям, которые регламентируются допустимыми дефектами древесных материалов.
Раскрой древесных материалов на заготовки также типичная стадия технологического процесса. Последовательность первых стадий технологического процесса (сушки и раскроя) зависит от конструкции изделий и может быть различной. Возможна сначала сушка древесных материалов, а затем раскрой их и, наоборот, сначала раскрой, а затем сушка заготовок. На практике находит применение и тот и другой порядок.
Заготовки обычно проходят две стадии механической обработки. На первой стадии заготовки обрабатывают с четырех сторон по сечению и оторцовывают для придания правильной геометрической формы и точных размеров. Эту стадию обработки называют механической обработкой черновых заготовок. В результате ее выполнения получаются чистовые заготовки. Вторая стадия обработки заготовок включает формирование шипов и проушин, сверление отверстий, выборку гнезд, шлифование и т. д. Эту стадию называют механической обработкой чистовых заготовок. В результате ее выполнения получают готовые детали в заданной в соответствии с чертежами форме.
Такая последовательность превращения заготовок в детали необходима потому, что только на заготовках с обработанными поверхностями и заготовках, имеющих правильную форму и точные размеры, могут быть точно сформированы шипы, высверлены отверстия, гнезда и т. д. Приведенные две стадии превращения заготовок в готовые детали характерны только для деталей из цельной древесины. Составные (клееные) или облицованные детали проходят еще одну стадию - склеивание и облицовывание. В таком случае сначала выполняют склеивание и облицовывание, а затем окончательную механическую обработку заготовок.
Процесс сборки изделий из готовых деталей также можно разделить на ряд стадий. Первая из них - сборка деталей в сборочные единицы (рамки, щиты, коробки и т. д.). Такие сборочные единицы, прежде чем собирать в изделия, обрабатывают на станках для снятия провесов, выверки размеров и, если нужно, сверления гнезд, отборки профилей и т. д.
Последовательность дальнейших стадий технологического процесса зависит от конструктивных решений и может быть различной. Возможна сначала сборка подготовленных сборочных единиц в изделие, а затем отделка собранного изделия, и наоборот, сначала отделка сборочных единиц и деталей, а затем сборка их в изделия или упаковка в разобранном виде.
Общую структуру технологического процесса производства изделий можно представить в виде схемы.
Рассматривать технологический процесс производства изделий нецелесообразно в указанной на схеме последовательности, исключив стадии сушки и отделки как изучаемые в специальных курсах. При более детальном рассмотрении технологического процесса видим, что каждая стадия обработки разделена на ряд технологических операций. Технологической операцией называется законченная часть технологического процесса, выполняемая непрерывно на одном рабочем месте при изготовлении одной и той же продукции. Например, стадия раскроя досок на заготовки обычно состоит из операций распиливания досок поперек (торцевания) и полученных отрезков вдоль. Каждую из этих операций выполняют на разных станках и обычно разные рабочие. Иногда к операциям поперечного и продольного распиливания добавляется самостоятельная операция предварительной разметки доски.
Операция не является неизменной частью технологического процесса. В большинстве случаев операция состоит из ряда рабочих приемов обработки детали (или изделия). В зависимости от уровня техники и организации производства она может состоять из большего или меньшего количества рабочих приемов. Например, фрезерование брусков (делянок) с трех сторон для склеивания в щиты можно выполнить на фуговальном станке и считать за одну операцию, если она поручена одному рабочему. Эту же обработку могут выполнить последовательно разные рабочие и на разных станках. Обработка широкой стороны (пласти) может быть выполнена на фуговальном станке, а обработка узких сторон (кромок) на фрезерном. В этом случае обработка будет состоять из двух операций. Такое деление операции называют дифференциацией.
Особенно большие колебания в степени дробности операций наблюдаются в технологических процессах сборки. В мелких производствах всю сборку деталей в изделия поручают одному рабочему (или бригаде рабочих). В этих случаях все изделия собирают на одном рабочем месте, планируют и учитывают как одну операцию. Такой прием называют укрупнением операции. Ту же работу в крупносерийных и массовых производствах обычно разделяют на самостоятельные операции, выполняемые отдельными рабочими на различных рабочих местах. На современных предприятиях технологическая операция осуществляется с помощью технологической системы, включающей технологическую машину, приспособление, инструмент с несущими элементами, заготовку, которые подготовлены к выполнению технологической операции. Рабочим местом называют участок помещения, на котором в определенном порядке расположены оборудование (станок, верстак, приспособления), материалы и инвентарь, необходимые рабочему при выполнении технологической операции. Объем технологической операции имеет очень важное производственное значение. Чем крупнее и сложнее операция, тем ниже производительность труда и тем выше должна быть квалификация рабочего. Дифференциация операции на более мелкие способствует повышению производительности труда, так как позволяет рабочему лучше освоить приемы выполнения несложной операции и применить специальные приспособления с меньшими умственными напряжениями. Каждая операция может быть разделена на части, состав и число которых может изменяться в зависимости от характера и объема операции.
В составе операции различают технологический переход, проход, установку и позицию.
Переходом называют часть технологической операции, заключающуюся в обработке какой-либо одной поверхности заготовки одним и тем же инструментом, без ступенчатого изменения режимов работы. Например, в упоминавшемся примере обработки заготовки с трех сторон на фуговальном станке операция состоит из трех переходов: первый - обработка пласти, второй и третий - последовательная обработка сначала одной, затем другой кромки. Эти, как и другие, переходы могут выполняться раздельно и последовательно, например на обычных фуговальных станках, и одновременно, если обработка будет сразу со всех сторон заготовки, например на трех- и четырехсторонних продольно-фрезерных станках. Очевидно, что в последнем случае обработка будет отличаться наиболее высокой производительностью.
В свою очередь переход может состоять из одного или нескольких проходов. Следовательно, проход представляет собой часть операции, при которой снимается один слой материала и которая выполняется за одно перемещение инструмента относительно заготовки. Эти операции называются проходной обработкой, выполняемой при непрерывном движении материала относительно инструмента, на фуговальных, рейсмусовых, многосторонних продольно-фрезерных станках, станках для продольного распила и др. Такая обработка отличается наиболее высокой производительностью, так как в большинстве случаев заготовки проходят через станок только в одном направлении, не требуется затрат времени на возврат заготовок из станка или на обратный ход инструмента. Заготовки можно подавать без разрывов, торец в торец, обработка осуществляется непрерывно. Производительность еще более увеличивается, когда одновременно обрабатывают несколько заготовок (многоручьевая обработка) или несколько сторон одной заготовки (одновременное выполнение нескольких переходов). Однако проходную обработку не всегда можно осуществить. В ряде случаев, например при сверлении в заготовке гнезд и отверстий, осуществляется позиционная обработка.
Позиционной обработкой называют такую, при которой заготовку сначала устанавливают неподвижно и закрепляют в определенном положении на рабочем столе, в станке или в приспособлении, а затем надвигают на нее рабочий инструмент. Примером позиционной обработки может служить высверливание в заготовке отверстий на сверлильном станке, выборка гнезд на цепно-долбежном и т. д. При позиционной обработке операция в зависимости от сложности может со стоять из одной или нескольких установок.
Установкой называют часть технологической операции, выполняемую при одном закреплении заготовки в станке или приспособлении. Так, сверление нескольких отверстий в заготовке на многошпиндельном сверлильном станке может выполняться за одну установку, т. е. при одном закреплении за готовки на столе станка. Эта же операция при выполнении на одношпиндельном сверлильном станке без специальных приспособлений потребует столько установок заготовки, сколько в ней будет сверлиться отверстий.
Позицией называют часть технологической операции или установки, выполняемую при определенном положении заготовки относительно режущего инструмента или станка без ее раскрепления. Так, сверление в заготовке нескольких отверстий на одношпиндельном станке при помощи кондуктора может быть выполнено за одну установку (одно закрепление за готовки в кондукторе), позиция заготовки относительно инструмента будет меняться столько раз, сколько будет сверлиться отверстий.
Таким образом, одна и та же технологическая операция может быть выполнена при одной установке и одной позиции, при одной установке и нескольких позициях, при нескольких установках и нескольких позициях. На изменение установки и позиции требуется затратить труд и время. Производительность рабочего будет наивысшей при наименьшем числе установок и позиций. Поэтому сокращение числа установок в операции имеет большое значение. При обработке древесины время, затрачиваемое на выполнение самого резания, значительно меньше времени, затрачиваемого на перемещение заготовки на столе станка, закрепление, раскрепление ее и т. д.
Сокращением числа установок достигается лучшее использование станка и повышение производительности труда. Для выполнения основной технологической операции иногда необходимо осуществить вспомогательные операции, например установить заготовку в приспособление и др.
Рассмотренное деление операции на переходы, проходы, установки и позиции не является исчерпывающим. Анализируя технологические операции, видим, что они состоят из рабочих приемов, повторяющихся при обработке каждой новой заготовки, например взятия заготовки из штабеля, перемещения ее к станку, закрепления в станке, включения подачи станка
и т. д. Некоторые приемы могут выполняться подсобными рабочими и рассматриваться как вспомогательные операции. Рабочие приемы, необходимые для выполнения операции, имеют большое значение при учете затрат времени. Они являются предметом изучения курса технического нормирования. Для изучения технологического процесса разделение операций на рабочие приемы в большинстве случаев излишне. Это крайне важно при обучении рабочих этим приемам и организации рабочего места. В структуре технологического процесса важное значение имеет объем технологической операции. В некоторых случаях целесообразно совмещать технологические операции, в других - дифференцировать. Если изделие и его детали имеют значительные размеры, то перемещение их для осуществления технологических операций с одного рабочего места на другое нецелесообразно, а иногда технически трудноосуществимо. При изготовлении клееных строительных конструкций длиной более 30 м перемещение их в цехе сложно. Аналогичная ситуация создается при изготовлении деревянных судов. В таких случаях все технологические операции осуществляются при неподвижном изделии на одном месте.
Концентрация технологических операций обычно всегда требует более высокой квалификации рабочих, сложной оснастки и оборудования, но сокращает длительность производственного цикла и потребность в производственной площади. Концентрация операции в производстве изделий из древесины широко используется на стадии механической обработки в пределах, не ограничивающих технические возможности организации поточных форм производства. Концентрация технологических операций может иметь три формы: последовательную параллельную и последовательно-параллельную. Достигается это созданием устройств, автоматически меняющих инструмент и позицию заготовки при выполнении всего комплекса работ укрупненной операции, или применением сложного инструмента, способного осуществить весь объем работ на укрупненной операции. Параллельная концентрация может быть получена методом агрегатирования или созданием манипуляторов, выполняющих весь объем укрупненной операции. В более простом случае этот эффект достигается совмещением инструментов, применяемых на различных операциях. Элементарным примером такого решения является совмещение сверла и зенкера. Параллельно-последовательная концентрация применяется в поточных линиях механической обработки щитов и брусков.
Одним из моментов, характеризующих структуру технологического процесса, является форма управления ходом технологического процесса. Это имеет особое значение в поточном производстве. Технологический процесс в поточном производстве может иметь три формы управления: централизованное, путевое и смешанное. При централизованном управлении весь технологический процесс контролируется с одного пульта. При путевом управлении подача команд и контроль ведутся последовательно по ходу выполнения технологических операций с предыдущей к последующей. Смешанное управление предусматривает централизованное управление отдельными участками технологического процесса и путёвое управление в пределах каждого ИЗ этих участков. В производстве изделий из древесины чаще всего используют смешанную форму управления. Для осуществления управления необходима надежная связь между управляющим и управляемым объектами. При централизованном управлении используются простые и сложные устройства дистанционного управления. К простым устройствам относится телефонная связь. К сложным - автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП) с применением микропроцессоров и т. п. При путевом управлении связь между технологическими системами может быть трех видов: жесткая, гибкая и комбинированная. Жесткой технологической связью называют такую, при которой заготовки в процессе обработки передаются непосредственно от одной технологической системы к другой.
При гибкой связи технологические системы могут работать некоторое время независимо друг от друга, поскольку она обеспечивается применением между технологическими системами компенсаторов - накопителей заготовок. Благодаря наличию такого межоперационного запаса при остановке одной из систем технологического потока остальные могут некоторое время действовать. Существенным недостатком такой связи является потребность дополнительных производственных площадей для компенсирующих устройств, затраты на их содержание и увеличение незавершенного производства в объеме стоимости заготовок, находящихся в компенсирующих устройствах. Комбинированная форма связи сочетает все преимущества жесткой и гибкой. При комбинированной форме связи между некоторыми технологическими системами организуется жесткая связь, а между другими гибкая. Жесткой связью обычно связывают технологические системы, которые имеют равновесные потери времени на наладку и примерно одинаковую производительность; гибкой - различающиеся по производительности и сложности обслуживания. Комбинированная связь позволяет создавать на принципах агрегатирования поточные полуавтоматические линии, объединяющие целые комплексы технологических операций на основе жестких связей, а между этими потоками для осуществления гибкой связи организуются промежуточные компенсирующие запасы с минимальными объемами незавершенного производства.
