Автоматизации металлорежущих

При автоматизации мелкосерийного производства, когда выпускаемые изделия быстро меняются, используют станки, оснащенные системами ЧПУ. Основными элементами систем (рис. 5.2) являются управляющее устройство (УУ), привод подач (ПП) и рабочий орган станка (РО). Функцией управляющего устройства является формирование сигнала программы и преобразование его в сигнал U (s), который управляет приводом подач. Привод обеспечивает перемещение рабочего органа по координате X. В процессе обработки детали может осуществляться контроль за перемещением л; (s) или за качеством обработки k(s). Если система программного управления незамкнута, то ее структурная схема (рис. 5.3, а) не включает обратные связи по регулируемым параметрам. Передаточная функция такой системы определяется через произведение передаточных функций устройств, входящих в систему:

странами. Анализ ряда информационных сообщений о развитии автоматизированных производств (АП) указывает на возросший интерес к проблеме автоматизации мелкосерийного и серийного производства. Если в 1976 г. за рубежом функционировало 25 комплексно-автоматизированных производств, то в начале 1980 г. в промышленно развитых странах Запада и в Японии их было уже 54. Например, если в Японии к концу 1978 г. насчитывалось 16 действующих комплексно-автоматизированных производств, то к началу 1980 г. их было 26, в ФРГ соответственно 4 и 8, в С НА — 9 и 10, в Швеции — 1 и 2 и т. д.

В ряде университетов (Мичиганском, Токийском и др.) изучаются перспективы развития комплексной автоматизации мелкосерийного производства или разрабатываются проекты полной автоматизации больших заводов, включая автоматизацию контроля и сборки изделий, подачи инструмента со склада, блочной замены узлов станков с помощью роботов, адаптацию станков к изменению условий обработки, диагностику и т. д.

Применение станков с программным управлением становится одним из главных направлений автоматизации мелкосерийного и серийного производств, обеспечивающим повышение качества продукции и производительности труда. В соответствии с Директивами XXIV съезда КПСС в девятой пятилетке выпуск станков с числовым программным управлением увеличится в 3,5 раза, что позволит в 3—4 раза повысить производительность труда по сравнению с обработкой на универсальных станках. При хорошей организации производства станки с числовым программным управлением дают большой экономический эффект в короткие сроки.

Металлорежущие станки с ЧПУ. Высокая производительность, присущая специальным станкам, и гибкость, свойственная универсальному оборудованию, сделали станки с ЧПУ главным средством автоматизации мелкосерийного производства. Применение универсальных ЭВМ для расчета и подготовки управляющих программ позволило повысить эффективность станков с ЧПУ и улучшить организацию технологического процесса в целом. Задание программы в числовом виде в корне изменило весь процесс организации производства, включая способы подготовки и передачи информации о технологии и геометрии обрабатываемой детали.

Все большее распространение получают металлорежущие станки с числовым программным управлением для автоматизации мелкосерийного и опытного производства. Обладая производительностью станка-авюмата, с одной стороны, и легкостью переналадки универсального станка, с другой стороны, станки с ЧПУ незаменимы в условиях частой смены изделий. Применение металлорежущих станков с ЧПУ дает значительный экономический эффект, сокращает до 50% ручные, доводочные и разметочные работы, дает высокое качество изготавливаемых деталей (точность 3—4 классов), чистоту обработки поверхности 5—6 классов, идентичность размеров (в пределах 0,05—0,1 мм).

Основные направления развития автоматического оборудования определялись еще в начале 60-х годов [2—4]. К ним относятся: увеличение концентрации операций, выполняемых на одной машине; все более широкое применение многопозиционных автоматов и автоматических линий; интенсификация технологических процессов и сокращение длительности рабочих и холостых ходов; повышение требований к точности обработки и сборки, выполнение которых осложнилось в связи с применением многопозиционных машин с высокой концентрацией операций, а также в связи с увеличением быстроходности автоматов; широкая автоматизация загрузки оборудования заготовками, материалами, инструментом и автоматизация межоперационной транспортировки деталей; увеличение доли оборудования, построенного из унифицированных узлов (агрегатные станки, сборочные и упаковочные автоматы, роторные машины и линии, автоматические манипуляторы); применение при автоматизации мелкосерийного и серийного производства машин с программным управлением, в том числе с числовым программным и адаптивным управлением, а также станков типа «обрабатывающий центр».

Основные направления развития автоматического оборудования определялись еще в начале 60-х годов [2—4]. К ним относятся: увеличение концентрации операций, выполняемых на одной машине; все более широкое применение многопозиционных автоматов и автоматических линий; интенсификация технологических процессов и сокращение длительности рабочих и холостых ходов; повышение требований к точности обработки и сборки, выполнение которых осложнилось в связи с применением многопозиционных машин с высокой концентрацией операций, а также в связи с увеличением быстроходности автоматов; широкая автоматизация загрузки оборудования заготовками, материалами, инструментом и автоматизация межоперационной транспортировки деталей; увеличение доли оборудования, построенного из унифицированных узлов (агрегатные станки, сборочные и упаковочные автоматы, роторные машины и линии, автоматические манипуляторы); применение при автоматизации мелкосерийного и серийного производства машин с программным управлением, в том числе с числовым программным и адаптивным управлением, а также станков типа «обрабатывающий центр».

За последнее десятилетие во всем мире широким фронтом идут работы по автоматизации мелкосерийного производства. При этом все исследователи объясняют это тем, что удельный вес мелкосерийного производства еще велик (до 80%), а не той новой тенденцией в развитии техники, которая предопределяется непрерывными быстрыми темпами совершенствования качества объектов производства.

Как видим, имеет место сочетание двух противоречивых взаимоисключающих характерных черт производства. До сих пор «быстро-сменность» была характерной чертой мелкосерийного производства, а «массовость» — стабильности производства. Это диалектическое противоречие и является тем движущим началом развития того нового, свидетелями которого мы являемся. И весь мир ищет не средства и способы автоматизации мелкосерийного производства, а ищет выход из противоречий в развитии техники — ищет средства для нового вида производства — быстросменного массового производства.

Программное управление оборудованием является одним из наиболее эффективных средств автоматизации мелкосерийного производства.

Имевшийся в то время у советских станкостроителей опыт по проектированию, изготовлению и эксплуатации станков-автоматов и автоматических линий давал необходимую основу для создания теории автоматизации металлорежущих станков, с помощью которой можно было достигнуть еще больших успехов в деле автоматизации. И вот книга Г. А. Шаумяна как раз и освещала эти чрезвычайно важные для машиностроителей проблемы.

Затраты, связанные с обработкой металлов резанием, достигают 40% от общей заводской себестоимости изготовления машин. Это положение в последнее десятилетие усугубляется повышением требований к конструкционным металлам, когда их свойства часто приближаются к свойствам традиционных инструментальных сталей и сплавов. С другой стороны, с развитием автоматизации металлорежущих станков, работающих без постоянного обслуживания, возникла проблема стружкоудаления — ее дискретизация, дробление и транспортирование. Эти обстоятельства привели к созданию специальных видов сталей и сплавов, снижающих износ металлорежущих инструментов, способных образовывать в результате обработки резанием чистую поверхность, а также ломкую легкосходящую и легкоудаляемую стружку. Взамен четырех марок автоматных сталей, существовавших несколько десятилетий, в последние годы возникли многие новые разновидности автоматных сталей, в разной степени удовлетворяющих условиям технологичности, экономичности и условиям работы деталей в определенных оптимизированных условиях эксплуатации.

1. М. С. Агурский. Экономическая эффективность автоматизации металлорежущих станков. М., НИИМАШ, 1968.

B. А. Байкалов и др.) и цикловых систем программного управления для автоматизации металлорежущих станков, прессов и других машин (доц. В. А. Федорец, ст. преп. М. Н. Педченко, инж. Г. Ф. Радченко).

В табл. 29 дана характеристика степени автоматизации металлорежущих станков.

29. Характеристика степени автоматизации металлорежущих станков

В табл. 30 приведены основные объекты автоматизации металлорежущих станков. Для определения наиболее целесообраз-

Выбор системы управления при автоматизации металлорежущих станков. Автоматическое управление обеспечивает протекание операций технологического процесса в определенной последовательности и с определенной закономерностью.

30. Объекты автоматизации металлорежущих станков*

17. Рашкович М. П., Рашкович П. М., Шкловский Б. И. Индуктивные преобразователи для автоматизации металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1969. 151 с.

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ