Другая характерная особенность современной автоматизации – расширение арсенала технических средств и, как следствие, многовариантность решения задач автоматизации производственных процессов.

Стратегия комплексной автоматизации машиностроительного производства как основа технической политики определяется рядом аспектов, в том числе:

1) правильным пониманием содержания и основной направленности работ по автоматизации;

2) объективной оценкой во времени перспективности и целесообразности области применения новых методов и средств автоматизации, их состоянием и взаимосвязью с известными, традиционными.

Рассмотрим эти аспекты более подробно. Автоматизация производства часто трактуется как процесс замещения функций человека устройствами и системами управления и контроля, т. е. отождествляется с внедрением автоматики. При этом считается, что технологические процессы, конструкции и машин остаются в основном прежними. Это неверно. Содержание производства составляют технологические процессы, именно в них закладываются все потенциальные возможности качества и количества выпускаемой продукции, эффективности производства, а система управления есть лишь форма реализации этих возможностей. Поэтому автоматизация производства в машиностроении представляет собой комплексную конструкторско-технологическую задачу создания новой техники, таких высокоинтенсивных технологических процессов и высокопроизводственных средств производства, которые недоступны для непосредственного выполнения человеком.

Современный токарный автомат – это комплекс технологических и конструктивно-компоновочных решений, характеризуемый многопозиционностью, одновременным функционированием десятков, а в автоматических линиях – сотен механизмов и инструментов. Создание таких систем требует решения многих задач, в том числе автоматизации транспортирования и загрузки деталей, изменения их ориентации, накопления заделов, поворота и фиксации деталей, удаления отходов и т. д. И только при этих условиях может быть эффективным применение автоматического управления. Автоматически действующие средства производства только тогда перспективны, когда они выполняют производственные функции быстрее и лучше человека.

Сказанное не снижает значения «малой» автоматизации, т. е. оснащение неавтоматизированного оборудования механизмами загрузки и зажима деталей, устройствами для управления циклом и т. д., особенно когда такие средства являются типовыми. Однако к этой частности не сводится процесс автоматизации.

Чрезвычайную актуальность в автоматизации приобретает проблема правильной, объективной оценки и разумного внедрения новейших методов и средств автоматизации. Любое техническое новшество, сколь бы перспективным оно ни было, проходит ряд стадий: идея – опытная конструкция (способная лишь функционировать) – надежно работающая конструкция – экономически эффективная конструкция. Каждая стадия характеризуется совершенствованием параметров, которые можно свести к формуле «быстродействие – надежность – стоимость». И лишь когда эти параметры укладываются в технико-экономические допуски, данное новшество созревает для производственного внедрения. Поэтому в технической политике недопустимо как запаздывание с разработкой первичной идеи, так и реализация недостаточно созревших решений.

Один из принципиальных вопросов комплексной автоматизации – оптимальное сочетание новейших методов и средств с традиционными. В автоматических машинах и системах для массового производства широко используются принципы дифференциации и концентрации операций, совмещения их во времени, что составляет основу высокой производительности и эффективности. В подавляющем же большинстве современные станки с ЧПУ – одношпиндельные. Поэтому в условиях стабильной работы, без переналадок, производительность многошпиндельных агрегатных станков-полуавтоматов в десятки раз выше, чем многооперационных полуавтоматов, а стоимость ниже. В опытном производстве, где номенклатура изделий не повторяется, необходим широчайший диапазон переналадок технологического оборудования, который можно обеспечить лишь при использовании ЭВМ. В стабильном же производстве, с постоянной номенклатурой выпускаемой продукции, серийная обработка производится лишь потому, что масштабы выпуска не позволяют загрузить каждую единицу оборудования одними и теми же изделиями. Здесь участки из универсальных станков-полуавтоматов с ЧПУ или технологических комплексов с управлением от ЭВМ может заменить один переналаживаемый многошпиндельный агрегатный станок-полуавтомат, на котором несколько деталей обрабатываются одновременно десятками инструментов, производительность его несоразмерно выше, чем одноинструментальных станков, а переналадка значительно короче.

Поэтому выпуск одношпиндельных станков с ЧПУ с технологическими и компоновочными схемами, унаследованными от неавтоматизированного производства, следует считать правомерным лишь на ранних этапах их развития. Неизбежен массовый переход к использованию многошпиндельных и многопозиционных станков с ЧПУ, начиная с простейших, выполняющих параллельную обработку нескольких деталей по одной программе. Системы с распределительными валами, кулачками и копирами, по-видимому еще долго будут преобладающими при автоматизации управления в массовом производстве, несмотря на то, что в их конструкции мало электроники и нет адаптации. Системы с ЧП, прямого управления от ЭВМ и др. мобильны, и поэтому эффективны при автоматизации серийного, а будущем и единичного производства. Их значимость для массового производства не в замене сложившихся технических решений, а в их дополнении, в реализации невыполнимых ранее функций управления. Так, применение АСУ ТП с функциями технической и статистической диагностики работы автоматических линий должно стать основой высокопроизводительной эксплуатации линий, сокращения их простоев по техническим и организационным причинам.

При современном уровне научно-технического прогресса основной формой производства становится комплексно-автоматизированное и высокомеханизированное производство. Любые новые неавтоматизированные технологические процессы и оборудование должны рассматриваться как частное, вынужденное решение, когда в конкретных условиях производства еще не созрели технические и экономические предпосылки для его автоматизации.

2.1 Тенденции для серийного производства

Длительное время основным направлением комплексной автоматизации машиностроения было решение задач, связанных с массовым производством, где создано и внедрено множество машин-автоматов и полуавтоматов, автоматических и поточных линий: 80-90% таких деталей, как блоки цилиндров и головки блоков двигателей, валы коробки передач, массовые подшипники и др., обрабатываются на автоматических линиях. Однако это оборудование как правило является специальным, т. е. на обработку других деталей не переналаживается. Поэтому серийное производство длительно базировалось только на универсальном неавтоматизированном оборудовании (токарные станки, кривошипные прессы и др.) малопроизводительном, но достаточно мобильном (быстро переналаживаемом на обработку других деталей). Переломным моментов в автоматизации серийного производства явилось появление машин с числовым программным управлением, которые сочетают высокую производительность и мобильность благодаря наличию систем управления на электронной основе.

Первоначально с ЧПУ строились главным образом металлорежущие станки-полуавтоматы токарной, фрезерной, расточной и сверлильной группы. В настоящее время с ЧПУ выпускаются сварочные машины, прессы, станки для электрофизической и электрохимической обработки, термическое оборудование и т. д. Можно отметить некоторые тенденции развития оборудования с ЧПУ, характерные для современного этапа научно-технического прогресса.

Первая тенденция – переход от станков-полуавтоматов к автоматам, что диктуется требованиями повышения производительности и экономической эффективности. Станки с ЧПУ в несколько раз дороже обычных станков той же производительности. Поэтому они во многих случаях окупаются только при круглосуточном использовании (трехсменная работа по сравнению с двухсменной эквивалентна увеличению выпуска продукции в 1,5 раза). Чтобы обеспечить круглосуточную работу станка при двухсменном обслуживании, станок снабжают автоматическим магазином для заготовок и обрабатываемых изделий, вместимость которого обеспечивает работу в течение одной смены. Так, для станков по обработке корпусных деталей такие магазины выполняют в виде транспорта с шаговым перемещением, где детали закрепляют на специальных приспособлениях-спутниках. Работа транспортера включается в единый программируемый рабочий цикл станка. В простейшем случае станок имеет одну рабочую и две холостые позиции. При значительной вместимости магазинов-накопителей их компонуют как замкнутые системы. Обработка всей партии производится автоматически, без обслуживающего персонала, на участке имеется лишь дежурный наладчик. Загрузка магазина заготовками производится в вечернюю смену, снятие готовых изделий – в утреннюю.

Вторая тенденция – переход к многоинструментальной и многопозиционной обработке. Сколько бы ни было инструментов в магазине обычного станка с ЧПУ, в любой конкретный момент происходит обработка только одной детали одним инструментом, т. е. отсутствует совмещение операций как важнейший фактор повышения производительности. Последовательная, без совмещения обработка всех элементов сложных деталей занимает длительное время. Так обработка станин станков продолжается 6-40 час. Для сравнения можно отметить, что интервал времени выдачи блоков цилиндра двигателей автомобиля на автоматической линии с дифференциацией и концентрацией операций составляет 1,0-1,5 мин. Поэтому принципы, разработанные и реализованные при автоматизации массового производства, должны быть перенесены на оборудование для серийного производства. В простейшем случае это означает параллельную обработку соответствующими инструментами нескольких одинаковых деталей, закрепленных на одном столе. Другой способ реализации принципов совмещения операций – создание однопозиционных станков с многосторонней обработкой детали одновременно несколькими инструментами. По такому способу создаются и токарные станки, и станки для обработки корпусных деталей. Наиболее радикальное решение рассматриваемых принципов – это создание станков с многошпиндельными коробками, что позволяет вести обработку конкретных деталей одновременно многими инструментами.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22