ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА

Необходимый рост объемов производства при непрерывном повышении качества выпускаемой продукции и сокращении парка станков и общего количества операторов вызвал бурное развитие многоцелевых станков (МЦС) и гибких производственных модулей на их базе.

Гибкий производственный модуль (ГПМ) является составной частью гибкой производственной системы (ГПС). По сравнению с другими металлорежущими станками металлообрабатывающий ГПМ работает в "безлюдном" или "малолюдном" режиме. В соответствии с ГОСТ 26228- 95 ГПМ -это единица технологического оборудования, со специальной оснасткой, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все функции, связанные с изготовлением деталей, имеющая возможность встраиваться в ГПС.

В состав ГПМ, помимо многоцелевого станка, осуществляющего обработку, входят дополнительные устройства для реализации следующих основных функций:

· автоматизации переналадки, осуществляемой в результате наличия устройства автоматической смены инструмента и загото­вок с накопителями значительной емкости;

· самодиагностирования с помощью устройства ЧПУ, которое сообщает диагностическую информацию как от датчиков, распо­ложенных на станке, так и всех компонентов самого управляюще­го устройства, и реагирует на нее заранее запланированными дей­ствиями, а также показывает возникшие аномалии;

· автоматизации контроля над технологическим процессом;

· контроля службы, износа или повреждения инструментов, точности обработки, нагрузки приводов рабочих органов и др.

Поэтому кроме функций обработки деталей ГПМ выполняет в автоматическом режиме:

· накопление заготовок,

· загрузку заготовок в зону резания,

· выгрузку обработанных деталей,

· частичный или полный контроль точности обработки,

· другие вспомогательные операции.

Понятие "безлюдного" или "малолюдного" режима не означает, что человек не участвует в эксплуатации оборудования, однако подчеркивается возможность достаточно длительного функционирования оборудования в автоматическом режиме. Для ГПМ принято, что все наладочные работы, техническое обслуживание и подготовка производства выполняются в одну смену с участием человека, обработка во II и III смены происходит в автоматическом режиме с минимальным участием человека. Конструкция эксплуатируемого в таком режиме оборудования имеет свои специфические особенности.

Для работы оборудования без участия человека необходимы:

1. автоматические накопители (магазины) заготовок и режущих инструментов с устройствами их автоматической смены,

2. система диагностики технического состояния узлов, механизмов и инструментов,

3. управление качеством обработки.

Наличие большого количества разнообразных механизмов и различные режимы их функционирования требуют использования ЧПУ и сложного программно-математического обеспечения. В целом станок получается дорогостоящим, наладка его может выполняться квалифицированным рабочим. Простои такого станка должны быть сокращены до минимума. Рациональная система его эксплуатации зависит от подбора номенклатуры обрабатываемых деталей, своевременного и качественного технического обслуживания.

Основной отличительной особенностью многоцелевых станков является возможность комплексной обработки деталей при обеспечении высокопроизводительного и точного выполнения процесса резания при различных видах работ (сверление, фрезерование, растачивание, точение, шлифование и т.д.).

Многоцелевые станки (МЦС) характеризуются высоким уровнем автоматизации цикла обработки вследствие применения устройств ЧПУ и автоматической смены инструментов и заготовок; высокой точностью, обусловленной повышенной жесткостью несущей системы и основных механизмов, оснащенных измерительными системами и устройствами термостабилизации, а также рациональной конструкцией узлов и механизмов; высокой производительностью за счет повышенной мощности; быстродействием при выполнении вспомогательных циклов и холостых ходов.

Гибкие производственные модули, построенные на базе многоцелевых станков, работают без постоянного присутствия оператора в условиях сравнительно частых переналадок на обработку различных деталей, а так же могут быть встроены в гибкие производственные системы. В условиях постоянного увеличения номенклатуры обрабатываемых деталей и сокращения цикла при замене выпускаемых изделий новыми возникла проблема обработки небольших и средних партий деталей с высокой производительностью (ранее характерной только для крупносерийного и массового производства) при обеспечении достаточной гибкости оборудования при переналадке.

Наиболее приспособленными для таких условий являются многоцелевые станки, отличающиеся высоким уровнем концентрации различных видов обработки. Задачи гибкого автоматизированного производства решаются с помощью многоцелевых станков, однако из-за их высокой стоимости, особенно в условиях, сравнительно быстрого морального старения, требуется, чтобы эти станки работали в несколько смен при минимальном обслуживающем персонале и рациональной организации производственного процесса. В средне- и крупносерийном машиностроительном производстве также могут использоваться гибкие производственные системы, состоящие из многоцелевых станков (иногда в сочетании с автоматическими, агрегатными и другими специализированными станками). Они объединяются едиными потоками материалов и информации и отличаются не только высокой производительностью и точностью обрабатываемых деталей, но и гибкостью в переналадке, высоким уровнем организации производства и возможностью работы в режиме "безлюдной" технологии.

Многоцелевые станки являются составными элементами (ячейками) ГПС, которые непосредственно осуществляют заданные технологические процессы. Важнейшим фактором, определяющим возможность эксплуатации многоцелевых станков в составе ГПС, является значительное повышение надежности их работы, при одновременном обеспечении качества изделий и достаточной длительности времени работы оборудования без обслуживающего персонала. Для этого необходимо контролировать работу механизмов станка, устройств управления, процесса обработки, принимать необходимые меры для поддержания работоспособности, причем все эти действия должны осуществляться с помощью автоматических средств.

Оснащенный дополнительными устройствами для возможности включения в состав ГПС многоцелевой станок принято называть гибким производственным модулем, что подчеркивает его роль как повторяющейся части более общей системы. ГПМ могут эксплуатироваться также автономно в условиях мелкосерийного производства с максимальным использованием их технологических возможностей и гибкости в переналадке. При автономном использовании ГПМ их часто называют гибкими производственными ячейками. В состав ГПМ, как правило, включаются многоцелевые станки наиболее высокого технического уровня. Высокая производительность таких станков обусловлена увеличением мощности главного привода, расширением диапазонов частот вращения шпинделя и рабочих подач, сокращением вспомогательного времени, повышением быстродействия работы всех узлов и механизмов станка, а также использованием многорезцовых наладок и многошпиндельных головок.

Высокая точность обработки и стабильность характеристик станков достигается улучшением характеристик трения и жесткости направляющих, повышением жесткости и точности исполнительных механизмов приводов подач, повышением точности измерительных систем и введением коррекции ошибок позиционирования с помощью электронных устройств, применением термосимметричных несущих систем станков, средств термостабилизации, интенсивного охлаждения и отвода стружки и т.д. Экономичность использования станков повышается в результате высокой производительности, гибкости и сокращения обслуживания, а также более рациональной компоновки станков и различных агрегатов электро- и гидрооборудования.

С экономической эффективностью использования станков тесно связаны социальные факторы. Необходимо поднять интеллектуальный уровень труда, так как малоквалифицированный, монотонный труд не привлекает рабочих с возросшим уровнем образования; первостепенным становится не только создание условий безопасности работы на станках, но и удовлетворение таких эргономических критериев, как оптимальное распределение функций между оператором и станком в системе «человек - машина», соответствие зоны обслуживания и органов управления психофизиологическим возможностям человека, нейтрализация таких вредных для здоровья человека производственных факторов, как шум, вибрация, пыль; создание комфортных условий работы, положительно влияющих на отношение человека к процессу и результатам труда.