Этапы развития и задачи возрождения станкостроения

В области машиностроения произошли технические и организационные изменения, связанные с внедрением новых, прогрессивных технологий обработки деталей. Особое значение для современного машиностроения имеет проблема автоматизации производства, в которой можно выделить три тенденции.

1. Широкое применение метода концентрации технологических операций при создании автоматизированного оборудования, что позволяет повысить производительность и сократить срок окупаемости затрат.
2. Использование агрегатно-модульного принципа (АМП) создания станков и автоматических линий, транспортных систем и другого оборудования, что позволяет унифицировать и стандартизировать отдельные агрегаты (модули) с целью создания на их базе конструкций специальных станков. В целом это сокращает сроки проектирования и изготовления станков, а также подготовки производства новых изделий.
3. Применение микропроцессорной техники для управления станками, оборудованием и технологическим процессом в целом. Применение средств вычислительной техники (ЭВМ) позволило создать гибкое автоматизированное производство (ГАП).

Сочетание этих тенденций обеспечивает высокую эффективность производства всех отраслей машиностроения. Особенностью современного производства является:

• частая смена изделий и их конструкции;
• увеличение количества изделий;
• возрастание требований к их качеству.

Все эти условия вызывают необходимость повышения степени автоматизации, точности, производительности и гибкости оборудования во всех типах производств — от мелкосерийного до массового. Главным условием при этом является обеспечение максимальной эффективности, за счет решения следующих проблем.

1. Повышение технологичности деталей.
2. Повышение точности изготовления заготовок (стабильность припуска и снижение трудоемкости обработки).
3. Создание станочных систем на агрегатно-модульном принципе.
4. Высокая концентрация операций (роторные линии, многооперационные станки).
5. Повышение надежности станочных систем и систем управления, созданных на базе надежных средств вычислительной техники (мини ЭВМ, программируемых контроллеров и т.д.).
6. Разработка и использование систем автоматизированного проектирования (САПР) конструктора и технолога, а также автоматизированных систем управления производством.

Для размерной обработки деталей основным видом технологического оборудования являются металлорежущие станки (МРС). Однако характер машиностроительного производства неоднороден, даже внутри отдельного предприятия, который может быть: мелкосерийным, серийным, крупносерийным и массовым. Каждое производство предъявляет свои требования и к оборудованию, в том числе и к металлорежущим станкам, что привело к созданию огромного парка станков, около 2,5 млн. единиц. Структура этого парка очень неоднородна и складывалась в зависимости от вида производства и в соответствии с требованиями к изменениям структуры технологического процесса изготовления деталей, его усовершенствования, на основании чего происходит и модернизация металлорежущих станков, с целью повышения точности, производительности и степени автоматизации:
1. Наиболее распространенным и изначально появившимся видом металлорежущего оборудования являются универсальные станки с ручным управлением. Этому оборудованию свойственно последовательное выполнение технологической операции различными инструментами, при этом циклом обработки и выполнением вспомогательных операций (установка заготовки, инструмента, режимов резания и т. д.) оператор выполняет вручную. Основными недостатками этих станков являются:

• низкая производительность;
• низкая стабильность точности и качества обработки;
• высокая квалификация оператора-станочника, так качественное выполнение всего цикла обработки зависит от него.

2. Областью применения этих станков является в основном единичное и мелкосерийное производство.2. Увеличение программы выпуска изделий, т.е. увеличение производительности металлорежущих станков, обусловило создание универсальных станков-автоматов и полуавтоматов.
Автомат — это станок, в котором все рабочие и вспомогательные циклы обработки выполняются автоматически (кроме наладки).
Полуавтомат — это станок, в котором весь цикл обработки выполняется автоматически, а загрузка заготовки и снятие готовой детали выполняются вручную. Отличительной особенностью этих станков является высокая производительность и стабильная точность обработки (один автомат по производительности заменяет до 20 универсальных станков).
Одним из недостатков этих станков является сложность переналадки на обработку другой детали, которая составляет по времени несколько часов, а подготовка к переналадке (разработка карт наладки, проектирование кулачков) — несколько дней, что определяет их использование в производстве, где не требуются частые переналадки, это, как правило, крупносерийное или массовое производства.
3. Повышение производительности при больших масштабах производства привело к созданию специализированных и специальных станков-автоматов. Специализированные станки предназначены для обработки небольшой группы однотипных деталей схожих по конфигурации, но отличающихся по размерам (кольца подшипников качения).
Специальные станки предназначены для обработки только одной детали (коленчатый вал компрессора).
Эти станки из-за специализации упрощены по конструкции, по структуре и имеют очень высокую производительность и используются в условиях крупносерийного и массового производств. Одним из недостатков этих станков являются очень низкая гибкость и при смене производства они становятся просто не нужными.
4. Учитывая этот недостаток, необходимо было создать станки, сохраняющие все положительные свойства предыдущих станков, но имеющие более широкие технологические возможности за счет унификации узлов (агрегатов) — агрегатных станков. В этих станках за счет различных комбинаций агрегатов можно создавать высокопроизводительные станки-автоматы самого различного технологического назначения.
5. Агрегатные, специальные и универсальные станки-автоматы, расположенные в соответствии с технологией обработки деталей сложных и трудоемких в изготовлении, образуют автоматические линии (АЛ), в которых кроме металлорежущих станков используются автоматические устройства транспортирования, загрузки заготовок и выгрузки деталей. Внедрение автоматических линий позволяет:

• сократить производственную площадь в 1,5…2 раза;
• значительно снизить себестоимость продукции;
• сократить длительность производственного цикла;
• повысить качество выпускаемой продукции; повысить культуру производства.

Недостатками автоматических линий являются:

• высокая трудоемкость переналадки;
• простои линии из-за неполадок оборудования, входящего в ее состав.

6. Для автоматизации мелкосерийного и серийного производств и повышения их гибкости используются групповые технологии с использованием в них станков с числовым программным управлением (ЧПУ) и станочных комплексов с ЧПУ.
Управление этими станками осуществляется устройством, программа для которого задается в числовой форме, простота подготовки которой обеспечило мобильность переналадки станка на обработку другой детали. С совершенствованием вычислительных средств на базе микро-ЭВМ и микропроцессоров появилась возможность создания многоцелевых станков. Эти станки обеспечивают обработку детали без переустановки и предназначены для выполнения различных операций (расточка, фрезерование, сверление и т.д.), что значительно повышает точность обработки и снижает вспомогательное время.
7. С целью повышения производительности и создания более эффективного производства создаются гибкие производственные системы (ГПС), представляющие собой совокупность станков с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, производственных модулей, технологического оборудования и систем обеспечения для работы в автоматическом режиме. Любая ГПС обладает свойством автоматизированной переналадки, при производстве изделий произвольной номенклатуры. В зависимости от размера партии N и номенклатуры деталей m можно отметить области эффективного применения станков и станочных комплексов (см. рис. 1.3). 

 Задачи возрождения станкостроения