Гибкие производственные системы в структуре парка металлорежущего оборудования

Анализ тенденций развития мирового машиностроительного производства показывает, что в большинстве промышленно развитых странах продолжают создаваться и развиваться гибкие производственные системы (ГПС) на основе управления от ЭВМ с различными уровнями интеграции. Что следует понимать под ГПС? Для от­вета на этот вопрос необходимо уточнить ряд понятий и определений, относящихся к производственным единицам, входящим в состав ГПС.

Технологические единицы, входящие в состав ГПС, подробно изучаются на курсах в дисциплинах "Металлорежущие стан­ки", "Технология машиностроения", "Технология ГПС". Здесь же мы остановимся только на общих представлениях об оборудовании.

МРС с РУ - универсальный металлорежущий станок любой тех­нологической группы, управляемый всеми технологическими перехо­дами вручную оператором

МРС с ЧПУ - металлорежущий станок любой технологической группы, у которого все основные и вспомогательные технологические переходы выполняются от системы ЧПУ. За оператором сохраняются функции ввода программы в ЧПУ, ручная загрузка и выгрузка инст­румента, загрузка заготовки и снятие готовой детали, профилактиче­ский осмотр МРС.

МРС с ЧПУ и АСИ (автоматическая система смены инструмента) - металлорежущий станок любой технологической группы с автома­тической системой загрузки инструмента из магазина в шпиндель станка и обратно, у которого все основные и вспомогательные техно­логические переходы выполняются от системы ЧПУ. За оператором сохраняются функции ввода программы в ЧПУ, ручная загрузка заго­товки, выгрузка готовой детали, профилактический осмотр МРС.

ГПМ - гибкий производственный модуль, в состав которого вхо­дит МРС с ЧПУ и системы АСИ и АСЗ (автоматическая смена заго­товки). Оператор выполняет функции загрузки магазинов инструмен­тов и деталей. ГПМ может автономно работать несколько смен, в зависимости от заказа на изготовление партии деталей, часто - много­номенклатурной.

ГПС - гибкая производственная система - состоящая из несколь­ких ГПМ различного технологического назначения, работающая в ав­томатическом режиме практически без вмешательства оператора. В состав ГПС могут входить и некоторые специфические МРС с РУ, ко­торые необходимые для полного завершения технологического цикла изготовления деталей.

В табл.4 показаны технологические переходы, которые выполняются вручную (обозначенные буквой Р) и автомати­чески (обозначенные буквой А), для рассмотренных выше технологи­ческих единиц. Таким образом, под ГПС понимается комплексная производственная единица, функционирование которой осуществляется с помо­щью многоуровневой системы управления.

Таблица 4

Обозначения: Р - ручное управление; А - автоматическое управление

При этом обеспечивается целенаправленное изменение программы функционирования, как со­ставляющих компонентов, так и ГПС в целом в соответствии с задан­ными условиями и оптимальными скоростями ее работы. Это позво­ляет осуществлять перестройку технологии обработки деталей при смене объектов производства за кратчайшее время.

Очевидные производственные выгоды применения ГПС многие объясняют готовность потребителей инвестировать значительные средства на изготовление подобных комплексных производственных систем, которые могут различаться в зависимости от номенклатуры и объема выпуска предприятия. Отмечается увеличение спроса на ГПС по специальным заказам не только крупных предприятий, но и сред­них. Несмотря, на ряд имеющихся сомнений по прогнозированию развития машиностроения, путь к созданию ГПС просле­живается довольно четко. Причем гибкое производство с интегриро­ванной автоматизацией на базе средств вычислительной техники сохраняет за собой ведущую роль. Необходимо помнить, что гибкие производства – весьма дорогостоящие системы. Их надо применять только там, где это целесообразно. Они необходимы далеко не всегда. Все зависит от характера производства и масштаба выпуска изделий. Широкое применение МРС с ЧПУ, МРС с ЧПУ и АСИ, ГПМ не утрачивает своего значения и на сегодняшний день. Однако очень перспективен переход на многоцелевые станки.

Многоцелевые станки (МЦС) - это обрабатывающие центры являются высокоавтоматизированными станками с ЧПУ, имеющие инструментальный магазин большой емкости, а также устройство автоматической смены инструмента в шпинделе и осуществляющий при одной установке заготовки механическую обработку большого числа поверхностей различными способами (фрезерование, сверление, точение). Это, как правило, фрезерно-сверлильно-расточные станки с большим числом координатных перемещений. На таких станках осуществляется автоматическое перемещение заготовки вдоль 3-х координатных осей и ее вращение вокруг оси поворотного стола.

Иногда МЦС снабжаются глобусным столом, имеющим не только вертикальную, но и горизонтальную ось поворота, что позволяет осуществить обработку корпусных деталей с разных сторон при одном креплении. Они могут быть с одним шпинделем, где инструменты размещаются в магазине и автоматически заменяются в шпинделе или с револьверными 5-ти шпиндельными и 8-ми шпиндельными головками.

Программное управление всеми движениями рабочих органов станка и автоматическая смена инструмента при большом числе программируемых координат позволяет осуществить в автоматическом цикле обработку самых сложных деталей с одного закрепления со всех сторон кроме поверхностей, по которым производится базирование и закрепление заготовки. Это способствует достижение наивысшей точности взаимного расположения обработанных поверхностей. Стабильность размеров деталей, получаемых на МЦС, сокращает число контрольных операций на 50-70%. Вручную только устанавливается и закрепляется заготовка, а также снимается готовая деталь.