2.1. Станкостроение и пути его развития

К началу ХХ века был сформирован станочный парк оборудования, включавший следующие основные виды станков:

• токарный – для обработки наружных и внутренних поверхностей вращения;

• токарно-карусельный – для обработки крупных деталей;

• лобовой токарный станок – для обработки плоских торцевых поверхностей;

• сверлильный – для обработки отверстий;

• горизонтально-расточной – для обработки длинных цилиндрических и полых изделий (орудийные стволы и гребные валы);

• строгальный – для обработки плоских и фасонных поверхностей;

• фрезерный – для обработки плоских, зубчатых, винтовых и фасонных поверхностей, а иногда и поверхностей вращения;

• шлифовальный – для шлифования наружных и внутренних цилиндрических поверхностей, а также плоскостей.

Специализация станков обеспечила возможность автоматизации производственных процессов и появление в 40-50-е гг. станков-автоматов.

Станки-автоматы все виды работ по изготовлению детали выполняют без участия человека с большой производительностью (количеством выпускаемых в единицу времени изделий). Управление работой такого станка осуществляется с помощью электронных устройств, которые дополнительно контролируют точность размеров детали, состояние режущего инструмента и производят в случае необходимости его замену.

Следует отметить, однако, что при смене вида выпускаемых изделий необходимо создавать и новую конструкцию станка-автомата, что может быть экономически оправдано только при очень большом количестве выпускаемых изделий в год. Стремление устранить этот недостаток привело к созданию в 60-70-е гг. агрегатных станков (созданных по принципу агрегатирования), собираемых из отдельных узлов станка. Это позволяет из стандартных агрегатов (станины, инструментальной головки, вертикальных стоек) компоновать станки для различных видов обработки изделий. Из агрегатных станков можно создавать поточные автоматические линии высокой производительности для обработки разнообразных изделий.

Наряду со специальными станками-автоматами и агрегатными станками в 70-80-е годы появились в промышленности многоцелевые станки с числовым программным управлением и большим набором (магазином) режущих инструментов. Такой станок способен производить различные виды обработки (фрезерование, точение, сверление) с высокой производительностью и быстро переналаживаться на выпуск новых изделий.

Следующим этапом в автоматизации производственных процессов является применение промышленных роботов, заменяющих человека при выполнении тяжелых (подъем грузов), вредных для здоровья (сварка, химико-термическая обработка, окраска изделий), утомительно-монотонных (установка и снятие заготовок со станка) работ. В последнее время многие станки оснащены встроенными в их конструкцию специальными роботами, выполняющими необходимые манипуляции по командам, поступающим от устройств ЧПУ.

Использование роботов в сочетании с автоматизированным оборудованием, транспортными системами и складами для хранения заготовок и инструментов позволяет создавать роботизированные технологические комплексы (РТК) с высокой производительностью и «гибкостью».

Принципиально новые возможности повышения эффективности машиностроительного производства открываются при организации гибкого автоматизированного участка или цеха. В этом случае несколько робототехнических комплексов объединены единой системой управления. Автоматизированная система управления распределяет работу между отдельными станками, направляя заготовки и осуществляя непрерывный учет загрузки станков. Роль регулятора производственного процесса (своеобразной «узловой станции», через которую проходит заготовка) играет гибкая автоматизированная транспортно-складская система. Робот-тележка доставляет заготовки на любой станок в любой заданной последовательности. Для временного хранения заготовок на участке механической обработки между линиями станков устанавливается склад в виде стеллажа с ячейками и специальным загрузочным роботом-штабелером. Роботы-штабелеры перемещаются по обеим сторонам стеллажа, забирая заготовки из нужных ячеек и передают их на робот-тележку.

Автоматизированная система инструментального обеспечения, располагая достаточным запасом инструментов, осуществляет своевременную замену отдельных затупившихся инструментов.

Большое значение для бесперебойной работы такого участка имеет система удаления стружки. Устройства этой системы должны не только отводить стружку из зоны обработки заготовок, но и тщательно очищать поверхности станка и приспособлений для закрепления заготовок.