Особенность современного производства характеризуется словом «гибкость», означающим легкую приспособляемость производства к требованиям потребителей и постоянно растущим запросам населения.
В любом виде производства при смене выпускаемой продукции желательно как можно быстрее и дешевле перестраивать технологию. Это наилучшим образом позволяют делать гибкие производственные системы (ГПС). Гибкая производственная система представляет собой сложный комплекс, объединяющий работы основного технологического оборудования (станки с ЧПУ, разметочные и контрольно-измерительные машины, установки термообработки изделий и т. п.); вспомогательного оборудования (моечные машины, маркировочное оборудование и т. п.); автоматизированной транспортно-складской системы (АТСС), состоящей из склада, накопителей и транспорта. Четкое взаимодействие всех элементов ГПС при полной их загрузке с ритмичным изготовлением продукции возможно только при автоматизированной системе управления (АСУ) комплексом на базе числового управления.
АСУ гибкой производственной системы на уровне цеха или завода представляет собой пять подсистем:
- автоматизированная система управления предприятием (АСУП). Комплекс фундаментальных задач, решаемых в рамках АСУП, включает в себя: оперативное управление самим производством; управление технической подготовкой производства; технико-экономическое планирование; управление материально-техническим снабжением; управление реализацией и сбытом продукции; управление качеством продукции; управление финансовым обеспечением и т.д.;
- автоматизированная система научных исследований (АСНИ). В рамках крупных гибких производственных систем и при ее проектировании АСНИ необходима для разработки типовых решений по проектированию ГПС, разработки типовых решений по проектированию изделий конкретного предприятия и для разработки банков данных конкретных предприятий по оборудованию, инструменту, оснастке и типовым элементам изделий предприятия;
- система автоматизированного проектирования (САПР). На предприятиях, где стремятся к полной автоматизации процесса от проектирования изделия до упаковки готовой продукции, на первом этапе широко используется САПР изделия. САПР изделия представляет собой автоматическое проектирование нового изделия на базе заранее разработанных типовых решений по элементам изделия и алгоритма формирования этих решений в изделии в зависимости от изменения технических требований к нему;
автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП) включает в себя полный комплекс задач по технологической подготовке к производству нового изделия; - автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП) включает в себя контроль всех изделий, проходящих через систему, анализ припусков на обработку, оптимизацию технологического маршрута и загрузки станков, прямое цифровое управление измерениями и точным шлифованием, контроль состояния инструмента, обработку данных измерений и формирование паспорта изделий, хранение и передачу управляющих программ на станки, диагностирование состояния оборудования и управление системой в аварийных ситуациях и т. п.
На современных машиностроительных заводах широко используется высоко автоматизированные станки с числовым программным управлением (ЧПУ). С помощью программного управления на базе электроники оператор используя многооперационные станки с ЧПУ может обрабатывать сложные по форме корпусные детали, при этом обеспечивается высокая точность и качество поверхности изделия.
Гораздо труднее обрабатывать корпусные детали на станках с ручным управлением. Вначале рассмотрим как производится обработка деталей на этих станках. Перед началом работ технологи разрабатывают маршрутную технологию, определяют очередность операций и требуемый инструмент. Станочник получает по наряду чертеж детали и маршрутную технологию, знакомится с ними, изучает очередность операций. Затем в раздаточной кладовой получает необходимый инструмент. Теперь рабочий должен определить как лучше установить и закрепить деталь. В процессе обработки детали рабочий соблюдает последовательность обработки и режимы резания в соответствии с маршрутной технологии. Станочник в ручную при помощи маховичка подводит режущий инструмент до касания его с обрабатываемой поверхностью, затем делает перемещение по лимбу на глубину резания и производит обработку детали. Время от времени станок необходимо останавливать и с помощью штангенциркуля, микрометра и другого инструмента замерять точность обработки плоскости, уступов и отверстий.
На универсальных станках при ручных операциях: подводе инструментах детали перемещение узлов станка, замере основных размеров качество обработки в основном зависит от квалификации станочника.
Преимущества станков с ЧПУ перед универсальным оборудованием
В отделе главного технолога разрабатывают маршрутную операционную технологию и управляющие программы в которых технологические команды переведены на машинный язык.
Программа представляет собой совокупность элементарных команд, технологических перемещений записанных на программоносителе. Проследим за последовательностью операций обработки деталей на станке с ЧПУ.
Оператор руководствуясь картой наладки устанавливает деталь в приспособлении, вводит коррекцию на инструмент и включает станок. Затем стол-спутник с приспособлением подается в зону резания, автоматически берется нужный инструмент и начинается обработка детали. Таким образом обрабатываются плоскости, пазы сложной формы, уступы, отверстия и нарезается резьба.
Роль операторы в этом случае сводится к наблюдению за работой станка и электронного управления, всю основную работу по перемещению деталей и назначению режимов обработки осуществляет автоматика.
На станках с ЧПУ перемещение узлов и режимы обработки деталей осуществляется автоматически с помощью электронной системы управления и датчиков встроенных станок. Контроль качества обработки детали также происходит автоматически.
Сравним работу двух станков универсального и станка с ЧПУ
На станке с ЧПУ она намного производительнее. Это достигается за счет сокращения вспомогательного времени и автоматизации всего процесса обработки детали
Меняется характер труда оператора, который освобождается от тяжелых и монотонных работ, но теперь он должен уметь работать с автоматическими приборами системой ЧПУ, читать и корректировать управляющие программы. Все это в значительной степени интеллектуализирует его труд.
Работа гибких производственных систем
Гибкие производственные системы (ГПС) принципиально новые системы организации производства основанные на широком использовании программирования и высокоавтоматизированного и быстропереналаживаемого и надежного оборудования.
ГПС включает в себя: станки с ЧПУ, роботы, автоматизированный транспорт, накопители. Управляется ГПС при помощи автоматизированных систем управления.
Сегодня гибкие производственные системы работают на многих крупных промышленных предприятиях на которых станки с программным управлением соединены в один автоматизированный участок. Подачу деталей в рабочую зону станка производится автоматически из накопителей или склада. Также автоматически подается и инструмент. Все эти функции выполняются согласно разработанной программе.
Рассмотрим сверлильный модуль, который может функционировать самостоятельно и может также встраиваться в гибкую производственную систему. Модуль состоит из двух станков соединенных системой транспортирования спутников, загрузочного портального робота с двумя конвейерами, системы управления, электрошкафов и сменных сверлильных головок.
Рассмотрим цикл его работы. Робот берет сориентированные заготовки с конвейера и устанавливает в приспособлении спутник, затем спутник с заготовками поступает на обработку на первый станок. После окончания обработки на первом станке спутник с деталями транспортируется на второй станок. Обработанная деталь идет на позицию загрузки-выгрузки деталей при помощи портального робота. Внедрение станков с числовым программным управлением, промышленных роботов и гибких производственных систем является основным направлением автоматизации промышленного производства.
