Автоматизация

Автоматизация - совокупность мероприятий по разработке
технологических процессов и созданию высокопроизводитель-ных автоматически действующих средств производства, осво-бождающих человека от всех работ, связанных с выполнением технологического процесса и оперативного управления им. В отличие от механизации, которая направлена на облегчение физического труда работника, автоматизация нацелена на сокращение (устранение) непосредственного участия человека в производственном процессе и ориентацию его на программи-рование и общий надзор над процессом.
Автоматизация может охватывать средства производства
(технологические машины), отдельные составляющие процес-сов изготовления (манипуляция предметами, их транспортиро-вание, складирование, контроль), а также процесс изготовле-ния.
Автоматизация может быть частичной и полной (или комплексной). Комплексная автоматизация, предполагает полную обработку изделия (от заготовки до готовой продукции), при этом кроме автоматизации непосредственно технологических процессов автоматизируются также все необходимые вспомогательные процессы и сводятся к минимуму функции обслуживания .

Иерархия уровней и средств автоматизации в различных видах производства
В зависимости от вида производства для осуществ-ления автоматизации требуются различные средства. В частности, если в условиях жесткой авто-матизации при массовом и крупносерийном произ-водстве обработка несложных деталей осуществляется на станке-автомате, например, деталей типа тел вращения, более сложных корпусных деталей — на однопозицион-ном или многопозиционном агрегатном станке, а еще более сложных деталей — на авто-матической линии, то в усло-виях гибкой автомати-зации при серийном, мелко-серийном и единичном производстве несложных деталей требуется станок с ЧПУ, более сложных — многооперационный станок, а еще более сложных — гибкая станочная (производственная) система.
Все способы автоматизации обработки металлов резанием можно разделить на два вида: жесткую и гибкую.

Жесткая автоматизация применяется исключительно в массовом и
крупносерийном производстве и базируется на применении специальных и
специализированных станков, с автоматическим и полуавтоматическим
управлением, где переналадка их на другой вид изделия требует больших
затрат времени. Автоматизация движения в таких станках осуществляется
механически, т.е. посредством различного рода кулачков, командоаппара-
тов, коноидов, шарниров и других кинематических элементов, задающих не
только величину, но и скорость перемещения рабочих органов. Недостатком таких станков является интенсивное изнашивание трущих-
ся поверхностей подобных кинематических элементов, что приводит к ухуд-
шению точности перемещений формообразующих узлов влекущей ухудше-
ние точности обработки деталей. Вместе с тем, несмотря на эти недостатки,
из-за высокой надежности и простоты они являются мощным средством
автоматизации.
Гибкая автоматизация применяется в серийном, мелкосерийном и
единичном производстве.
Гибкая автоматизация производства (ГАП) — это автоматизация,
обеспечивающая быстрое и легкое переоснащение (переналадку) и
смену программы работы средств производства в соответствии с
изменениями требований производства.

ГАП базируется на широком использовании станков с ЧПУ, обладающих большими технологическими возможностями и способностью быстрой переналадки
Структурная схема станка:
J0, J1 - входная и выходная информации; M0, М1 - заготовка и изделие; Э - энергия; 1, 2, 3, 4 - подсистемы соответственно управления, контроля, манипулирования, обработки
Подсистема управления на основе входной внешней информации (чертеж, маршрутная технология, управляющая программа) и дополнительной внутрен-ней информации от контрольных и измерительных устройств обеспечивает правильное функционирование всех остальных подсистем в соответствии с поставленной задачей.
Подсистема контроля обеспечивает контроль за функционированием всех подсистем и параметрами обработки детали.
Подсистема манипулирования обес-печивает загрузку и зажим заготовок, разжим, перемещение и разгрузку гото-вых изделий, смену режущих инструмен-тов, приспособлений и рабочих органов станка.
Подсистема обработки обеспечи-вает обработку детали.
Текущая информация о функционировании всех подсистем в процессе обработки заготовки, регистрируемая посредством соответствующих преобразователей (датчиков) подсистемы контроля . поступает в подсистему управления. Выходная информация содержит сведения о корректности работы всех подсистем и фактических параметрах качества обработанной детали.

Рабочий цикл станка как машины складывается из длительности рабочих tр и холостых tх ходов:
За время рабочего цикла станок выдает одну или несколько деталей, т. е. каждый механизм за цикл обработки одной детали, как правило, срабатывает один раз.
Если станок, кроме рабочих ходов, самостоятельно выполняет и холостые, то он считается автоматом или полуавтоматом.
Структурная схема механизмов автомата:
1 — питания, 2 — зажима; 3 — переключения; 4 — регулирования хода,
5 — контроля качества; 6 — контроля количества; 7 — прочие

Станком-автоматом называется самоуправляющаяся рабочая машина, которая при осуществлении заданного технологического процесса самостоятельно выпол-няет все рабочие и холостые движения цикла обработки и нуждается лишь в контроле за ее работой и наладке.
Станком-полуавтоматом называется рабочая машина, работающая в авто-матическом цикле, для повторения которого требуется вмешательство рабочего (загрузка заготовок и разгрузка деталей, пуск станка, реже ориентация изделий).
Станок с ЧПУ . также является станком-автоматом и отличается лишь способом преобразования информации.
Процесс преобразования информации в станке-автомате состоит в преобразо-вании дискретных сигналов, заданных конструкторской и технологической документацией, в непрерывные (аналоговые) сигналы системы управления. Ему присущи два основных недостатка: 1 — информация однозначно превращается из дискретной в аналоговую, реализуемую посредством кулачков, копиров и т.д,, что приводит к погрешностям при изготовлении и эксплуатации (вследствие изнашивания); 2 — необходимо изготовлять копиры, кулачки и т.п. и выполнять трудоемкую наладку.
Процесс преобразования информации в станках с ЧПУ — это преобразование дискретных сигналов в дискретные с вытекающими отсюда двумя основными достоинствами: 1 — возможность выполнения сложных движений за счет управления несколькими координатами; 2 — абстрактный и однозначный характер информации, что позволяет автоматизировать процесс программиро-вания с применением ЭВМ и автоматизировать в комплексе цепочку: проектиро-вание— программирование — производство.

Для комплексной обработки деталей различными видами инструментов применяются многооперационные станки, оснащенные системой ЧПУ, авто-матическими сменой и закреплением режущего инструмента и обеспечивающие обработку детали за один установ с различных сторон.
Создание гибких производственных систем (ГПС) на основе применения металлообрабатывающих станков с ЧПУ является главным направлением автоматизации машиностроения в условиях мелкосерийного производства.
Гибкая производственная система (ГПС) — это управляемая средствами
вычислительной техники совокупность технологического оборудования,
состоящая из разного сочетания ГПМ и(или) ГПЯ, автоматизированной
системы технической подготовки производства и системы обеспечения его
функционирования, обладающая возможностью автоматизированной
переналадки при изменении программы производства изделий, разновид-
ности которых ограничены технологическими возможностями оборудования.
Гибкий производственный модуль (ГПМ) — единица технологического
оборудования, автоматически осуществляющая технологические операции
в пределах ее технологических характеристик, способная работать автономно и в составе гибких производственных систем или ячеек.
В ГПМ входят устройства: ЧПУ, адаптивного управления, контроля и изме-
рения, а также диагностики.

Гибкая производственная ячейка (ГПЯ) — управляемая средствами
вычислительной техники совокупность нескольких ГПМ и систем обеспечения
функционирования, способная работать автономно и в составе ГПС при изготов-
лении изделий в пределах подготовленного запаса заготовок и инструмента.
В систему обеспечения функционирования ГПЯ входят:
автоматизированная система управления технологическим процессом;
автоматизированная система управления технологическим оборудованием;
Автоматизированная транспортно-складская система;
система автоматического контроля;
автоматизированная система инструментообеспечения;
автоматизированная система удаления отходов и др.
Используя ГПС, можно обеспечить:
гибкость выбора различных заготовок для обработки в течение определенного времени;
возможность добавления или удаления конкретной заготовки из разработанного ранее производственного задания на обработку деталей;
гибкость технологического маршрута, т.е. возможность замены станка для обработки конкретной детали, например в случае изменения производственного задания или отказа станка;
возможность быстрого внедрения в производство конструктив­ных изменений в обрабатываемых деталях;
возможность изменений в программе выпуска конкретных деталей;
возможность производства различных деталей в разных ГПС в рамках одного предприятия.

Цель и задачи дисциплины
«Технология обработки на станках с ЧПУ
Цель - освоение студентами теоретических знаний и приобретение практических навыков разработки технологических операций, выпол-няемых на станках с ЧПУ, кодирования информации и разработки управляющих программ.
При этом предполагается:
• сформировать системные представления об организации современного производства, как актуальной научно-технической и организационной задаче;
• сформировать представления об основных методах, средствах, направ-лениях и перспективах решения задачи автоматизации производства;
• раскрыть сущность современного производственного процесса как объекта автоматизации;
• сформировать устойчивые знания о теоретических основах, методах и средствах организации современного производства с элементами авто-матизации;
• изучить методы составления управляющих программ для обработки деталей на станках с ЧПУ;
• изучить стандартные технологические процессы обработки деталей на станках с ЧПУ.

3
Задачи изучения дисциплины
В результате изучения дисциплины будущий специалист должен:
знать оборудование и оснастку для механической обработки деталей;
знать современные системы ЧПУ,
- уметь разработать технологический процесс обработки детали, используя станки с ЧПУ;
- разработать управляющую программу;
- уметь оформить технологическую документацию

7.1. Литература
7.1.1. Основная литература
1. Гжиров Р.И., Серебреницкий П.П. Программирование обработки на станках с ЧПУ: Справочник - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1990-588с.
2. Дерябин АЛ. Программирование технологических процессов для стан­ков с ЧПУ: Учебное пособие для техникумов.- М.: Машиностроение, 1984.-224с.
3. Евгенев Г.В. Основы программирования обработки на станках с ЧПУ -М.: Машиностроение, 1983.-304с.
4. Каштальян И.А., Клевзович В.И. Обработка на станках с числовым программным управлением: Справочник - Мн.: Вышэйшая школа, 1989.— 271с.
5. Кузнецов Ю.И., Маслов А.Р., Байков А.Н. Оснастка для станков с ЧПУ: Справочник - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1990, 512с.
6. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 /Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машино­строение, 1985.-656с.
7. Шарин Ю.С. Технологическое обеспечение станков с ЧПУ. - М.: Машиностроение, 1986.-176с.
8. Шарин Ю.С. Обработка деталей на станках с ЧПУ. - М.: Машиностроение, 1983

7.1.2. Дополнительная литература
!. Гусев И.Т. и др. Устройства числового программного управления: Учеб. пособие для техн. вузов/И.Т. Гусев, В.Г. Елисеев, А.А. Маслов. - М.: Высш. шк, 1986.-296с.
2. Программное управление станками: Учебник для машиностроительных вузов / В.Л. Сосонкин, О.П. Михайлов, Ю.А. Павлов и др. Под ред. д-ра техн. наук, проф. Сосонкина. -М.: Машиностроение, 1981. - 398с.
3. Проектирование технологии: Учебник для студентов машинострои­тельных специальностей вузов / И.М. Баранчукова, А.А.Гусев, Ю.В. Крамаренко и др.: Машиностроение, 1990.- 416с.