1.2. Технический уровень мирового

машиностроительного производства

Технический уровень современного машиностроительного комплекса Западной Европы, США и Японии характеризуется интеграцией производственного процесса на базе широкого внедрения свободно переналаживаемого технологического оснащения /3/. Прогресс в металлообрабатывающем оборудовании характеризуется усилением развития управляющих устройств, в первую очередь ЧПУ, которыми в Японии и Западной Европе оснащено до 80 %, а в США - 23 % эксплуатируемых станков.

Повышение сложности выпускаемых изделий и требования к ним приводят к необходимости усложнения станочного оборудования. Это особенно хорошо видно на тенденциях развития станочного оборудования в Японии и Западной Европе. В группе токарных станков увеличивается количество одно- и двухшпиндельных токарных центров, способных за один установ выполнить наружное и внутреннее точение, фрезерование, внецентровое сверление. Такие станки обычно содержат два суппорта или две револьверные головки с неподвижными и вращающимися сверлильными и фрезерными инструментами. Станки предусматривают возможность смены инструментов, установки их вершин в новое положение, контроля стойкости инструмента. В некоторых станках предусматриваются управляющие ЧПУ расширенных возможностей с использованием интерактивной графики, обеспечивающей обработку детали непосредственно с чертежей. На некоторых-токарных центрах предусмотрена интерактивная графическая функция, при которой достаточно ввести в управляющую ЧПУ наименование обрабатываемого материала и размеры детали, чтобы эта функция обеспечила определение оптимальных режимов резания, а также последовательность обработки.

Специалисты считают, что в ближайшем будущем обслуживание станочного оборудования будет проводиться с помощью космических спутников. Ожидается, что при существующих темпах развития программно-математического обеспечения (ПМО) через 5-10 лет возможно объединение проектирования детали с одновременной подготовкой управляющих программ.

Наиболее интенсивно в мировом машиностроительном комплексе развиваются многоцелевые станки. Наличие автоматической смены инструментов и спутников, инструментальных магазинов с широким выбором инструментов, наклонных и поворотных столов, совершенные системы управляющих ЧПУ с развитым ПМО позволяют на станках этого типа выполнять практически полную обработку деталей. Постепенно многоцелевые станки интегрируют в ГПС. Считается, что среднегодовой обобщенный объем производства, при котором окупается применение многоцелевого станка, составляет 250-500 тыс. деталей.

Интересен прогноз специалистов на уровень многоцелевого оборудования на 1995-99 гг. Они считают, что, в основном, станки этого типа будут работать в составе ГПС, которые объединят примерно шесть станков с поддержанием между ними диалоговой взаимосвязи. За счет применения композиционных материалов ожидается увеличение жесткости и снижение веса базовых деталей при одновременном повышении скоростей резания. Значительное место займут системы лазерного измерения и лазерного резания.

С многоцелевыми станками во многом сблизятся по своим функциям фрезерные станки. Их совершенствование происходит за счет оснащения контактными щупами, устройствами автоматической смены спутников и инструментов. Другим направлением развития этих станков является сочетание ручного управления и УЧПУ, Такие станки позволяют фрезеровать как линейные поверхности, так и с круговыми сечениями. Ряд фрезерных станков имеют дополнительные циклы фрезерования и редактирования управляющих программ. В состав этих программ входят такие подпрограммы, как фрезерование дуг, окружностей, углов, карманов и отверстий под болты. Для фрезерования деталей сложной геометрической формы в США созданы пятикоординатные станки с программированием в диалоговом режиме и сдвоенным дисплеем для ввода данных и графического высвечивания получаемых результатов.

Среди оборудования, предназначенного для сверления, число станков, оснащенных УЧПУ, значительно меньше по сравнению со станками фрезерной и токарной групп. Сверлильные станки в своем большинстве снабжены системами адаптивного управления, которые позволяют контролировать и изменять величину подачи, силу реза­ния и крутящий момент, выполнять сверление с периодическим вы­водом сверла, переключать на режим резьбонарезания, быстро удалять метчик из резьбового отверстия. Система адаптивного управления позволяет наиболее полно реализовать недавно разработанный и в настоящее время широко применяемый комбинированный метод сверления и резьбонарезания.

Следует отметить, что структура станочного парка в разви­тых машиностроительных регионах характеризуется широким распрост­ранением станков для абразивной обработки. Наряду с обычными шлифовальными станками как с ЧПУ, так и без него, значительное место находят высокопроизводительные шлифовальные комплексы, способные за один установ выполнять сложные операции и вести обработку, начиная от черновых операций и кончая чистовыми.

Одним из характерных признаков современной металлообработки является применение метода снятия полного припуска за один технологический переход. Такой подход реализует метод глубинного шлифования, который позволяет исключить некоторые предварительные операции (например, протягивание, фрезерование или закалку) и осуществлять чистовую обработку детали непосредственно из закаленной заготовки. Станки для выполнения глубинного шлифования имеют станины повышенной жесткости, шпиндели этих станков должны обеспечивать скорость шлифовального круга не менее 120 м/с и иметь мощный привод. Через шпиндель необходимо постоянно прокачивать охлажденную жидкость. Станки снабжены системой непрерывной правки кругов. Автоматизация шлифовальных станков происходит в направлении автоматизации смены шлифовальных кругов, правящих роликов, установки и снятия детали. Многие шлифовальные станки оснащены многошпиндельными шлифовальными системами, что позволяет выполнять комплексную обработку с минимальным количеством переустановов.

Расширилось применение программируемого, индексируемого закрепления заготовок, при котором оно выполняется вне зоны обработки с последующим поворотом стола на 180°, обработкой, выводом детали из зоны обработки и раскреплением. На шлифовальных станках различных типов устанавливают поворотные и наклонные столы, обеспечивающие шлифование многогранных и радиусных поверхностей, а также одновременную обработку заготовок с пяти сторон.

Автоматизация электроэрозионного оборудования позвляет все шире применять режим безлюдной технологии. Современные станки данного типа, часто интегрируемые в ГПС, могут работать без вмешательства обслуживающего персонала.

Таким образом, современный уровень мирового машиностроительного комплекса характеризуется ускоренным развитием автоматиза­ции, причем автоматизируется, в первую очередь, то оборудование, от которого посредством автоматизации при минимальном увеличении затрат можно добиться резкого повышения производительности труда. К таким станкам относятся, главным образом, токарные, многоцелевые, шлифовальные, электроэрозионные станки. Из них, при необходимости, комплектуются ГПС, работающие определённое время без вмешательства обслуживающего персонала /3/.

При автоматизации среднесерийного производства используют многоцелевые станки: токарные с ЧПУ, токарные центры, оснащенные двумя и более револьверными головками, сменными кулачками и портальными роботами. Все чаще эти станки интегрируют в ГПС.

В мелко- и среднесерийном производстве наблюдается тенденция к автоматизации отдельных станков, а в крупносерийном и массовом - к комплексной автоматизации.