3131

Перспективным в этом отношении будет использование экспертной системы учета, обработки сведений о техническом состоянии и выдачи подробных рекомендации по обслуживанию горячештамповочного комплекса.

Подобная система должна на основании имеющихся данных выдавать экспертные оценки вероятности выхода из строя какого-либо узла или детали, необходимости проведения и номенклатуре профилактических мероприятий и прочее.

На первом этапе система должна выдавать подробные печатные рекомендации по работе горячештамповочного комплекса, инициировать путем выдачи тревожных сообщений необходимые действия при определении достаточно высокой вероятности возникновения критической ситуации в работе горячештамповочного комплекса. В перспективе экспертная система должна автоматически связываться с необходимыми службами, ставить перед ними задачи по обслуживанию и ремонту горячештамповочного комплекса.

С развитием телекоммуникаций стало возможным через глобальную информационную сеть или с помощью прямого модемного соединения получать данные о работе технологического оборудования дистанционно. Разработка системы дистанционной диагностики может оказаться экономически эффективной, особенно при поставке небольшим заводам.

Используя эту систему, завод-изготовитель кузнечноштамповочного оборудования может осуществлять техническое сопровождение своего изделия на предприятиизаказчике.

Наличие детальной информации, статистических данных о работе подобного оборудования и при использовании системы дистанционного сопровождения позволит заводуизготовителю с минимальными затратами и в кратчайший срок провести комплексную диагностику, поиск причин и выработку мер по устранению неполадки.

100

В этом случае у завода-заказчика, эксплуатирующего горячештамповочный комплекс, отпадает необходимость содержать специальный высококвалифицированный обслуживающий персонал.

Вопросы для самоподготовки

1.Что такое гибкие производственные системы?

2.Какие задачи решает система диагностики кузнеч- но-штамповочных машин?

3.Для чего в системах диагностики кузнечноштамповочных машин используются программируемые логические контроллеры?

4.Применение каких систем является наиболее перспективным при обработке данных систем диагностики?

5.Как можно использовать глобальную информационную сеть в системах диагностики кузнечно-штамповочных машин?

101

ЛЕКЦИЯ № 9

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Теоретическиевопросы

9.1.Перспективы развития автоматических линий

9.2.Технологии 3D-печати и финишная обработка

9.1.Перспективы развития автоматических линий

В настоящее время в промышленности используется свыше 6000 автоматических линий для механической обработки деталей, что высвободило около 300 тыс. рабочих и дало экономию около 300 млн. руб.

Потребности в автоматических линиях растут, однако заводы станкостроения не обеспечивают нужды всех отраслей промышленности. Поэтому производством автоматических линий (в меньшем, чем в станкостроительной промышленности количестве) заняты и другие отрасли машино- и приборостроения. Некоторая часть потребных автоматических линий поступает за счет импорта из стран народной демократии и капиталистических стран. Многие заводы проектируют и изготовляют автоматические линии своими силами, используя для этой цели универсальные станки, станки, подвергнутые модернизации, и в меньшей степени специальные станки.

Применение автоматических линий в отечественной промышленности началось еще в предвоенные годы. Однако в то время количество действующих линий было невелико. Большое развитие автоматизация производства на базе автоматических линий получила в послевоенные годы и особенно за последнее десятилетие. К настоящему времени создана и продолжает развиваться производственная база по выпуску автоматических линий.

102

Научно-исследовательскими и. проектноконструкторскими организациями (ЭНИМС, СКБ1, СКБ6, НИИ тавтопром, НИИ тракторсельхозмаш, НИАТ и др.) проделана большая работа по созданию агрегатных станков, автоматов и полуавтоматов и автоматических линий.

Проводится разработка нормализованных узлов и исполнительных механизмов автоматических линий различного целевого назначения, созданы нормативные и руководящие технические материалы по расчету и конструированию автоматического оборудования. Накоплен большой опыт по конструированию, производству и эксплуатации автоматических линий.

К настоящему времени выполнены большие исследования отечественных и иностранных автоматических линий, позволившие выявить их недостатки и наметить пути дальнейшего совершенствования качеств этого оборудования. В частности, выявлено недостаточно эффективное использование автоматических линий на производстве, простои по разным причинам (некачественный режущий инструмент, некачественные заготовки, несовершенство отдельных устройств линии), которые еще велики. Примерно у одной трети действующих автоматических линий отношение коэффициента фактической загрузки к коэффициенту загрузки при проектировании составляет 0,80,95; у остальной части линий это отношение еще ниже.

Важные задачи дальнейшего развития автоматических линий — задачи повышения их производительности, точности и надежности работы. Новые линии должны создаваться в основном из нормализованных унифицированных узлов по принципу агрегатирования. Это позволит в значительной мере снизить себестоимость и сроки их изготовления, что в условиях технического прогресса чрезвычайно важно. Повышение надежности автоматических линий повысит их коэффициент использования во времени. В настоящее время достигают проектной производительности только путем интенсификации режимов резания.

103

Основная часть ранее изготовленных и эксплуатируемых в промышленности автоматических линий принадлежит к числу линий специального (одноцелевого) назначения.

Эти линии проектируются для обработки определённых деталей. При изменении конструкции и размеров детали они становятся непригодными для дальнейшего использования или требуют большей или меньшей реконструкции.

Линии подобного типа дают значительный техникоэкономический эффект, если обработке подвергается большое количество трудоемких и стабильных по конструкции деталей, а их производстве рассчитано на достаточно длительное время, превышающее допустимые сроки окупаемости больших капиталовложений на изготовление линий.

Примером таких деталей могут служить блоки цилиндров, картеры, станины, ступенчатые валы, зубчатые колеса, шатуны и другие детали в автотракторной и других отраслях промышленности с большой программой выпуска продукции. Объектом производства на этих линиях служат также простые по конструкции, но стандартные детали и изделия, выпускаемые в очень больших количествах (крепежные детали, газовая и водопроводная арматура, подшипники качения).

В данных случаях часто применяют комплексные автоматические линии, на которых выполняется технологический процесс получения заготовки и последующей механической обработки. Так, автоматическая линия для производства гаек, спроектированная СКБ6, состоит из автомата для высадки заготовок, трех гайконарезных автоматов, агрегата антикоррозионной обработки и контрольного автомата. В качестве исходного материала используется калиброванная проволока в бунтах. Производительность линии при изготовлении гаек М10 около 10000 шт. в смену.

Планомерно проводимая унификация и стандартизация изделий в отечественном машиностроении способствует специализации производства.

104

Ограничивая число типоразмеров изделий одного назначения минимальным ассортиментом наиболее совершенных образцов, стандартизация приводит к сужению номенклатуры изделий при значительном увеличении программы их выпуска. Это позволяет шире применять поточные методы работы и специальные автоматические линии для их производства.

Использование нормализованных узлов для компоновки автоматических линий специального назначения сокращает сроки и себестоимость их изготовления, а это в свою очередь расширяет область их использования в машиностроении. Ранее отмечалось, что основная масса продукции машиностроения производится серийно.

Применение автоматических линий специального назначения в данных условиях сильно ограничено. В этом случае используют переналаживаемые (многопредметные) автоматические линии.

На этих линиях обрабатывают несколько конструктивно и технологически подобных деталей, пропускаемых партиями через определенные промежутки времени. После окончания обработки партии деталей линию останавливают и переналаживают на обработку следующей партии.

Дальнейшее развитие привело к появлению линий из станков с программным управлением и линий, управляемых от ЭВМ. Эти новые разновидности автоматических линий способствуют созданию гибких средств автоматизации не только в серийном, где сокращаются простои оборудования на его переналадку, но и в поточно-массовом производстве, где появляются возможности расширения и изменения номенклатуры производимых изделий без изменения средств автоматизации.

105

9.2. Технологии 3D-печати и финишная обработка

В настоящее время 3D печать металлом рассматривается, как одна из наиболее перспективных технологий, которая в недалеком будущем может вытеснить современные методы прототипирования.

Исследователи усердно работают над тем, чтобы в ближайшее время принтеры, печатающие металлом, появились на строительных площадках, в металлургической промышленности и на пищевом производстве.

На данный момент существует всего несколько технологий, которые используются для печати металлом: лазерные 3D принтеры и струйные. Обе они подразумевают аккуратное и постепенное наслаивание «чернил» слой за слоем для построения заданной фигуры. Тем не менее, инженеры нашли сразу несколько способов, позволяющих вырастить твердый объект на платформе построения.

Селективное лазерное спекание

Технология SLS, также известная под названием Direct metal laser sintering, позволяет создавать металлические объекты из плавкого порошка – металлической глины. Впервые данный материал был показан в 1990 году в Японии. Тогда его использовали для лепки примитивных форм. В промышленности применять его стали лишь спустя десять лет после открытия.

Металлоглина изготавливается из смеси металлической стружки, органического связующего вещества и воды. При обжигании связующее вещество и вода выгорают, что превращает металлический порошок в монолитный объект.

Для обработки металлоглины SLS-принтеры используют лазер. Порошок наносится на поверхность платформы ровным слоем, после чего разглаживается специальным валиком. Затем лазерное излучение корректирует слой металлоглины так, как это запрограмированно в шаблоне.

106

Рис. 35. Пример отпечатанных изделий

Процесс повторяется раз за разом, пока фигура не приобретет нужные размеры. Печать проходит в специальной камере с бескислородной средой, в которой постоянно поддерживается высокая температура.

Электронно-лучевая плавка

Технология EBM по сути, практически не отличается от SLS/DMLS печати металлом. Единственное отличие элек- тро-лучевой плавки заключается в том, что вместо лазерного луча, металлоглина плавится при помощи направленных электроимпульсов.

Использование электронных пучков высокой мощности, действующих в вакууме, обеспечивает более высокую детализацию печатных объектов. Это объясняется тем, что корректировка электронного луча осуществляется не за счет

107

движения печатной головки, а с помощью манипуляции магнитными полями, то есть на гораздо более точном уровне.

Рис. 36. Промышленный 3D-принтер

Струйное моделирование методом наплавления

Технология FDM или fused deposition modeling ис-

пользуется преимущественно в принтерах, работающих с пластиком, воском и смолами.

Принцип работ устройств, использующих данную технологию достаточно прост: расплавленный материал выдавливается через экструдер на охлажденную платформу построения, где он застывает, слой за слоем формируя нужный объект. 3d печать из металла способом наплавления рассматривается как самый простой из доступных ныне методов печати металлом.

Несмотря на обилие «чернил», доступных в виде металлоглины (медь, сталь, железо, бронза, серебро и золото),

108

существующие FDM оборудование не способно печатать металлические объекты с высокой четкостью и детализацией.

Более подробно познакомиться и освоить технологию 3D-печати изделий любой сложности студенты кафедры «Автоматиизированное оборудование машиностроительного производства» ВГТУ смогут получить на следующей стадии обучения – в магистратуре.

Вопросы для самоподготовки

1.Какие направления развития автоматических линий существуют?

2.Какие задачи решаются при модернизации технологического металлообрабатывающего оборудования?

3.Что дает использование нормализованных узлов при проектировании металлообрабатывающего оборудования?

4.Какие существуют технологии 3D-печати?

5.Для чего используется электронно-лучевая плавка?

109