Пути автоматизации

Производительность машин и труда поз­воляет количественно связывать экономические критерии: рост произ­водительности общественного труда, сроки окупаемости и другие показатели с конкретными технико-экономическими показателями работы машин — их производительностью и надежностью в работе, стоимостью и экономичностью в эксплуатации, сроками службы и сроками проектирования и т. д. Это позволяет анализировать влия­ние различных факторов на производительность труда и не только оценивать конкретные технические решения, но и намечать наиболее эффективные пути повышения производительности труда, а следова­тельно, наиболее эффективные направления технического прогресса, пути автоматизации.

Автоматизация как основное направление технического прогресса связана с улучшением тех или иных технических характеристик, что сопровождается ростом производительности труда. Однако улучшение различных технико-экономических показателей оказывает неодина­ковое влияние на производительность общественного труда. Коли­чественный анализ производительности тру­да позволяет указать следующие основные пути повышения произ­водительности труда при автоматизации производственных процессов.

Первый путь — уменьшение затрат живого труда за счет сокращения числа рабочих, непосредственно занятых в процессе производства. Оно достигается благодаря совершенствованию средств производства и управления, изменению организации труда и т. д., когда один рабочий получает возможность обслуживать одно­временно несколько машин или благодаря внедрению вычислитель­ной техники и иных современных средств выполнять работу, которую раньше выполняли при обслуживании системы машин е человек.

Реализацию пути можно иллюстрировать следующим образом: за базу принята поточная линия, скомпонованная из станков, обслу­живаемых операторами. На первых стадиях автоматиза­ции станки поточной линии оснащаются автоматическими загрузочно-разгрузочными устройствами, тем самым позиции переводятся из полуавтоматического режима работы в автоматический. Дальнейшая автоматизация связана с установкой автоматических транспортных механизмов для связи станков линии. Управление всем комплексом механизмов и узлов линии в соответствии с циклограм­мой осуществляется системой управления.

Таким образом, оснащение станков поточной линии автооперато­рами, введение автоматических транспортных устройств и системы управления позволяет создать автоматическую линию. Такой путь автоматизации является одним из самых распространенных, так как позволяет использовать существующий парк машин, расширяя фронт автоматизации, сократить количество рабочих при обслужи­вании станков.

Вместе с тем такой путь автоматизации имеет огра­ниченные возможности повышения производительности труда, так как при сохранении данного уровня производительности оборудования экономия живого труда имеет тенденцию к убыванию.

Второй путь повышения производительности труда — сокра­щение затрат прошлого труда за счет снижения стоимости средств производства. Этот путь связан с совершенствованием технологии производства самих средств производства, стандарти­зацией и унификацией механизмов, узлов и деталей машин, обеспечи­вающих снижение их себестоимости. Для этого пути характерно раз­витие агрегатного станкостроения, поточных методов производства новых машин, а также унифицированных средств автоматизации. Важнейшей задачей является создание универсаль­ных встраиваемых станков, пригодных как для самостоятельной экс­плуатации, так и для встраивания в автоматические линии. Такие станки в большом количестве могут использоваться в автоматических линиях различного технологического назначения, что позволяет наладить их выпуск в больших масштабах, применяя поточные методы производства, создавая стабильные конструкции, надежные в эксплуа­тации.

Если на первых этапах автоматизации унифицированными элемен­тами являлись узлы и механизмы, из которых компонуются станки раз­личного технологического назначения, то теперь элементами компоновки служат уже встраиваемые станки и унифицированные транс­портные средства, что позволяет создавать автоматические линии с меньшими затратами в кратчайшие сроки. Унификация и стандарти­зация оборудования позволяет не только уменьшить стоимость обо­рудования, но и значительно сократить сроки его проектирования и освоения и тем самым повысить производительность общественного труда.

Третий путь повышения производительности труда — сокра­щение затрат живого и прошлого труда за счет повышения производи­тельности средств производства, а следовательно, сокращения трудо­вых затрат на единицу изделия. Это достигается путем разработки новых прогрессивных технологических процессов и созда­ния высокопроизводительных средств производства.

В истории техники известно немало примеров, когда уровень существующего производства исчерпывал свои возможности, и это неизбежно вызывало появление новых методов производства, новой технологии и новых высокопроизводительных средств производства.

Коренная ломка старых, привычных методов производства, рож­дение и развитие новых прогрессивных технологических процессов и высокопроизводительных средств производства — радикальный путь повышения производительности труда.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ И

ПРОГРЕССИВНОСТЬ НОВОЙ ТЕХНИКИ

Лучшие варианты проектируемых машин, автоматических линий, цехов обоснованием целесообразного уровня автоматизации, определяется путем различных инженерных решений. Современные технические науки являются фундаментом при проекти­ровании машин и определении их параметров на основе расчетов: кинематических, прочностных, динамических, на виброустойчивость, долговечность, надежность и др. Однако при этом еще неизвестно, насколько данная выбранная или проектируемая машина экономиче­ски будет эффективной. Машина, удовлетворяющая всем техническим требованиям, может оказаться не эффективной и не прогрессивной, так как конструктивная сложность и затраты на ее создание даже при минимуме эксплуатационных затрат не обеспечат требуемого уровня экономии труда за срок ее службы по сравнению с существую­щей техникой.

Методы определения экономической эффективности капитальных вложений в условиях социалистического способа производства явля­ются «точнейшими весами», позволяющими строго взвешивать и без­ошибочно определять экономически эффективные и прогрессивные варианты решений.

Технический прогресс и экономическая эффективность производ­ства — это две неразрывно связанные взаимообусловливающие проб­лемы, которые не могут быть решены изолированно, обособленно друг от друга. Успешное их решение является результатом поиска техни­ческих и экономических наук.

Важнейшим критерием экономической эффективности капитало­вложений в социалистическом обществе является рост производитель­ности труда, достигаемый в результате внедрения новой техники.

Расчеты сравнительной экономической эффективности капи­тальных вложений применяются при сопоставлении различных вари­антов хозяйственных и технических решений, размещения предприя­тий и их комплексов, при решении задач по выбору взаимозаменяемой продукции, внедрению новых видов техники и т. д.

Целью инженерных методов сравнительной оценки экономиче­ской эффективности и прогрессивности новой техники является не только подсчет чисто экономических показателей, а выбор таких параметров проектируемых машин, которые являются экономически оптимальными и обеспечивают наибольший экономический эффект внедрения новой техники.

Математической основой инженерных методов оценки экономиче­ской эффективности капитальных вложений являются аналитические зависимости, выражающие критерии экономической эффективности как через денежные величины, так и непосредственно через технико-экономические показатели сравниваемых вариантов новой техники.

Научной основой инженерных методов оценки экономической эф­фективности и прогрессивности новой техники является теория произ­водительности машин и труда.

При решении инженерных задач расчета, проектирования и экс­плуатации новой техники с позиций экономической эффективности основу расчета и оценки составляет сравнение показателей двух или более вариантов технических решений, один из которых принимается за исходный, базовый. Необходимым является не оценка абсолютных экономических показателей по величине, что составляет самостоя­тельную задачу конкретной экономики, а прежде всего достоверный Выбор наилучшего варианта из числа конкурирующих технических решений. Поэтому все расчеты, связанные с оценкой экономической эффективности, являются сравнительными, а применяемые критерии экономической эффективности лишь определяют характер экономической выгодности сравниваемых вариантов. В основу расчетов экономической эффективности капиталовло­жений и новой техники положено сравнение для технически возмож­ной вариантов величины капитальных затрат годовых эксплуата­ционных затрат или себестоимости выпускаемой продукции, которые принято выражать в денежной форме.

При выборе вариантов технических решений по критериям эконо­мической эффективности в качестве базового, исходного, варианта принимается обычно наиболее дешевый и технически менее совер­шенный вариант, который служит как бы гирей, по отношению к ко­торому оцениваются остальные кон­курирующие варианты. Поэтому при оценке целесообразной степени авто­матизации в качестве исходного ва­рианта целесообразно выбирать стан­ки, поточные линии, действующее оборудование, а в качестве конку­рирующих — полуавтоматы, автома­ты, автоматические линии.

Обычно такой базовый вариант характеризуется минимальными тех­нологически необходимыми капиталь­ными затратами, без вло­жения которых само производство явля­ется либо невозможным, либо явно бессмысленным.

Так как в условиях экономики создание произ­водственных мощностей для выпуска той или иной продукции опре­деляется не конъюнктурой, а народнохозяйственной потребностью и является плановым, вопрос о целесообразности или нецелесообразности минимальных капиталовложений обычно не возникает. В случае необходимости такая оценка может быть сделана путем сопо­ставления этих капиталовложений с годовой прибылью от их вложе­ния за счет разности между ценой выпущенной продукции и себестои­мостью ее изготовления. С понятием экономической эффективности новой техники тесно связано понятие о ее прогрессивности. Прогрессивность новой техники определяется соответствием ее главному целевому назначению

В нашем обществе главным целевым назначением новой техники является повышение производительности и облегчение ус­ловий труда. При этом прогрессивной является не всякая техника, обеспечивающая рост производительности труда, а только такая, которая соответствует научно обоснованным заданным темпам его повышения и при этом облегчает труд человека. На основе сложивших­ся представлений критерий прогрессивности новой техники отражает следующие показатели:

1.рост производительности общественного труда;

2.постоянный рост требований к новой технике на основе объек­тивных законов развития производительных сил. Чем позже вводится в эксплуатацию новая машина, тем менее она прогрессивна при тех же технических характери­стиках;

3.фактор времени. Любая самая совершенная конструкция сегодняшнего дня, если сроки ее проектирования и освоения затягиваются, неизбежно оказы­вается морально устаревшей при проектировании. Любая прогрес­сивная техника в процессе эк­сплуатации не может оставаться прогрессивной вечно и морально стареет;

4.высокую эффективность капиталовложений на создание и внедрение новой техники.

Реальная экономическая эффективность новой техники часто оп­ределяется факторами, несвязанными с ее техническим совершенством, например недостаточным использованием по производительности, затянувшимися сроками ввода в эксплуатацию, низким уровнем обслуживания и т. д. В результате самая совершенная и прогрессив­ная новая техника в каких-то условиях производства может оказаться экономически неэффективной. Поэтому прогрессивность новой техники оценивается независимо от возможных организационных неувязок, при полном использовании заложенных в ней возможностей. При соблюдении этих условий прогрессивная новая техника должна обязательно иметь высокую экономическую эффективность.

Критерием прогрессивности новой техники является соответствие фактических темпов роста производительности труда плановым, которые должны быть научно обоснованными, прогнозируемыми. Имея единое начало отсчета по времени, на одном графике можно сравнивать фактические и плановые темпы роста производительности труда исходя из единой основы — достигнутого уровня. При этом фактические темпы роста производительности труда при длительных сроках службы постепенно снижаются, Следовательно, как бы ни были высоки фактические темпы роста производительности труда, они неизбежно оказываются ниже плановых.

ИНЖЕНЕРНЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА И ОЦЕНКИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ

ЭФФЕКТИВНОСТИ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА

При проектировании машин существует четкое различие проект­ных и поверочных расчетов по времени и методике выполнения.

Проектные расчеты выполняют на различных стадиях создания машин; их основная задача — правильный выбор числовых значений технологических, конструктивных, структурных и других параметров машины исходя из обеспечения ее заданных выходных параметров. Проектные расчеты позволяют решать исходя из заданных техно­логических, кинематических, прочностных и других характеристик те задачи расчета и конструирования, которые нельзя не решать в процессе создания машины.

Поверочные расчеты выполняются тогда, когда все необходимые параметры машин уже выбраны и необходимо лишь про­верить, отвечают ли они заданной целевой функции, правильно ли сделан их выбор. Так, поверочные расчеты на прочность позволяют оценить соответствие в спроектированной конструкции внутренних напряжений допустимым, вращение шпинделя с нужной частотой, перемещение суппорта с заданной величиной подачи и т. д.

Таким образом, проектные и поверочные расчеты принципиально различны прежде всего по входным и выходным параметрам расчетов. В проектных расчетах входными параметрами являются детермини­рованные значения целевой функции, выходными — конкретные характеристики проектируемых машин. В поверочных расчетах, наоборот, входными параметрами являются конкретные ха­рактеристики уже спроектированных машин, выходными — значения целевой функции, которые сравниваются при этом с нормированными. Разумеется, принципиально различными являются и математические расчетные зависимости. В простейших благоприятных случаях это могут быть одни и те же математические модели взаимосвязи, решае­мые в прямом и обратном направлениях, когда функция становится аргументом и наоборот.

Это полностью относится и к технико-экономическим расчетам при проектировании и эксплуатации автоматизированного оборудо­вания. По существу, критерий заданной экономической эффективности машин эквивалентен критериям обеспечения заданных прочностных, кинематических и других характеристик.

Различие заключается лишь в том, что по прочностным, кинема­тическим, динамическим критериям выбираются параметры главным образом элементов систем — механизмов и устройств для выполнения рабочих и холостых ходов, привода и управления. По экономическим критериям решаются прежде всего задачи синтеза, выбора принци­пиальных решений технических систем в целом — их структуры, кон­структивной компоновки и т. д. Поэтому инженерные ме­тоды расчета и оценки экономической эффек­тивности новой техники — это методы расчета. И конструирования машин и систем машин, выбора их технологических, конструктив­ных, структурных параметров по экономиче­ским критериям.

Согласно общим принципам методологии выполнения инженерных расчетов при создании машин проектные технико-экономические ра­счеты имеют своей задачей обоснование выбора тех конкретных технических параметров, которые необходимо выбирать в процессе проектирования. Такими параметрами для автоматических линий являются, например число последовательно работающих станков и парал­лельных потоков обработки, участков-секций с межоперационными накопителями, тип компоновочной схемы и т. д. Иначе, при расчете технико-экономической эффективности на проектной стадии должны быть в качестве результатов те показатели, ко­торые и являются задачей проектирования. Для этого необходимо иметь математические модели взаимосвязи показателей экономической эффективности с конкретными технико-экономическими параметрами, решаемые как бы наоборот — от заданной эффективности к требуемым параметрам. Такие модели строятся на основе положений теории про­изводительности машин и труда.

Поверочные расчеты технико-экономической эффективности авто­матизации производят тогда, когда система уже спроектирована или внедрена, принципиальный вариант построения и все его параметры выбраны теми или иными путями. На этом этапе нужно определить лишь, удовлетво­ряют ли экономические показатели спроектированной системы до­пустимым, нормативным значениям. Такие расчеты ис­пользуют, например, при решении вопросов тиражирования данной системы и др.

Здесь изучение вопросов взаимосвязи технических и экономических параметров уже не является необходимым, так как любые результаты эффективности внедрения наиболее просто рассчитывают через чисто экономические стоимостные показатели.

Обычно применяемые типовые методы оценки экономической эффективности капиталовложений по своей методо­логии являются поверочными, так как расчетные формулы не содер­жат каких-либо технических характеристик, а итогом расчета яв­ляются показатели экономической эффективности, которые сравни­ваются с допустимыми. Между тем задача технико-экономических расчетов на проектной стадии состоит именно в том, чтобы рассчитать конкретные требования к параметрам проектируемых машин — сис­тему технико-экономических допусков для того, чтобы проектируе­мая система могла быть эффективной.

Экономическая эффективность новой техники, в том числе авто­матизированного оборудования, обеспечивается путем улучшения тех или иных технических показателей, из которых важнейшим яв­ляется фактор повышения производительности. Поэтому простейшей реализацией проектных технико-экономических расчетов являются расчеты требуемого повышения производительности исходя из обес­печения заданных показателей экономической эффективности. В слу­чае необходимости от определения требуемой величины производи­тельности далее можно перейти к определению требуемой величины более конкретных характеристик.

Так как на проектной стадии числовые значения определяющих пара­метров известны лишь ориентировочно, проектные технико-экономи­ческие расчеты могут и должны носить приближенный характер, что во многих случаях позволяет значительно их упростить.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ

МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ

Механизация и автоматизация служат важнейшим средством повышения эффективности производства, так как обеспечивают стабильно высокое качество продукции при значительной производительности труда и экономичности всего процесса.

Механизация и автоматизация технологических процессов должна производиться в двух случаях: 1) когда имеется угроза жизнедеятельности рабочего: в этом случае средства на механизацию и автоматизацию выделяются из фондов на охрану труда; 2) когда дает экономический эффект: в этом случае средства на механизацию и автоматизацию образуются вследствие улучшения качества продукции, снижения брака, повышения производительности труда.

Основными условиями проведения механизации автоматизации технологических процессов являются обеспечение требуемой точности и качества изделия на механизированном или автоматизированном оборудовании при снижении себестоимости их изготовления по сравнению с себестоимостью обработки и сборки на универсальном оборудовании и при окупаемости денежных вложений на механизацию и автоматизацию в установленные сроки.

Механизация и автоматизация технологически процессов рациональны при технологичной конструкции изделия и прогрессивном технологическом процессе его изготовления. Различают производственную и эксплуатационную технологичность конструкции. Производственная проявляется в сокращении затрат, средств и времени на технологическую подготовку производства и процессы изготовления изделия. Эксплуатационная проявляется в сокращении затрат средств и времени на техническое обслуживание и ремонт изделия. Технологичность конструкции — емкое понятие, проявляющееся в ряде свойств, влияющих на эффективность механизации и автоматизации. К ним относят.

1.Возможно большее число стандартизованных, унифицированных и нормализованных деталей и сборочных единиц. Стандартные детали и сборочные единицы не требуют времени на их проектирование, позволяют организовать централизованное массово или крупносерийное производство с прогрессивной технологией, высокопроизводительным оборудова­нием и оснасткой. Технологические процессы с коэффициентом закрепления операций, близким к еди­нице, позволяют широко внедрять механизацию и автоматизацию с большим экономическим эффектом, так как переналадки оборудования производятся редко. Стандартные детали и сборочные единицы обеспечивают их взаимозаменяемость, облегчающую орга­низацию автоматической сборки, упрощающую техни­ческое обслуживание и ремонт изделия. Количе­ственная оценка использования стандартизованных частей в изделии выражается коэффициентом стан­дартизации изделия, являющимся отношением суммы стандартных сборочных единиц и деталей, не входя­щих в сборочные единицы, к общему количеству сбо­рочных единиц и деталей. Чем выше этот коэффи­циент, тем больше стандартных деталей и сборочных единиц, т. е. конструкция технологичнее.

Унификация частей изделия приводит к уменьше­нию разнообразных конструкций в пределах пред­приятия, позволяет использовать самые современные конструкции, отработанные на техноло­гичность и освоенные в серийном производстве. Ис­пользование типовой технологии с высокопроизводи­тельным оборудованием и оснасткой создает пред­посылки для быстроокупаемой механизации и автоматизации технологических процессов. По анало­гии с коэффициентом стандартизации определяется коэффициент унификации, характеризующий преем­ственность конструкции сборочных единиц и деталей изделий. Чем выше этот коэффициент, тем техноло­гичнее конструкция. Нормализация сборочных единиц и деталей увеличивает технологичность в пределах одного или нескольких предприятий отрасли.

Стандартизованные, унифицированные и нормали­зованные конструкции деталей позволяют использо­вать заготовки, получаемые прогрессивными метода­ми. Это обеспечивает снижение трудоемкости и станкоемкости механической обработки, а следовательно, уменьшение количества разнообразных устройств для механизации и автоматизации, т. е. снижение затрат не только на непосредственную обработку, но и на оборудование и технологическую оснастку. Заготовки должны обладать удобными для транспортировки, поверхностями, рациональными технологическими базами, возможностью создания единых чистовых баз, позволяющих производить на них всю обработку.

2.Возможно большая унификация конструктивных элементов деталей. Чем больше одинаковых элементов, тем меньше типов и размеров режущих и измерительных инструментов в технологическом процессе, меньше изменяются режимы обработки. Таким образом, повышается производительность, упрощается управление и создаются условия для автоматизации управления с наименьшими затратами. Количество унифицированных элементов характеризуется коэффициентом унификации элементов, т. е. отношением числа унифицированных типоразмеров конструктивных элементов к общему числу типоразмеров конструктивных элементов в детали.

3.Возможно большая унификация материалов деталей изделия. Ограничение количества марок материалов для деталей машин не только упрощает скла­дирование, перемещение и материально-техническое снабжение, но и изготовление деталей, так как не столь часто изменяют режимы резания, как при обработке деталей из разных материалов. Упрощается управление станком и сокращается время на управление. Таким образом, создаются предпосылки для быстроокупаемой механизации или автоматизации управления.

Степень использования определенного материала в изделии характеризуется коэффициентом применяемости материала, т.е. отношением массы данного материала в изделии к общей массе изделия. Чем больше этот коэффициент, тем технологичнее изде­лие. Материалы должны быть дешевы, недефицитны, легко обрабатываемы.

4.Возможно большее применение прогрессивных типовых процессов изготовления, сборки, контроля, испытаний, технического обслуживания и ремонта изделий. Конструкции изделий со стандартизованными, унифицированными, нормализованными частями позволяют производить их изготовление и ремонт по одним и тем же прогрессивным технологическим процессам, ибо повышенная серийность выпуска обеспечивает целесообразность капиталовложений в новую технику. Оценка технологичности конструкции производится и по коэффициентам применения типовых технологичных процессов, групповых процессов и прогрессивных методов обработки. Результирующими оценками технологичности конструкции изделия являются уровень технологичности по трудоемкости и по технологической себестоимости.

Технологическая себестоимость отличается от себе­стоимости изделия тем, что в цеховых расходах учитывается лишь та часть, которая непосредственно связана с технологическим процессом: затраты на силовую энергию, ремонт и амортизацию оборудова­ния, приспособлений, инструментов, обтирочные материалы, СОЖ.

Только при обеспечении технологичности конструкции изделия можно проводить механизацию и автоматизацию технологических процессов. Механизацию технологических процессов можно выполнять без изменения технологических процессов, если она позволяет сократить потребность в живом труде и не требует больших затрат.

В массовом и крупносерийном производстве прогрессивная технология, как правило, позволяет внедрять комплексную автоматизацию в виде авто­матических линий, цехов или заводов. В серийном производстве с типовыми и групповыми технологи­ческими процессами автоматизация применяется в виде переналаживаемых автоматических линий, стан­ков-автоматов, станков с переналаживаемыми уст­ройствами, позволяющими использовать одни и те же механизирующие или автоматизирующие устройства после замены у них отдельных элементов или после их переналадки на другое обрабатываемое изделие.

В мелкосерийном производстве рекомендуется меха­низированное или автоматизированное оборудова­ние, позволяющее еще более быструю переналадку. Например, станки с числовым программным управле­нием. Использование автоматизированных станков требует грамотной их наладки и эксплуатации.

Соблюдение вышеуказанных положений позволит осуществить механизацию и автоматизацию процессов, соответствующих получению изделий высокой качества, с большой производительностью и низкой себестоимостью.

Созданию прогрессивных комплексно-автоматизи­рованных систем должна предшествовать тщательная обработка всех элементов, составляющих систему. Например, разработке автоматического цеха изгото­вления подшипников предшествовало создание стан­ков автоматов, транспортных систем, систем управле­ния, контроля и поднастройки станков. Проектирова­ние и изготовление автомата для определенного вида обработки как специального, так и создаваемого на базе универсального станка заключается в разработ­ке систем автоматизации управления, загрузки, закрепления, раскрепления и снятия деталей, контро­ля и подналадки.

ПОНЯТИЕ О СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ОБОРУДОВАНИЕМ

Под автоматическим управлением процессом понимают совокупность действий, обеспечивающих протекание процесса в заданной последовательности с принятыми режимами без участия рабочего. При управлении процессами обработки на металлорежущих станках приходится изменять частоту вращения шпинделя станка, продольную и поперечную подачи стола или суппорта, положение револьверной головки, включение и отключение подачи смазочно-охлаждающей жидкости. Эти управляемые величи­ны процесса, подлежащие стабилизации или изменениям по заданным законам, называют регулируемыми параметрами процесса. Чем меньше регулируемых параметров, тем проще автоматические системы управления. Например, в массовом производстве, где коэффициент закрепления операций равен единице, т. е. на одном рабочем месте выполняется одна и та же операция, движения рабочих органов станка многократно и неизменно повторяются, поэтому количество и размер регулируемых параметров ограничены, и их можно выполнять относительно простыми автоматическими устройствами. В серийном производстве, где коэффициент закрепления операций 2 – 40, т. е. объект производства меняется часто, значения регулируемых параметров меняются также часто. В этом случае требуется более сложная система управления.

Система автоматического управления только тогда будет целесообразна, когда она обеспечит требуемые точность обработки, производительность и экономичность, т. е. себестоимость обработки детали будет меньшей, чем при обработке без такой системы

Современные автоматические устройства могут обеспечить перемещение рабочих органов с точностью до нескольких микрометров, быстроту перемещения рукояток управления и самих рабочих органов станка, значительно большую, чем вручную, одновременность нескольких управляемых движений при простоте конструкций, возможности их быстрой переналадки, удобстве регулирования, надежности в работе, малой стоимости. Автоматическое управление процессами необходимо внедрять в производство, выбирая для каждого конкретного процесса и типа производства наиболее рациональные устройства.

Системы автоматического управления различают по степени централизации управления, методу воздействия, наличию обратной связи, виду программой носителя и др.

Система управления может быть централизованной, децентрализованной и смешанной. Централизованная система содержит командный пункт, управляющий работой автомата или автоматической линии. Примером такой системы служит автомат с распределительным валом, на котором установление кулачки, кинематически связанные с суппортами, приспособлением, устройством для загрузки заготовок и снятием готовых деталей. К кулачкам прижимаются рычаги, являющиеся исполнительными звеньями, часто сочетающими и функции усилителей сигнала датчика в виде перемещений рабочих органов.

Каждый кулачок управляет работой одного рабочего органа. Чем больше рабочих органов и других управляемых механизмов, тем больше должно быть кулачков, рычагов и других устройств кинематических связей с распределительным валом.

Аналогично описанному работают системы с командоаппаратами. Такие системы просты и надежные в эксплуатации, однако необходимо наблюдать за работой таких автоматов, так как отклонение от требований технологического процесса, например поломка резца в продольном суппорте, а следовательно, и невозможность обтачивания поверхности детали, не приведет к остановке автомата, и поперечный суппорт отрежет заготовку от прутка в соответствии с командой от своего кулачка. Один наладчик может обслуживать 4—6 автоматов, чтобы вовремя увидеть неполадки и быстро их устранить. В автоматических линиях должна иметься автоматическая блокировка на каждом автомате, чтобы автомат не сработал при команде с центрального пункта, которая может при­вести к поломке или неполадкам линии, например, если перед этим заготовка не заняла на станке необ­ходимого положения.

Децентрализованная система управления не имеет центрального пункта управления, Управление рабо­чими органами осуществляют путевые датчики, включение и выключение которых производят упоры на рабо­чих органах станка. Датчики и упоры расположены так, что каждое последующее действие рабочего орга­на может осуществляться только после окончания предыдущего действия рабочего органа. Датчики и промежуточные звенья системы находятся в рабочей зоне отдельного автомата или автоматов в автомати­ческих линиях, поэтому на них воздействуют СОЖ, стружка, абразивная пыль, что приводит к их часто­му выходу из строя или подач ложных команд и, следовательно, к малой надежности системы.

Смешанная система — это комбинация централи­зованной и децентрализованной систем: ряд автома­тических устройств управляется централизованно, остальные — децентрализованно. В случае, если не произойдет обтачивания детали на токарном автомате, датчик подает команду на остановку автоматической линии. Смешанная система обладает достоин­ствами обеих систем.

По методу воздействия на управляемые органы станка системы управления разделяют на непрерывные и дискретные. В непрерывных системах команда на исполнительное звено является непрерывной функцией времени и сигнала управления. В дискретных системах команда исполнительным звеньям подается отдельными импульсами через определенные промежутки времени. По наличию обратной связи между управлением процессом и протеканием самого процесса различают разомкнутые и замкнутые системы.

Разомкнутые — такие, у которых система автоматического управления не реагирует на изменение ре­гулируемых параметров процесса. В такой системе нет связи между управлением движения регулируемых органов машины и размерами, формой и други­ми характеристиками обрабатываемой детали.

Замкнутыми называют системы автоматического управления, у которых имеются дополнительные уст­ройства, поддерживающие значения регулируемых параметров в заданных пределах. Такие системы на­зывают системами с обратной связью. В такой систе­ме имеются автоматическое устройство, измеряющее значения регулируемых параметров, и устройство, сравнивающее фактические и заранее заданные зна­чения. В результате сравнения вырабатывается раз­ность значений параметра, называемая отклонением регулируемого параметра или ошибкой регулирова­ния. Величина этой ошибки вводится в систему управления, чтобы соответственно отрегулировать управляемый орган.

Имеются четыре разновидности систем автоматиче­ского управления с автоматическим регулированием.

1.Автоматическая стабилизация регулируемого параметра. Система автоматически поддерживает постоянство регулируемого параметра при изменении условий протекания процесса. Например, нагрузка на резец при обтачивании зависит от глубины резания, подачи, частоты вращения. Задаваясь постоянной величиной нагрузки, при выбранной частоте можно ре­гулировать величину подачи. Таким образом, если изменяется глубина резания в процессе обработки, то автоматически изменяется подача и параметры обработанной поверхности будут стабильными.

2.Автоматическое регулирование по программе. Система автоматически изменяет регулируемый па­раметр по определенному заданному закону. Напри­мер, заданное значение нагрузки изменяется по за­кону, определяемому изменением жесткости по дли­не детали.

3.Оптимальное регулирование. Автоматическая система обеспечивает оптимальное выполнение тех­нологического процесса при различных условиях его протекания. При регулируемом параметре в виде КПД двигателя внутреннего сгорания рациональные изменения подачи топлива и воздуха позволят обес­печить наибольшую мощность на коленчатом валу при наименьших затратах топлива.

4.Автоматическое слежение. Система автоматически изменяет регулируемый параметр в соответствии с изменением управляющего сигнала, закон изменения которого заранее не предусматривался программой. Например, перемещать бабку при определении износа шлифовального круга будет не рабочий, а специальное устройство, называемое автоподналадчиком.

Имеются следящие гидрокопировальные и электро­копировальные системы, в которых суппорт соверша­ет перемещения, соответствующие форме копира или чертежу детали. Заменяя копир или чертеж, получа­ют соответствующие движения суппорта и, следовательно, разные фор­мы изделий.

Системы автоматического управления с автомати­ческими регуляторами позволяют быстро реализовать и выправлять отступления от заданных параметров технологического процесса, регулировать параметры по заданному закону, работать на оптимальных ре­жимах. Поэтому они надежно обеспечивают высокое качество и производительность работы оборудования, т. е. высокую эффективность и экономичность процессов.

По виду программоносителя, т. е. устройства, со­держащего законы движения управляемых органов станка, системы управления бывают: а) с распреде­лительным валом; б) с упорами; в) с копирами; г) с числовым программным управлением.