Автоматизированные технологические процессы в машиностроительном производстве

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ Золкин А.Н.1, Чуфистов О.Е.2

1Золкин Алексей Николаевич - магистрант;

2Чуфистов Олег Евгеньевич - кандидат технических наук, доцент, кафедра технологии машиностроения, Пензенский государственный технологический университет, г. Пенза

Аннотация: в данной статье рассмотрены современные автоматизированные технологии производства различных изделий машиностроения с целью увеличения производительности и повышения качества выпускаемого продукта, показаны графические примеры гибких станочных систем с напольными и портальными промышленными роботами, указаны их положительные и отрицательные стороны. Ключевые слова: автоматизация, автоматизированные технологические процессы, промышленные роботы, гибкие станочные системы, портальные промышленные роботы, напольные промышленные роботы, маршрутно-операционная карта, производительность.

Автоматизированные технологические процессы - это специальные технологии производства различных деталей и изделий машиностроения, реализованные с помощью специальных гибких статочных систем (ГСС) без непосредственного участия человека. Другими словами, разгрузку-выгрузку, обработку деталей производят с помощью специальных промышленных роботов и современных обрабатывающих центров, связанных общим циклом программной обработки.

Промышленные роботы - гибкая, экономная и рациональная форма обработки изделий лучшего качества средними и крупными сериями. Робототехника реализует стремление к снижению напряженности человека в работе, связанной с необходимостью приноравливаться к циклу машины.

Разработка техпроцессов автоматизированного производства по сравнению с технологией неавтоматизированного имеет свою специфику - требования к гибкости и автоматизации производственных процессов диктуют необходимость комплексной и детальной проработки технологии, тщательного анализа объектов производства, проработки маршрутной и операционной технологии, обеспечения надежности и гибкости процесса изготовления изделий с заданным качеством.

Основные размеры рабочей зоны ГСС определяются из анализа взаимного расположения робота, основного и вспомогательного технологического оборудования, кинематики движения детали в пространстве, подходов исполнительного органа в рабочую зону оборудования и кинематического анализа компоновки промышленного робота.

Широкое распространение в машиностроении нашли портальные подвесные роботы, преимуществом которых является экономия производственных площадей, экономия времени транспортировки заготовок и деталей по рабочей зоне ГСС, возможность обработки различных деталей при массовом производстве с использованием минимального количества производственных рабочих с наименьшими затратами труда, времени и энергии. В тоже время, описанные компоновки пригодны в основном для обслуживания станков с горизонтальной рабочей осью, или для комбинированных многоосевых станков. Также, данный промышленный робот имеет многофункциональную рабочую руку, что увеличивает производительность производственной системы. Использование опорных систем большой длины позволяет компоновать станочные комплексы из нескольких станков,

обслуживаемых одним промышленным роботом. Данная гибкая станочная система с портальным промышленным роботом схематично показана на рисунке 1.

Рис. 1. Гибкая станочная система с портальным промышленным роботом

Другой тип роботов, имеющий, пожалуй, еще большее распространение в современном машиностроительном производстве, получил название напольный промышленный робот, преимущество которого является: высокая производительность, улучшенные экономические показатели, гибкость роботизированной системы, высокая точность позиционирования, высокая скорость движения исполнительных механизмов напольного робота, безопасность, а так же минимальное обслуживание.

Данная гибкая станочная система с напольным промышленным роботом схематично показана на рисунке 2.

Рис. 2. Гибкая станочная система с напольным промышленным роботом

Использование на предприятии промышленных роботов - это огромный шаг в автоматизации технологических процессов изготовления изделий и глубоких изменений в научно-техническом уровне промышленных предприятий. Вследствие

перераспределения функций между человеком и машиной происходит значительное повышение производительности труда и улучшение экономических показателей.

Перечислим ТОП-5 основных мировых производителей промышленных роботов:

1) компания FANUK (Япония);

2) компания KUKA (Германия);

3) компания ABB (Швеция, Швейцария):

4) корпорация KAWASAKI (Япония);

5) компания Motoman Robotics (Япония, США).

Особенности разработки технологической документации в условиях автоматизированного производства покажем на фрагменте маршрутно-операционной карты, представленной в таблице 1, операции токарно-фрезерной с ЧПУ.

Таблица 1. Фрагмент маршрутно-операционной карты автоматизированного технологического процесса

№ п/п Наименование и содержание операции Оборудование

005 Перемещение 1. Поместить заготовки в "накопитель заготовок" Тара цеховая; Накопитель заготовок FANUC NZ-3

010 Автоматизированный цикл робота 1. Установка заготовок в станок. Напольный промышленный робот FANUC M-10iA/10M

015 Токарно-фрезерная с ЧПУ 1. Цикловой переход № 1 - Токарный. 2. Цикловой переход № 2 - Фрезерный. Шестисторонний комплексный токарно-фрезерный обрабатывающий центр с ЧПУ DMG CTX gamma 2000 TC

020 Автоматизированный цикл робота 1. Снятие обработанных деталей и перенос в накопитель. Напольный промышленный робот FANUK M-10iA/10M; Накопитель деталей FANUC ND-3

025 Перемещение Тара цеховая

Таким образом, применение на промышленных предприятиях гибких станочных систем с промышленными роботами различных компоновок во много раз увеличивают производительность изготовления изделий, повышают экономические показатели, повышают точность и качество выполнения технологических операций, дают возможности непрерывного производства изделий в три смены 365 дней в году.

Список литературы

1. Подвигалкин В.Я. Робот в технологическом модуле. [Электронный ресурс]: монография / В.Я. Подвигалкин. Электрон. дан. Санкт-Петербург: Лань, 2018. 140 с. Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/106878/ (дата обращения: 29.01.2019).

2. Булгаков А.Г. Промышленные роботы. Кинематика, динамика, контроль и управление [Электронный ресурс]: монография / А.Г. Булгаков, В.А. Воробьев. Электрон. дан. Москва: СОЛОН-Пресс, 2008. 488 с. Режим доступа: https://eianbook.com/book/13760/ (дата обращения: 29.01.2019).

3. Горохов,В.А. Проектирование механосборочных участков и цехов [Электронный ресурс]: учебник / В.А. Горохов, Н.В. Беляков, А.Г. Схиртладзе. Электрон. дан. Минск: Новое знание, 2014. 540 с. Режим доступа: https://eianbook.com/book/49454. Загл. с экрана/ (дата обращения: 29.01.2019).

4. Автоматизация технологических процессов и производств [Электронный ресурс]: учебник / А.Г. Схиртладзе [и др.]. Электрон. дан. Пенза: ПензГТУ, 2015. 442 с. Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/63096/ (дата обращения: 29.01.2019).

5. Смирнов Ю.А. Технические средства автоматизации и управления. [Электронный ресурс]: учебное пособие / Ю.А. Смирнов. Электрон. дан. Санкт-Петербург: Лань, 2018. 456 с. Режим доступа: Й^://е.1апЬоок.сот/Ьоок/109629/ (дата обращения: 29.01.2019).

ПЕРСПЕКТИВЫ РАВИТИЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ

КОМПЛЕКСОВ Подтелкина О.А.

Подтелкина Ольга Александровна - научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное учреждение «Главный научно-исследовательский испытательный центр робототехники» Министерства обороны Российской Федерации, г. Москва

Аннотация: представлен общий обзор основных тенденций развития робототехнических комплексов.

Ключевые слова: робототехника, робототехнический комплекс, тенденции развития.

Новым подходом к работе с информацией является машинное обучение, с помощью которого возможно интеллектуализировать робототехнические комплексы (РТК). Во многом популярность разработки программ на базе машинного обучения связана с доступностью необходимого программного обеспечения.

Одной из тенденций развития робототехники является повышение автоматизации РТК, то есть стремление отказаться от участия человека в процессе управления комплексом.

Для функционирования алгоритмов машинного обучения и систем автоматического управления РТК требуется оснащение комплексов мощными вычислительными средствами или их подключение к облачной инфраструктуре. Робототехника развивается по второму направлению: на электронные механизмы устанавливается модуль связи и компьютер небольшой вычислительной мощности. Управление роботом, накопление знаний, обновление, взаимодействие с другими РТК происходит через «облако».

Еще одной тенденцией развития робототехники является обучение роботов коллективному поведению. Разработчики работают над тем, чтобы научить машины слаженно действовать вместе. Например, летать одной группой, синхронно передвигаться и т.д.

Активно развиваются технологии машинного зрения: РТК способны самостоятельно добираться до пункта назначения, считывая и интерпретируя информацию с камер.

Можно выделить следующие основные тенденции развития робототехнических комплексов:

- внедрение искусственного интеллекта;

- активное развитие 3D-печати. Технология 3D-печати позволяет упростить процесс создания роботов и их составных частей: некоторые элементы можно печатать целиком, поэтому сокращается количество этапов сборки и повышается надежность готового устройства, элементы модульных роботов. Также данная технология используется при создании гибких и мягких роботов и сенсорных деталей и т.д.;