Завод-автомат | ТМ 1938-10

Инж. В. ВИХМАН

В последние годы возникла новая многообещающая отрасль техники, так называемая «телемеханика», иначе говоря, техника управления машинами на расстоянии.

Телемеханика в соединении с автоматикой таит в себе богатейшие возможности и уже сейчас позволяет ставить самые смелые технические проблемы. Современная техника практически начинает решать вопросы автоматизации целого производственного предприятия, то есть речь идет о создании заводов-автоматов.

Представим себе такой автоматизированный машиностроительный завод. В цехах этого завода нет рабочих; все необходимые перемещения полупродукта со станка на станок совершаются автоматически самими же машинами. Контроль полупродуктов и испытание готового изделия также производятся автоматами. Люди нужны только для наблюдения за работой машин, для периодического ремонта их, для снабжения завода необходимым сырьем.

На первый взгляд мысль о таком заводе может показаться несбыточной мечтой. Однако подобные автоматизированные предприятия начинают уже появляться. Таков, например, завод-автомат компании Смита в Милуоки (США). Этот завод изготовляет автомобильные рамы. Все его производство состоит из причудливых машин, выполняющих самые разнообразные операции. Автоматы проверяют размеры и качество поступающих на завод стальных заготовок. После проверки заготовки автоматически поступают в чаны для промывания. Далее заготовки движутся по конвейерам вдоль ряда машин-автоматов, которые придают заготовкам надлежащую форму. На главном конвейере также автоматически происходит окончательная сборка, и на склад поступает совершенно законченная рама.

Автомобильная рама — сравнительно простое изделие. Куда сложнее автоматизировать производство каких-либо машин, станков. Автоматическое изготовление и сборка таких сложных изделий — дело далеко не легкое. Осуществить его одним механическим способом невозможно. На помощь должны прийти все новейшие достижения физики, электротехники, радиотехники, телемеханики. Необходимы совершенно новые, оригинальные металлообрабатывающие автоматы, которые должны заменить не только физическую силу человека, но и выполнять ряд функций органов чувств, например зрения, слуха и пр. В сильной степени разовьются «зрячие» машины, «слышащие», «ощущающие».

Уже несколько лет назад появились так называемые копировально-фрезерные автоматы «Келлер». Эти станки с «электрическим мозгом» могут быть отнесены к разряду «ощущающих» машин. Они автоматически обрабатывают (фрезеруют) сложные фигурные изделия. Для этого нужно только изготовить из какого-либо мягкого материала (дерево, воск, парафин) точную копию (копир) той детали, которую надо изготовить. Копир закрепляется на станке, под ним закрепляется заготовка. Во время работы такого станка по копиру скользит особый металлический палец — «тройсер», как бы ощупывая его; таким образом «тройсер» обходит все точки копира. Режущий инструмент (фреза) повторяет все движения «тройсера» и придает заготовке надлежащую форму.

У нас уже построены первые «видящие» металлообрабатывающие автоматы. Эти автоматы обладают чудесной способностью производить сложные фигурные детали непосредственно по чертежу. Достаточно вычертить на белом бумажном листе фигуру, которую следует изготовить, и полученный чертеж вставить в станок. Станок «видит» чертеж и без всякого участия человека с большой точностью обрабатывает металлическую заготовку. Инициатива в создании этих «фотоэлектрических автоматов» принадлежит Московскому станко-инструментальному институту.

Этот станок-автомат, изготовленный Центральным научно-исследовательским институтом машиностроения, фрезерует металлические заготовки по чертежу.

В «фотоэлектрическом автомате» основным управляющим органом служит фотоэлемент, или, как его часто называют, «электрический глаз».

В июне 1938 г. Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (ЦНИИМАШ) закончил изготовление фрезерного фотоэлектрического автомата типа ВВ-2. Этот станок предназначен для фрезерования металлических заготовок в соответствии с кривой, вычерченной на белом листе. Заготовка крепится на особом вертикальном столе. Сверху над столом помещается камера, в которую вставляется кассета с чертежом. Внутри камеры имеется специальное оптическое устройство с фотоэлементом — фотовизор, который помещен против чертежа. Фотовизор жестко скреплен с фрезерной головкой. В фотовизоре имеется электрическая лампочка, которая посредством системы линз проектирует на чертеж небольшое световое пятно. Свет, отраженный от чертежа, попадает в фотоэлемент.

Фотовизор — оптический прибор с фотоэлементом, регулирующий работу станка.

Чертеж, по которому производится фрезерование, помещенный в специальную кассету, вставляют в камеру, расположенную над столом станка.

Схема работы фрезерного станка с фотовизором.

Как известно, фотоэлемент представляет собой прибор, превращающий световые импульсы в электрические. Свет, попавший в фотоэлемент, вызывает в нем слабый электрический ток, который направляется в усилитель. Усиленный ток поступает в так называемое реле и при помощи реле управляет более мощным током, идущим непосредственно к моторам механизма перемещений (подач) фрезы, а следовательно, и перемещений самого фотовизора.

В чем же сущность работы механизма фотоэлектрического автомата? Светлое пятно, проектируемое фотовизором, скользит вдоль границ чертежа. При малейшей попытке пятна сойти с края контура, возникает вертикальное перемещение, препятствующее движению пятна по неуказанному пути. Так происходит обход всего контура чертежа.

Чертежи, используемые для фотоэлектрических автоматов, могут быть любых размеров — уменьшенного, увеличенного или нормального. Их можно выполнить на белой бумаге, на цинковой пластине, на стекле. Все зависит от потребностей и условий данного производства.

Все перемещения в автомате максимально автоматизированы. Если надо быстро переместить фрезу вверх, вниз, вправо или влево, то нажимают соответствующую кнопку и не отпускают ее, пока фреза не дойдет до нужного положения.

Если нужно пустить автомат для работы по чертежу, достаточно нажать кнопку «пуск», после чего автомат производит фрезерование.

При нажиме кнопки «стоп» обработка прекращается.

Все кнопки расположены на специальном пульте, внутри которого сосредоточена большая часть органов электроуправления автоматом. На пульте имеются также сигнальные лампочки, позволяющие наблюдать за ходом процесса фрезерования. Имеется также целая система защитных реле и блокирующих устройств, предотвращающих автомат от какой бы то ни было аварии.

Пульт управления станком.

Работа фрезерного станка-автомата, вверху видна работа фрезы, внизу уже профрезерованный контур.

Станок автомат будущего. В верхний ящик вкладывают лист бумаги, на котором сделан чертеж изделия и всевозможные значки и кривые. «Читая» эта значки, фотоэлектрический прибор регулирует работу станка. Закрепление детали и съемка ее также автоматизированы.

Внедрение фотоэлектрических станков в промышленность должно в корне изменить целый ряд технологических процессов, ускорить и удешевить их.

В ближайшие годы следует ожидать дальнейшего усовершенствования фотоэлектрических станков и проникновения их в те области металлообработки, где до сего времени применяется дорогостоящий ручной труд. Сюда относится в первую очередь лекально-калиберное производство, производство штампов и деталей машин со сложной конфигурацией. Появятся самые разнообразные фотоэлектрические станки: токарные, фрезерные, шлифовальные, строгальные и специальные.

Телемеханика дает возможность работать по одному чертежу нескольким станкам одновременно.

По чертежам можно будет воспроизводить не только контуры деталей. Тот же принцип позволит применять чертеж и для управления технологическими процессами вообще.

Допустим, например, что на токарном фотоэлектрическом станке вытачивается из целого прутка какой-либо фасонный профиль. Прежде чем получить необходимый профиль, резец должен сделать несколько проходов, все более и более углубляясь в металл. При этом допускается какая-то определенная глубина, соответствующая наиболее благоприятным режимам резания.

На листе, закладываемом в этот станок, следует в таком случае вычертить несколько кривых, постепенно приближающихся к истинному профилю. Фотовизор в процессе работы поочередно обходит каждую кривую, и резец постепенно снимает слой за слоем. Здесь уже выбор глубины резания не зависит от рабочего. Эта задача решается при вычерчивании чертежа.

Следовательно, наладка и настройка станка на изготовление какой-либо детали будет перенесена из цеха в конструкторское бюро. Если в процессе обработки детали потребуется смена резца, например с грубого на отделочный, или перестановка его под другим углом к обрабатываемой заготовке, то все это можно отобразить на чертеже соответственными пометками. Станок все это проделает автоматически по указанию чертежа.

Как мыслится фотоэлектрический станок будущего? Перед вами стоит машина, не имеющая с внешней стороны почти ни одной рукоятки. Вы вкладываете в нее белый лист, на котором изображен чертеж изделия, а также всевозможные значки и кривые, дающие станку самые разнообразные технологические указания: скорость резания, скорость передвижения инструмента, положение инструмента относительно заготовки, моменты смены инструмента, необходимая точность обработки и пр. На современном заводе при поступлении в цех какой-либо детали рабочему выдается на руки «технологическая карта». В ней имеются все необходимые указания по настройке и наладке станка. В будущем эти указания будут даваться непосредственно станку, который их сможет выполнить куда быстрее, точнее и аккуратнее.

Фотоэлементы займут большое место не только в станках, изготовляющих детали. Они найдут огромное применение в управлении работой цеха-автомата в целом. Некоторые проблески в этом направлении есть и теперь. Мы, например, уже имеем так называемые фотоэлектрические миниметры работы советских инженеров Ронина и Баскакова. Фотоэлектрические миниметры — это приборы, которые при помощи фотоэлемента с микроскопической точностью производят проверку размеров изделий. При автоматическом контроле и сортировке полупродуктов или готовых изделий эти приборы принесут большую пользу.

При сборке каких-либо машин весьма часто встречается особый вид слесарной обработки, называемый шабровкой. Шабровка применяется в тех местах машины, где имеются трущиеся поверхности. С помощью шабровки этим частям машины придается правильная и ровная поверхность. До сего времени шабровка выполнялась только ручным способом. Советский изобретатель Струтинский предложил устроить станок, который с помощью фотоэлемента производит эту шабровку автоматически, без человека. Опытная модель такого станка уже построена. Сейчас разрабатывается его промышленный тип.

*

В последнее время появляется новая отрасль в металлообрабатывающей промышленности — «электронная автоматика станков». В СССР имеется ряд изобретений, использующих принципы электронной автоматики. Это открывает новые пути обработки металлов, подготовляя условия перехода к полной автоматизации машиностроительных заводов.

Мы видим, что появляются совершенно новые виды станков. Такие станки, соединившись в дальнейшем с существующими уже высокопроизводительными металлообрабатывающими автоматами, при наличии хорошо развитой телемеханики приведут к созданию заводов-автоматов с невиданно высокой производительностью.