Automatyzacja obróbki mechanicznej
Automatyzacja produkcji sprowadza się do automatyzacji przebiegu i regulacji samego procesu technologicznego obróbki, do mechanizacji i automatyzacji transportu półfabrykatu, materiałów i gotowych przedmiotów, do automatyzacji kontroli oraz do umożliwienia sterowania i regulacji produkcji na odległość. Automatyzacja produkcji przechodzi kilka rozwijających się kolejno etapów. Pierwszym z nich jest tzw. mała automatyzacja obejmująca automatyzację niektórych elementów działania zwykłych obrabiarek uniwersalnych i produkcyjnych, jak np. samoczynne zatrzymanie obrabiarki po zakończeniu obróbki. Dalszym etapem rozwoju automatyzacji są półautomaty i automaty.
Jednak wprowadzenie automatycznych obrabiarek nie rozwiązuje jeszcze wszystkich zagadnień produkcji. Pozostają nie rozwiązane zagadnienia automatyzacji transportu, kontroli sterowania produkcją itp., a więc zagadnienia dotyczące ogólnego powiązania i zharmonizowania całości procesu technologicznego. Stąd wynika potrzeba dalszego rozwinięcia podstawowej zasady automatyzacji, polegającej na pełnej koordynacji pracy wszystkich automatów i na automatyzacji całości procesu technologicznego. Tego rodzaju zespołowa automatyzacja charakteryzuje się połączeniem dwóch przodujących zasad współczesnej produkcji — automatyzacji i ciągłości produkcji. Wynikiem wprowadzenia zespołowej automatyzacji są automatyczne linie obróbkowe stanowiące przeważnie układ wielowrzecionowych obrabiarek zespołowych wykonujący automatycznie szereg kolejnych operacji obróbkowych, zaopatrzony w automatyczne urządzenie transportowe przesuwające obrabiany przedmiot od jednej obrabiarki do drugiej z jednakową dla całej linii prędkością. Automatyczne linie obróbkowe są wyższą formą potokowych linii obróbki mechanicznej i zyskują coraz szersze zastosowanie przy wytwarzaniu silników samochodowych, ciągnikowych i lotniczych.
Typowymi elementami silnikowymi obrabianymi na liniach automatycznych są kadłuby i głowice. Najczęściej stosowane w tych przypadkach podstawy obróbkowe w postaci płaszczyzny i dwóch dokładnych otworów na kołki ustalające wykonuje się przeważnie poza linią, po czym przedmiot ustawia się albo bezpośrednio na przenośniku, albo w specjalnym przyrządzie, który ustawia się na tym przenośniku.
Przebieg pracy na linii jest następujący. Po ustaleniu i zamocowaniu przedmiotu na danym stanowisku następuje szybkie doprowadzenie głowic zespołowych wraz z narzędziami, potem szybkość posuwu głowic zespołowych lub wrzecion ulega zmniejszeniu do wartości odpowiadającej ustalonym warunkom skrawania. Po zakończeniu obróbki następuje szybkie cofnięcie głowic do położenia wyjściowego, odmocowanie obrabianych przedmiotów, wycofanie elementów ustalających i przesunięcie przedmiotu na następne stanowisko, po czym cykl ten się powtarza.
Na rys. 250 pokazano schemat automatycznej linii obróbkowej do wiercenia, rozwiercania i gwintowania otworów na czołowych powierzchniach kadłubów silników samochodowych. Linia ta składa się z czterech dwustronnych obrabiarek zespołowych.
Innym przykładem może być automatyczna linia do obróbki głowic silnika S42 (samochodu STAR20), pokazana na rys. 251. Jest to pierwsza automatyczna linia obróbkowa zaprojektowana i wykonana całkowicie w kraju, włączona do normalnej produkcji w Zakładach Starachowickich w październiku 1954 r. Linia ta składa się z 6 wielowrzecionowych głowic zespołowych; ogólna liczba wrzecion wynosi 82, a wydajność — około 20 sztuk na godzinę 1).
W przypadku złożonego procesu technologicznego składającego się z wielu operacji do obróbki jednego przedmiotu stosowane bywa 2=4 linii automatycznych (np. przy obróbce kadłubów silników samochodowych ZIS150 zastosowano cztery linie automatyczne). Sposób rozdziału wszystkich zautomatyzowanych operacji na poszczególne linie jest zwykle uwarunkowany koniecznością obrócenia przedmiotu w celu umożliwienia
dalszej obróbki lub koniecznością przeprowadzenia kontroli międzyoperacyjnej.
Pracą każdej linii steruje elektrycznie jeden robotnik z centralnej tablicy rozdzielczej. Rozruch i zatrzymywanie odbywa się za pośrednictwem selenoidów przez naciśnięcie odpowiedniego włącznika. Istotnym zagadnieniem jest automatyczne wykrywanie błędów obróbki oraz naruszenia prawidłowości procesu, obróbki lub pracy poszczególnych obrabiarek. W tym celu na wszystkich obrabiarkach umieszcza się odpowiednie urządzenia elektryczne, które w przypadku jakichkolwiek zakłóceń natychmiast je sygnalizują, a ponadto mogą wyłączyć całą linię.
W celu zapewnienia niezawodności i ciągłości pracy warunki skrawania ustala się w taki sposób, aby trwałość narzędzi wynosiła co najmniej 4=8 godzin i aby wymiana narzędzi odbywała się między zmianami. Wymienia się zwykle nie pojedyncze narzędzia, lecz całe głowice lub imaki narzędziowe, dzięki czemu czas wymiany narzędzi ulega znacznemu skróceniu.
Celowość wprowadzania automatycznych linii obróbkowych, tak samo jak i celowość wprowadzania bardziej wydajnych obrabiarek, jest uzależniona z jednej strony od wielkości produkcji, skrócenia czasu roboczego obróbki przedmiotu i wynikającej stąd oszczędności kosztów, z drugiej
zaś od kosztów. Dane porównawcze dotyczące wyposażenia i urządzenia. Na
celowość wprowadzenia linii automatycznych wpływa oprócz tego szereg innych czynników, jak np. kształt, wymiary i materiał obrabianych przedmiotów, stopień ich technologiczności, stałość konstrukcji itp.
Co do korzyści wynikających z zastosowania automatycznych linii obróbkowych można zorientować się z danych przytoczonych w tabl. 30, które dotyczą obróbki kadłubów silników samochodowych ZIS150 na czterech liniach automatycznych.
Uwieńczeniem automatyzacji zespołowej w jej końcowym najbardziej rozwiniętym stadium jest budowa automatycznych oddziałów produkcyjnych, a nawet całych wytwórniautomatów. W 1950 r. oddana została do użytku w Związku Radzieckim pierwsza na świecie fabryka automat wytwarzająca tłoki do silników samochodowych ZIS150. W fabryce tej zastosowano automatyzację procesu technologicznego dla wszystkich operacji, tj. począwszy od wykonania odlewu aż do opakowania włącznie.