МОЛОТ-ИСПОЛИН
В современной технике наметилась тенденция использования все более высоких давлений. Без них невозможен синтез новых химических веществ. Огромные силы сжатия помогают химикам изменять структуру молекул и получать продукты с заранее заданными свойствами — новые лекарства, пластмассы, способные соперничать с металлами, ядохимикаты для сельского хозяйства, органические кислоты.
Еще в 1939 году советские ученые теоретически подсчитали, что давление свыше 50 тысяч атмосфер поможет создать искусственные кристаллические вещества — аналоги природных. И ныне уже действуют заводские установки сверхвысоких (критических) давлений, изготавливающие промышленные алмазы поточным методом. В нашей стране научились делать и другие кристаллические материалы, например, «эльбор», — нитрит бора, не уступающий алмазу по твердости. Он уже используется в металлообработке как режущий инструмент. В задачу этой пятилетки входит создание новых алмазоподобных материалов для обработки сплавов высокой прочности. Будут синтезироваться кристаллы, не встречающиеся в природе.
Сверхвысокие давления в наши дни пришли и в металлообработку. Ведь сейчас во многих отраслях широко используются твердые и сверхтвердые сплавы — материалы второй половины XX века. Они относятся к классу труднодеформируемых, обработать их токарным резцом или фрезой можно лишь с большими затратами времени и труда. Гораздо лучше с такой задачей справляется давление, то есть в данном случае штамповка.
На заводе «Тяжстанкогидропресс» создан самый мощный на сегодняшний день гидравлический молот принципиально нового типа. По высоте он с пятиэтажный дом. Гигант выполнен по самому последнему слову науки и техники. Скорость его рабочего органа достигает 20 метров в секунду (высота в 16 метров и понадобилась для того, чтобы разогнать этот орган до фантастической быстроты). С такой стремительностью он ударяет по заготовке и за долю секунды превращает ее в деталь сложной формы. При энергии столкновения до 1600 килоджоулей малопластичный сплав становится податливой массой и заполняет собой все пространство матрицы. Исполин работает быстро и отличается высокой точностью. Кроме того, при подобной ударной штамповке здесь отходов в четыре раза меньше, чем при фрезеровании. Значит, арифметика простая: молот из одной отливки сделает несколько деталей, а фрезерный станок лишь одну, а остальное у него уйдет в металлическую стружку. Словом, молот-гигант отвечает еще и современным требованиям малоотходной технологии.
Преимущества нового способа еще и в том, что при молниеносной скорости деформирования заготовки структура металла меняется в самую благоприятную сторону. В готовом изделии нет внутренних напряжений, в них не возникают усталостные трещины, а значит, их работоспособность повышается в несколько раз.
РОБОТЫ СТАНОВЯТСЯ «УМНЕЕ»
Не за горами время, когда роботы будут трудиться на каждом заводе и на каждой фабрике. Сейчас в мире их выпускают десятками тысяч за год. Еще двадцать лет назад даже самые смелые прогнозисты не могли предвидеть, что роботизация производств пойдет столь высокими темпами.
Каковы же рубежи современных индустриальных манипуляторов? Ныне одно поколение роботов быстро сменяет другое. Для них создаются более совершенные системы программирования — микропроцессорные блоки, повышающие гибкость роботов при обслуживании заводских участков, то есть их универсальность.
Очень часто удача ожидает инженера-конструктора, когда он решительно отказывается от установившейся традиции. Обычно робот монтируется на неподвижной станине. Дорогой автомат обслуживает один станок. Чтобы манипулировать деталями для группы станков, приходится удлинять «руку», делать ее из нескольких сочлененных звеньев. Совсем по другому пути пошли инженеры ГДР. Они придумали для робота рельсы и сделали его мобильным. Теперь, загрузив заготовки в один штамповочный пресс, он по программе продвигается к другому и переносит его готовую продукцию на конвейер, отправляющий детали на склад. Один манипулятор на колесах способен теперь трудиться около 6–8 металлообрабатывающих машин.
Над проблемой экономичности задумались болгарские изобретатели. «Рука» робота, приводимая в движение электромоторами или пневматикой, затрачивает энергию на подачу заготовки в рабочую зону станка и на возвращение в исходное положение. Теперь же придуман аккумулирующий элемент — эластичный узел. Когда «рука» несет деталь, автоматика тормозит ее в точке позиционирования. Энергия торможения запасается в упругом элементе и затрачивается затем на возвращение (практически бесплатно) назад. Эта оригинальная разработка запатентована.
Огромная задача перед конструкторами — научить манипуляторы распознавать форму деталей, сортировать их и отбирать непригодные. Захват («рука» робота) должен воспринимать и всю информацию о ходе технологического процесса, и вмешиваться в него для корректировки. Одним словом, заводской автомат следующего поколения желательно сделать адаптивным — оснастить его безошибочными органами зрения и осязания. Над этой проблемой успешно работают ученые и инженеры ВНР, ПНР и ЧССР. «Глазами» становятся объективы телевизионных установок, а захваты получают датчики, различающие детали по весу, плотности, конфигурации граней, и по некоторым показателям качества.
И еще: специалисты стран — членов СЭВ, в том числе и СССР, исходя из требований абсолютной безотказности роботов, трудятся над электронными системами самодиагностики. Автомат заблаговременно сообщит оператору о мельчайших неисправностях, назревающих в том или ином его узле.
В конце 1985 года была принята Комплексная программа научно-технического прогресса стран — членов СЭВ до 2000 года. Роботы новых поколений — одна из важнейших частей этой программы.
ГИБКИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ПРОИЗВОДСТВА
Основа научно-технического прогресса во всех отраслях народного хозяйства — это машиностроение. И в текущей пятилетке темпы роста выпуска станков и оборудования ускорятся примерно в два раза. Наша промышленность переходит на производство машин новых поколений: автоматов, роботов, агрегатов, использующих самые прогрессивные технологии и управляемые ЭВМ.
Ключевая роль тут отводится гибким автоматизированным производственным системам. За счет внедрения ГАПС производительность труда в машиностроении повысится в ряде случаев в четыре-восемь раз. А самое главное — период освоения в новой продукции сократится в десятки раз.
Действительно, важность такой гибкости самоочевидна. За последние 20 лет на повестку дня стало требование чаще сменять модели и модификации конечной продукции, непрерывно обновлять и повышать ее качества. Однако автоматические линии до сих пор создавались под конкретные серийные изделия. Они не отличались универсальностью, способностью к переналадке на новую серию машин и их узлов. Вот и стало необходимым новое слово в технике металлообработки — гибкие производственные линии, рассчитанные на самые различные виды продукции.
Что же такое ГАПС? Это комплекс станков-автоматов и обрабатывающих центров с ЧПУ и роботами, производящих токарную обработку, сверление, фрезерование, расточку, финишное шлифование. Они не только исполняют команды ЭВМ, но и сообщают ей по системе обратной связи о том, что уже сделано и как сделано. Тут происходит диалог между оператором и работающими станками.