Развитие чпу станков происходит гигантскими шагами. На современном этапе развития машиностроительного комплекса, и в частности в проектировании и производстве станков с ЧПУ, наметились следующие главные тенденции:
- Первая - широкое применение совмещения операций в рамках одного станка, что ведет к повышению производительности при снижении ее трудоемкости;
- Вторая - применение ресурсосберегающих малоотходных и безотходных технологий, повышающих коэффициент использования металла и сокращающих расход энергии;
- Третья - создание возможностей, что бы станки с ЧПУ совмещали в одном оборудовании несколько методов обработки, таких как шлифование; электрохимическая, механическая и термическая резка; тонкое пластическое деформирование; зубофрезерование и зубошлифование; точение и протягивание и т. д., что сокращает количество оборудования и снижает трудоемкость изготовления;
- Четвертая - агрегатно-модульный принцип построения станков ЧПУ, станочных комплексов и другого технологического оборудования, что повышает степень его унификации, качество изготовления и сборки, надежность работы, сокращает сроки и затраты на проектирование и изготовление;
- Пятая - стремление к прецизионной и ультрапрецизионной обработке (например, таких деталей, как барабаны и диски памяти, элементы интегральных схем, зеркальные поверхности телескопов) путем сокращения кинематических целей и замены механических цепей электрическими, что Повышает качество обработки и снижает металлоемкость оборудования;
- Шестая - стремление к безлюдной технологии за счет гибкой комплексной автоматизации, широкой роботизации, применения диагностических систем, что повышает коэффициенты сменности и использования оборудования;
- Седьмая - развитие ЧПУ станков по пути миниатюризация систем управления и возможность наращивания управляющих координат систем ЧПУ;
- Восьмая - применение станков с ЧПУ в крупносерийном и массовом многономенклатурном производстве наряду с высокопроизводительными станками-автоматами.
Первые две тенденции предопределяют работы, связанные с поиском новых технологических принципов, заменой дробной технологии обработки на отдельных однопозиционных и однооперационных станках совмещением операций на многопозиционных и многооперационных станках и автоматических станочных системах.
Актуальность вопросов экономного использования материальных ресурсов и энергии обусловлена ростом производства продукции машиностроения, который вызывает необходимость вовлечения в производство огромных сырьевых, топливно-энергетических и других материальных ресурсов. В решении этих вопросов возникает необходимость применения заготовок, приближающихся по форме к готовым деталям, что во многих случаях требует замены резания другими видами малоотходной обработки и для простых деталей делает эффективным использование роторной и роторно-конвейерной обработки. В планах развития ЧПУ станков взамен массового выпуска одно целевых станков выпускать в несколько раз больше многоцелевых станков, уменьшая при этом расход чугуна в 2 раза.
Третья, четвертая и пятая тенденции требуют изменения структуры, компоновочных и схемных решений станков с ЧПУ, станочных комплексов и другого технологического оборудования. В станке или в системе устанавливается исходная единица (modul — мера) для данного типоразмера, обеспечивающая соизмеримость взаимосвязи отдельных частей (узлов, агрегатов, блоков и т. д.) создаваемой технической системы. Эти тенденции наблюдаются в развитии отдельных станков, систем ЧПУ, промышленных роботов, различных средств станочных систем и другого технологического оборудования.
Шестая тенденция развития ЧПУ станков особенно четко просматривается в том, что на смену ив развитие механизации, жесткой автоматизации пришли роботизация и компьютеризация управления, позволяющие существенно сократить и облегчить физический, а также умственный труд человека в эпоху ускорения технического прогресса, интенсификации машинного и интеллектуального труда. Особую роль должны сыграть гибкие автоматизированные производства (ГАП), оснащенные самым современным технологическим оборудованием, вычислительной техникой и робототехническими системами.
Модульная, многоуровневая структура гибкого автоматизированного производства включает три основных компонента:
- производство и сборку (станки с ЧПУ, станочные модули, роботы-манипуляторы, транспортные средства, автоматизированные складские комплексы);
- систему автоматизированого управления с широким применением микропроцессорной техники и адаптивных коммутационных устройств;
- технологическую подготовку, содержащую маршруты, режимы обработки деталей, номенклатуру инструмента. Все эти компоненты объединены единой системой планирования и управления производством, оснащенной мощной вычислительной техникой с банком данных и устройствами автоматизированного контроля, диагностики, подготовки и обработки информации.
Эффективность гибкого автоматизированного производства во многом зависит от вида оборудования, причем наибольший эффект могут дать многопозиционные обрабатывающие центры с большой интеграцией операций. Как показывает опыт эксплуатации, развитие ЧПУ станков и внедрение гибкого автоматизированного производства по сравнению с участками, оснащенными универсальными станками, позволяют в 5 раз снизить трудоемкость обработки деталей, в 3 раза сократить обслуживающий персонал, почти в 2 раза - сроки и стоимость подготовки производства.
Главная задача гибкой автоматизации в едином производственном цикле — эффективное использование интеллектуального труда в сочетании с роботизацией и компьютеризацией управления.
Развитие перспективных технологий на основе гибких производственных систем (ГПС) сформировало новое научное направление, которое получило название — мехатроника (механика и электроника). Недалеко то время, когда от автоматических систем будут управляться не только участки и цеха-автоматы, но и заводы-автоматы с минимальным составом производственного персонала.
Седьмая тенденция развития ЧПУ станков характеризуется тем, что, согласно прогнозам, каждые десять лет системы управления по габаритам должны уменьшаться в 10 раз при снижении их стоимости, что стало реальным с появлением микропроцессоров, позволяющих сократить габариты узлов управления при увеличении объема памяти и расширении их возможностей.
На базе усовершенствования технологии производства микроэлементов большой степени интеграции как вычислительно-логических (микропроцессоры), так и запоминающих (БИС-память) решительно проявляется тенденция так называемой «компьютеризации» систем ЧПУ, т. е. построение их по структуре вычислительных машин на микропроцессорных комплектах и полупроводниковой памяти (БИС) расширенного объема; решение функций управления обработкой на станке средствами математического обеспечения в виде программ функционирования, вводимых в память системы.
Примером восьмой тенденции является применение станков с ЧПУ и гибких станочных модулей в основных механических цехах подшипниковой отрасли.
