Automatizări Industriale în Mecatronică

Definirea sistemului flexibil de prelucrare

Sistemul flexibil de prelucrare SFP poate fi definit ca un ansamblu integrat

de maşini-unelte deservite de către un sistem automat de transport, manipulare şi

depozitare a semifabricatelor, pieselor finite şi sculelor, prevăzut cu echipamente

automatizate de măsurare şi testare, capabil să realizeze, sub comanda calculatorului, prelucrarea simultană sau succesivă a unor piese diferite, aparţinând unei anumite familii de produse, în condiţii de intervenţie minimă a operatorului uman

şi cu timpi de reglare reduşi.

Sistemul flexibil de prelucrare s-a constituit prin:

• aplicarea comenzii numerice la maşinile-unelte în general şi la centrele de prelucrare în particular;

• dezvoltarea unor tehnologii auxiliare variate, necesare automatizării: sistemul de transfer automat al sculelor, compus din magazii de scule, mână mecanică, mecanism de indexare arbore principal, transportul automat al pieselor şi sculelor în sistem, paletizare, depozite automate de piese etc.;

• introducerea calculatorului pentru comanda sistemului.

Sistemul flexibil reprezintă o soluţie complexă sub aspect calitativ, de

automatizare flexibilă a producţiei, care se fundamentează pe principiile de modernizare, tipizare, ierarhizare în structură multinivel, integrare în sistemul de

conducere a producţiei, de adaptabilitate şi minimizare a fluxului de operaţii şi de vehiculare a materialelor.

Concepţia sistemică de organizare a sistemelor flexibile de prelucrare. Dezvoltarea şi implementarea SFP reprezintă o preocupare constantă pentru toate ţările dezvoltate industrial. Originea SFP trebuie căutată în preocupările de extindere a metodei prelucrării de grup.

Prelucrarea de grup reprezintă sistemul tehnico - organizatoric specific fabricaţiei discontinue care raţionalizează structura şi funcţionarea sistemului de fabricaţie, mărindu-i flexibilitatea, în raport cu sarcina de producţie şi cu cerinţele introducerii automatizării, în vederea creşterii productivităţii muncii.

În cadrul acestei metode, iniţial, efortul pentru micşorarea timpului total de fabricaţie a fost îndreptat spre reducerea timpilor de pregătire şi încheiere şi a reglajelor maşinilor, apoi preocupările au fost orientate către creşterea seriei de fabricaţie, prin studiul asemănărilor dintre piese, pentru ca într-o ultimă etapă preocupările să se concentreze către creşterea gradului de mecanizare şi automatizare flexibilă a producţiei individuale şi de serie mică. Automatizarea maşinilor - unelte a fost orientată către creşterea spectaculoasă a gradului de universalitate, prin concentrarea operaţiilor concomitent cu cel de flexibilitate. În concepţie sistemică, prin flexibilitate se înţelege capacitatea de adaptare a sistemului tehnico - organizatoric la sarcini de producţie diferite, atât din punctul de vedere al formei şi dimensiunilor produsului, cât şi din punctul de vedere al procesului tehnologic care trebuie efectuat.

Complexitatea unui sistem flexibil rezultă din nivelul pe care acesta îl ocupă pe scara ierarhizată în cadrul unui sistem de fabricaţie asistat de calculatorul electronic, într-o structură unitară, preponderent informatică a activităţilor de proiectare constructivă şi tehnologică, de programare, organizare şi producţie, precum şi interconectarea informaţională, atât pe verticală cât şi pe orizontală a tuturor sectoarelor de activitate ale întreprinderii industriale, prin intermediul reţelelor locale de comunicaţii. Acest sistem de fabricaţie “fără oameni” sau cu un număr extrem de limitat de operatori cu funcţii de supraveghere va fi cu siguranţă întreprinderea industrială reprezentativă a secolului XXI, străpungere tehnologică rezultată din provocarea constantă şi revoluţionară a imposibilului în întreaga istorie de dezvoltare a tehnicii.

În prezent există următoarele tipuri de sisteme flexibile:

- sisteme flexibile de prelucrare automatizate, care reprezintă complexe de utilaje tehnologice şi de echipamente de asigurare a funcţionării acestora în regim automat cu posibilitatea de reglare automată pentru prelucrarea unui tip de piesă;

- sisteme flexibile de prelucrare integrate, care constau din mai multe utilaje tehnologice reunite pe baza tehnologiei de grup, în vederea prelucrării totale sau parţiale a unei familii de piese. Transportul şi depozitarea pieselor şi sculelor se fac mecanizat, iar fluxul de informaţii referitoare la desfăşurarea procesului de producţie se face cu ajutorul calculatorului. Acest tip de sisteme permite reutilizarea maşinilor - unelte cu comandă numerică existente în dotare;

- celule flexibile de prelucrare, compuse dintr-o singură unitate tehnologică, dotată cu echipament automatizat de comandă numerică şi cu mijloace de automatizare a procesului tehnologic, care funcţionează autonom (alimentare automată cu scule şi piese), realizează cicluri repetate şi are posibilitatea de încorporare într-un sistem de nivel mai ridicat.

La nivelul anilor 1990-1995, 18-25% din numărul de maşini - unelte aşchietoare folosite au fost cuprinse în sisteme flexibile de prelucrare, procentele variind de la ţară la ţară, în funcţie de dinamica implementării sistemelor flexibile de prelucrare. Acest ritm este într-o vădită creştere.

Definirea centrului de prelucrare

Centrele de prelucrare (CP) sunt maşini-unelte complexe, comandate

numeric. Apariţia lor a fost impusă de două tipuri de considerente, unul de natură economică şi celălalt de natură tehnologică. Justificarea economică este în legătură cu raportul dintre timpul de aşchiere propriu-zis şi timpul total în care piesa este prinsă pe maşina-unealtă. Centrele de prelucrare au magazie de scule, asigurand prelucrarea automata a semifabricatelor, schimbarea automata a sculei si a piesei de prelucrat. Posibilitatea oferită de CP de a prelucra din aceeaşi prindere mai multe suprafeţe utilizând un număr mare de scule conduce la creşterea preciziei de prelucrare şi implicit la creşterea calităţii piesei/produsului.

Există două clase importante de CP: una pentru prelucrarea pieselor prismatice şi alta pentru prelucrarea pieselor de revoluţie. Primele centre de prelucrare apărute au fost destinate prelucrării pieselor prismatice. O explicaţie ar putea fi complexitatea sistemului de schimbare a sculelor la centrele de prelucrare destinate prelucrării pieselor de revoluţie. Echipamentele de comandă de tip CNC (Computerized Numerical Control) se interfaţează cu acţionarea electrică a maşinii-unelte printr-un sistem de control logic programabil (PLC). Centrele de prelucrare prin strunjire pentru piese de revoluţie, au unul sau două capete revolver (CR) în care sunt mantate sculele necesare prelucrărilor tipice prin strunjire cât şi pentru prelucrări speciale. Piesele prismatice se prelucrează pe CP. Aceste CP sunt dotate cu magazine de scule (MS) şi opţional cu sisteme de paletizare (SAP). Având un număr mare de scule, CP este capabil să înlocuiască până la 4-5 maşini-unelte convenţionale. Centrul de prelucrare este echipamentul de bază din orice structură flexibilă de prelucrare. Pentru integrarea lor într-un SFP, beneficiarul trebuie să se asigure că versiunea de bază oferă posibilitatea, pe termen scurt sau mediu, să fie echipată cu o serie de opţiuni prin care să se realizeze creştertea producţivităţii, siguranţei în funcţionare şi lărgirea gamei de piese care pot fi uzinate.