Automatizace obrábění

Automatizací výroby se obecně rozumí nahrazení lidského faktoru v průběhu výroby samočinnou prací stroje. Automatizace obrábění spočívá v nahrazení lidské obsluhy obráběcích strojů a jim příslušejících pomocných zařízení samočinnou prací těchto zařízení. Přitom je automatizace zaměřena jak na vlastní proces obrábění, tak na pomocné činnosti spojené s obráběním.

Program, kterým jsou automatické stroje řízeny, obsahuje informace o

- tvaru obrobku, to jest o dráze nástroje vůči obrobku během obrábění

- technologii obrábění, to jest o řezných podmínkách

- pomocných funkcích, například o upínání a vyjímání obrobků, výměně nástrojů, chlazení, odvodu třísek a další.

Automatizaci výrobních strojů je možno podle způsobu, jakým jsou informace do strojů vkládány rozdělit na tvrdou a pružnou.

Při tvrdé automatizaci je nositelem pracovního programu tvar určitých prvků pohybového ústrojí stroje. Tyto řídící prvky mechanickou cestou působí na další pohyblivé části, jejichž prostřednictvím dochází ke změně otáček, rychlosti a rozsahu posuvů nebo přísuvů, upínání a uvolňování polotovarů a obrobků, uvedení jednotlivých nástrojů do pracovní polohy a k dalším úkonům. Nejčastějšími řídícími prvky bývají vačky.

Obráběcí stroje pracující na principu tvrdé automatizace je možno rozdělit do dvou skupin:

- typizované automaty, určené pro určité práce (soustružení, vrtání, frézování atd.), určité tvary obrobených ploch a určitý rozsah rozměrů obrobků; při přechodu na jiný druh výrobků v mezích použitelnosti těchto strojů je zpravidla třeba vyrobit nové řídící prvky (vačky a pod.); do této skupiny patří například vačkové soustružnické automaty

- jednoúčelové automatické stroje, jednoznačně konstruované nebo montované pro určitý obrobek; tuto skupinu je možno dále rozdělit na jednoúčelové stroje individuální konstrukce a stavebnicové stroje.

Výhodu strojů využívajících tvrdé automatizace je vysoká produktivita jejich práce.

Jednoúčelové obráběcí stroje individuální konstrukce jsou investičně nákladné. Dodací doba těchto strojů je poměrně dlouhá. Jsou ale velmi kompaktní a zabírají minimum místa. Provozně jsou velmi úsporné. Jejich produktivita práce je ze všech uváděných typů nejvyšší.

Stavebnicové obráběcí stroje jsou sestavovány z typizovaných jednotek a speciálních skupin. Vzhledem k tomu, že typizované skupiny jsou vyráběny ve větších seriích a zpravidla jsou u dodavatele na skladě, je jejich cena nižší než u strojů individuální konstrukce a dodací doba je krátká. Vycházejí ale o něco větší, jejich produktivita je nižší a provoz mírně nákladnější. Důležitou výhodou je, že při změně výroby je možno stavebnicové stroje rozebrat na jednotky, které jsou znovu použitelné.

Z uvedených důvodů se tvrdá automatizace uplatňuje zejména ve velkosériové a hromadné výrobě, kde vysoká produktivita práce strojů ekonomicky převažuje nad náklady spojenými s jejich výrobou a seřízením.

Při pružné automatizaci je nositelem pracovního programu snadno změnitelný nosič informací jako například děrný štítek, děrný či magnetofonový pásek, šablona, poloha narážek řídícího systému a další. Přechod na jinou výrobu je rychlý, použití poměrně univerzální.

Také obráběcí stroje pracující na principu pružné automatizace je možno rozdělit do dvou skupin:

- stroje s jednoduchým programovým řízením pomocí děrných štítků, šablon, přestavitelných narážek a podobně

- stroje s číslicovými systémy.

Stroje s jednoduchým programovým řízením mohou být vyráběny jako stroje typizované nebo jako stroje individuální konstrukce. Mají uplatnění ve výrobě malosériové až sériové. Jejich seřízení při přechodu na jiný výrobek vyžaduje určitý čas podle typu řídícího prvku. Krátký seřizovací čas je u narážkových systémů, delší u systémů s děrnými štítky nebo páskami, nejdelší u řízení pomocí šablony, kterou je třeba vyrobit.

Číslicově řízené, tak zvané NC(numerical control), systémy jsou nejmodernějším způsobem automatizace obrábění. Používají výhradně údajů zaznamenaných ve formě vhodné pro numerické zpracování. Vykazují maximální pružnost při změně výroby. Jsou vhodné pro všechny rozsahy sériovosti výroby.

Řídící systémy NC obráběcích strojů je možno podle průběhu dráhy nástroje oproti obrobku rozdělit do dvou skupin: přetržité a souvislé.

U přetržitých nebo také polohových systémů je programována cílová poloha nástroje, průběh vlastní dráhy není řízen. Nástroj se zpravidla pohybuje podle pravoúhlých souřadnic, někdy je možný i šikmý pohyb nástroje. Tento způsob řízení se užívá u vrtaček a vyvrtávaček, u soustruhů na pravoúhle osazené hřídele a u frézek na obrábění rovinných ploch.

U souvislých systémů řízení je pohyb nástroje současně řízen ve dvou nebo třech směrech při vzájemné závislosti. Řídící systém je schopen interpolace podle lineární závislosti nebo podle křivkové závislosti. Tímto způsobem je pak možno obrábět i plochy různě zakřivené a na obrobku různě položené.