Станки и оборудование с цифровым управлением эффективно решают одну из важнейших задач автоматизации машиностроительного производства. Вот почему созданию этих систем уделяется такое внимание как у нас в стране, так и за рубежом.

У читателя может возникнуть естественный вопрос: а как быть с программами, откуда их брать?

Станки с цифровым управлением — детища электронных цифровых вычислительных машин ЭВМ. ЭВМ берут на себя львиную долю труда при подготовке программ, и только благодаря этому идея цифрового управления машинами могла быть воплощена в жизнь. Как участие человека в работе обычных станков сделало их универсальными, так «участие» электронных вычислительных машин сделало универсальными автоматы с цифровым управлением.

Четверть века назад была начата их разработка. Лет пятнадцать назад первый этап создания станков нового типа был более или менее завершен. В 1960 году во всем мире насчитывалось, вероятно, не больше 200–300 станков с цифровым управлением. В 1962 году в США находилось в эксплуатации 1500 станков с цифровым управлением, в 1964 — свыше 4000, в 1967 — 10 000, к настоящему времени свыше четверти всех выпускаемых станков оснащается системами цифрового управления. Эта картина широкого развертывания фронта работ в области цифровой автоматизации характерна не только для США и нашей страны, но и для ряда других высокоразвитых стран. Именно она и определила одно из важнейших направлений в области научно-технического прогресса за истекшую четверть века. Но, как ни много уже достигнуто в этой области, сделаны лишь первые шаги. Возможности методов и средств цифровой автоматизации не только не исчерпаны, их применение фактически только еще началось. Можно с уверенностью сказать, что в 2000 году инженеры и технологи на наше оборудование с цифровым управлением, на его современные возможности и широту использования будут смотреть примерно так же, как современные авто- и авиастроители смотрят на первые автомобили и аэроплан братьев Райт, то есть с доброй и насмешливой улыбкой.

Предстоящая четверть века будет характеризоваться в первую очередь гигантским количественным скачком в области производства станков и машин с цифровым управлением, расширением их типажа и номенклатуры. Станки типа так называемых «обрабатывающих центров», оснащенные целыми наборами режущего инструмента, включающими десятки резцов, сверл, метчиков, разверток и т. д., могущих без перестановки заготовки выполнить над ней по заданной программе десятки различных операций, высокоточные и высокопроизводительные станки для изготовления самых сложных деталей и изделий из легких сплавов и из высоколегированных сталей, для механической обработки, для газовой резки и штамповки. Подобное оборудование сейчас разрабатывается, уже имеется на производстве и будет строиться многими тысячами.

Но главное, конечно, не в этом количественном скачке, неизбежность которого очевидна сейчас.

Цифровая автоматизация, пусть пока очень робко, но уже захватывает самые различные звенья технологического процесса.

Технологический процесс машиностроительного производства — это не только обработка деталей. Это длинная цепь операций и действий, включающая самые различные этапы: и непосредственно разработку самого процесса, и выборы оптимальных режимов резания, и распределение припусков на обработку деталей, и контроль заготовок перед обработкой, и контроль обработанных деталей, и сборку изделий.

Сейчас выполнение многих из этих процедур требует применения человеческого труда — труда квалифицированного и в больших количествах. В ближайшей перспективе этот живой труд должен быть и будет заменен системами, действующими на «цифровых механизмах».

На нескольких примерах попытаемся показать читателю новые идеи, принципы их применения, которые сегодня разрабатываются и совершенствуются, а в недалеком будущем получат широкое применение в машиностроительном производстве.

Программу для станков с цифровым управлением считает ЭЦВМ. Все данные для подготовки программы сегодня задает человек. Первое, второе, третье, сотое изделие станок обрабатывает по одной и той же программе.

Хорошо, если человек может составить программу так, чтобы получить от станка максимум того, на что этот станок способен в отношении точности и производительности. Было бы хорошо, если бы программист и технолог знали, как будут деформироваться станок, инструмент и изделие в процессе обработки (а такие деформации происходят обязательно). Хорошо, если бы они смогли предсказать, как с течением времени будут изнашиваться резец, фреза или какой либо другой режущий инструмент (а износ инструмента происходит в процессе работы непрерывно). Хорошо, если бы им было известно, как по мере работы разогреваются узлы станка и каково в результате этого нагревания влияние температурных деформаций на результаты работы машины. Вот если бы они все это могли предвидеть и учесть в программе, тогда бы десятое и сотое изделие на станке было бы обработано оптимальным образом. Но ни технолог, ни программист всех этих подробностей не знают сегодня, не будут знать завтра, ни, вероятно, даже в отдаленном будущем. Да и особой необходимости в том, чтобы все это знать во всех подробностях, наверное, не будет.

Создающиеся сейчас так называемые самонастраивающиеся, или адаптивные, системы обеспечат работу станков в оптимальном режиме без вмешательства человека. Они будут уметь накапливать, обрабатывать и использовать информацию для достижения наилучших результатов. Системы специальных измерительных устройств и датчиков, собирающие данные о том, как протекает реальный технологический процесс, как деформируются станок, изделие, режущий инструмент, как изнашивается инструмент и как разогревается вся система, специальные вычислительные устройства, обрабатывающие эту информацию, дадут возможность автоматически корректировать ту исходную программу, которую автомат получил от технолога.

Другими словами, человек как бы задаст автомату цель. А как достичь этой цели, тот научится сам, с помощью искусственных органов чувств и цифровых механизмов. Только первое изделие из партии автомат обрабатывает по программе, заданной человеком. Потом, начиная с этого момента, он начнет накапливать и учитывать опыт работы, совершенствовать программу, обрабатывая второе, третье и последующие изделия с предельной точностью либо в максимальном темпе, либо с наивысшей экономичностью.

Естественно, что тот или иной из этих критериев, которым должен «руководствоваться» автомат в процессе работы, также задает человек. Но весь процесс поиска и настройки на оптимальную реализацию программы, вся та процедура, которая практически неосуществима традиционными методами, то есть на универсальных станках и с участием пусть даже высококвалифицированных операторов, будет выполняться в автоматическом режиме, обеспечивая высокие точности, производительность, экономичность.