Технологическое оборудование автоматизированных производств

Введение

Машиностроение является ведущим комплексом среди всех межотраслевых комплексов. Это в свою очередь обусловлено несколькими причинами, а именно тем что:
1. Машиностроительный комплекс — это крупнейший из всех промышленных комплексов, так как на его долю приходится почти пятая часть от всей производимой продукции и от всех трудовых ресурсов в хозяйстве России по данным Федеральной Службы Статистики.
2. Машиностроение и металлообработка характеризуются более крупными размерами предприятий, чем вся промышленность в целом, отличается большей фондоемкостью и капиталоемкостью, а также и трудоемкостью создаваемой продукции;
3. Конструктивно-технологическая сложность продукции машиностроения требует привлечения разнообразной в профессиональном плане и более квалифицированной рабочей силы.
4. По отношению ко всем промышленным отраслям машиностроение выходит на первое место согласно своей процентной доле в валовой продукции и в промышленно-производственном персонале. Машиностроение занимает второе место (после ТЭК) по процентной доле в промышленно-производственных фондах, а также в структуре экспорта.
5. Машиностроение разрабатывает машины и оборудование, которые применяются везде, к примеру: в различной промышленности, на транспорте, в сельскохозяйственной сфере, и в быту.
Научно-технический прогресс во всех отраслях народного хозяйства материализован через машиностроительную продукцию, а в особенности таких ее приоритетных отраслей как станкостроение, электротехническая и электронная промышленность, приборостроение, а также производство электронно-вычислительной техники.[7]
Целью данной работы является история развития станкостроения.
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СТАНКОСТРОЕНИЯ

Постоянно увеличивающееся значение, которое имеют машины во всех производственных отраслях, в свое время обусловило динамичное развитие станкостроения, которое представляло собой техническую базу для всей машиностроительной промышленности в целом.
Металлообрабатывающие станки в свою очередь стояли в основе организации производства одних машин другим машинами. Их целью является обработка различных металлических заготовок для создания деталей имеющих определенную конфигурацию, с определенными размерами, формой и необходимым уровнем качества.
С масштабностью машинного производства, увеличивается и массовый выпуск всевозможных деталей. Здесь имеющиеся станки должны быть совершенными и отличаться производительностью, для того чтобы обеспечивать обработку деталей нужного количества и необходимого качества. Механический суппорт, который применялся с начала для токарных и токарно-винторезных станков, был в дальнейшем доработан до довольно совершенного механизма и уже в таком виде он был задействован на многих станках, которые предназначались для изготовления различных машин.
По мере того как механический суппорт совершенствовался, постепенно модернизируясь, системы зубчатых передач, механизмы подачи, зажимные устройства и отдельные конструктивные элементы кинематической схемы, металлорежущие станки становились все более эффективными.
В семидесятых годах XIX столетия машиностроение уже содержало в наличии основные рабочие машины, которые позволяли осуществлять механическим способом основные операции по металлообработке.
Ключевую роль в общем развитии станкостроения сыграл машиностроительный завод, принадлежавший Генри Модели.
Этот завод представлял собой настоящую школу механиков-машиностроителей, которые занимались развитием прогрессивных технических традиций основателя станкостроения.
На данном заводе начинал свою трудовую и творческую деятельность ряд конструкторов, исследователей и изобретателей в области машиностроения, среди которых были: Джозеф Витуорт, Джеймс Несмит, Джозеф Клемент, Илай Уитни и другие специалисты.
Здесь примечательно то, что на заводе Генри Модели уже применялась машинная система производства, в частности: посредством трансмиссий было объединено множество рабочих машин, которые приводились в движение универсальным тепловым двигателем. Завод Генри Модели сначала занимался изготовлением деталей предназначенных для паровых машин, а в дальнейшем завод наладил выпуск токарных, строгальных и других механических станков.
Взяв за образец завод Генри Модели (в дальнейшем завод фирмы «Maudslay and Field») стали появляться многие машиностроительные предприятия.
Впоследствии ведущими в мировом станкостроении стали заводы таких фирм как «Nasmyth», «Whitworth», «Sharp and Robert» в Великобритании, а также «S. Sellers», «Pratt and Whitney», «Brawn and Sharp» в Соединенных Штатах.[5]
В семидесятых-девяностых годах XIX столетия американские предприятия, наладив выпуск станков нового типа, среди которых были: токарно-револьверные станки, универсально-фрезерные станки, карусельные станки, расточные станки, шлифовальные станки, начали опережать в техническом отношении станкостроение Великобритании.
В Германии станкостроение стало развиваться в основном с шестидесятых-семидесятых годов XIX века. Появились такие фирмы как: «Reinecker», «Schiss», «Heimer und Pielz», «Waldrich», «Weisser» и другие.
В Российской Империи станки для производства оружия, в число которых входили: токарные и сверлильные станки, фрезерные и резьбонарезные станки, протяжные и шлифовальные станки, а также полировочные станки делали на Тульском оружейном заводе (ТОЗ).
После данные станки стали производится Ижевским, Сестрорецким, и Луганским заводами. Основанный в Москве завод братьев Бромлей (в советское время «Красный пролетарий») стал первым русским специализированным заводом в области станкостроения; на Всероссийской выставке, происходившей в 1870 году в Санкт-Петербурге. Там завод представил зрителям несколько своих оригинальных станков, среди которых были: радиально-сверлильный станок; продольно-строгальный станок; поперечно-строгальный станок.
Еще спустя два года, на политехнической выставке, происходившей в 1872 году уже в Москве, завод братьев Бромлей выиграл золотую медаль за свои представленные продольно-строгальные и колесотокарные станки. В 1900 году завод братьев Бромлей смог успешно продемонстрировать собственную продукцию, представленную на Всемирной промышленной выставке, проходившей тогда в Париже.
В Российской Империи открывались и другие станкостроительные предприятия, среди которых: «Фельзер» в Риге, «Феникс» в Петербурге, «Штолле» и «Вейхельт» находящиеся в Москве, завод братьев Маминых в Балакове, «Столь» построенный в Воронеже, заводы Грачева и Доброва расположенные в Москве.
По большому счету станкостроение в Российской Империи был слабо развитым даже в нулевых годах XX столетия; оно фактически не могло удовлетворять имеющиеся потребности растущей промышленности, как по объемам, так и по уровню качества

. Это и являлось основной причиной для импортирования станков для российских фабрик и заводов из-за рубежа.[3]
Мировое станкостроение в последней трети XIX столетия обладала пятью основными типами металлорежущих станков.
Большую часть от всего станочного парка составляли именно токарные станки, которые использовались с целью для обработки наружных и внутренних поверхностей тел вращения. На токарных станках занимались обточкой гладких и ступенчатых валов, конусов, шаров, а также разных фасонных поверхностей, а также занимались расточкой цилиндров, отверстий, и нарезкой резьбы.
Во вторую многочисленную группу входили сверлильные станки, которые были необходимы для сверления и для обработки отверстий, а также с целью расточки и нарезки резьбы. Строгальные станки, которые разделялись на: горизонтальные и вертикальные (долбежные) станки, предназначались с целью обработки плоских поверхностей создаваемых изделий.
Увеличилось применение фрезерных станков предназначенных для обработки наружных и внутренних поверхностей, в особенности точных деталей, а также для разработки изделий имеющих фасонную конфигурацию.
В пятую группу металлообрабатывающего оборудования входили шлифовальные станки, на которых выполнялась чистовая обработка деталей имеющих разную форму посредством абразивных материалов и инструментов. Вместе с тем, специализированные типы станков разделялись по характеру выполняемых в процессе производства технологических операций.
Создаются станки, которые необходимы для выполнения отдельной либо сразу нескольких аналогичных технологических операций. Таким образом, в группе универсальных токарных станков был создан специализированный станок, предназначенный для расточки длинных цилиндрических и полых изделий (типа орудийных стволов и гребных валов). Был создан горизонтально-расточный станок, предназначенный для точной расточки внутренних поверхностей.[1]
Специфика обработки больших деталей имеющих малую длину и большой диаметр обусловила возникновение токарно-лобовых станков.
Для крупногабаритных изделий, имеющих большую массу и которые было тяжело устанавливать на обычных токарных станках, были разработаны токарно-карусельные станки. Существенное значение в металлообработке стали иметь токарно-револьверные станки, которые снабжены специальной револьверной головкой, в которой закрепляются различный режущий инструмент. В определенные станки револьверного типа были рассчитаны на установку в одной головке до двенадцати-шестнадцати инструментов.
Принято выделять и остальные типы станков. Из сверлильных станков выделяют радиально-сверлильные станки, которые предназначены для сверления и дальнейшей обработки отверстий, сделанных в деталях больших габаритов, которые по объективным причинам просто не могут быть установлены на стандартных сверлильных станках.
Для строгания плоскостей крупных корпусных деталей (наподобие рам, станин, а также корпусов машин) создаются довольно мощные продольно-строгальные станки с движущимся столом с длиной 3-4 метров и больше.
Возникли продольно-фрезерные и карусельно-фрезерные станки, которые давали возможность обработки сразу несколько массивных деталей в одно и то же время. Вместе с обычными шлифовальными станками создаются и круглошлифовальные станки, предназначенные как для наружного шлифования, для внутреннего шлифования и так далее.
Создается оборудование, которое специально предназначено для нарезания зубьев в зубчатых колесах, которое включало в себя: зубофрезерные, зубодолбежные, а также зубострогальные станки. Усложнение машинных деталей машин и специализация металлообработки ведет к возникновению шлицефрезерных, шпоночно-фрезерных, протяжных, хонинговальных и прочих специальных станков.[2]
Вместе с развитием металлорежущего оборудования происходил процесс технического совершенствования остальных видов машин-орудий, которые предназначены с целью обработки металлов.
Таким образом, потребности в создании больших металлических заготовок неизбежно вызвали проектирование и строительство гигантских машин предназначенных для ковки и для прессования металлических изделий.
В семидесятых-восьмидесятых годах на заводах Круппа в Германии были задействованы паровые молоты имеющие массу падающих частей 50-75 тонн. В 1891 году в Соединенных Штатах был разработан огромный станок-молот с массой рабочей части в 125 тонн. Высота данного станка составляла 27,5 метров, а масса наковальни составляла 475 тонн; от ударов, которые производила данная машина, содрогались все близлежащие постройки.[6]
Трудности эксплуатации гигантских молотов привели к распространению на машиностроительных заводах с целью производства крупных поковок мощных гидравлических прессов. При рабочем усилии гидравлического пресса в 10 000 тонн он способен заменить молот имеющий массу падающих частей до 500 тонн. Без использования мощных гидравлических прессов нельзя было бы построить многие гигантские машины, у которых некоторые части достигали массой в десятки и более тонн.
Увеличение производительности металлообрабатывающего оборудования нуждалось, в большей механизации как основных, так и вспомогательных операций, в снижении непроизводительных временных затрат. Одновременно конкретизация функций станков приводило к упрощению осуществляемых ими операций и таким образом формировало подходящие условия для внедрения процессов автоматизации.
Тогда были разработаны полуавтоматические и автоматические станки, у которых подвод режущего инструмента в рабочее положение, его подача и отвод его же после работы в свое исходное положение происходила автоматическим образом, без участия оператора.

Самыми первыми автоматизированными станками являлись автоматы по деревообработке, которые были сконструированы в Соединенных Штатах К