Анализ целесообразности использования станков с ЧПУ при обработке корпусных деталей

Аннотация. В данной статье проанализирована целесообразность использования станков с числовым программным управлением в мелкосерийным производстве. Рассмотрены и изучены рекомендации по выбору деталей, изготовляемых на станках с ЧПУ, требования к исходным заготовкам и особенности технологической подготовки производства.

Ключевые слова: многоцелевой станок, станок с ЧПУ, корпусные детали, надежность станка, эффективность.

Сведения о целесообразности использования станков с ЧПУ в разных типах производства

Современное машиностроение выдвинуло новые требования для предприятий. В настоящее время трудно представить себе предприятие, стремящееся увеличить объемы выпуска продукции без автоматизации производства и применения нового оборудования.

Станки с числовым программным управлением – одно из главных изобретений за последние десятилетия. С их появлением значительно возросли производственные мощности предприятий, увеличилось качество выпускаемых изделий, снизились затраты и в разы возросли прибыли.

Числовое программное управление (ЧПУ) – компьютеризованная система управления, связанная с применением цифровых вычислительных устройств для управления производственными процессами.

Классификация станков с ЧПУ по назначению:

1. Для изготовления корпусных деталей;
2. Для изготовления деталей типа тел вращения.

Преимущества станков с ЧПУ по сравнению с универсальным оборудованием:

• Производительность станка;
• Производственная гибкость;
• Качественное перевооружение на базе современной электротехники и вычислительной техники;
• Снижение потребности в квалифицированных рабочих-станочниках, а подготовка производства переносится в сферу инженерного труда;
• Сокращение времени пригоночных работ;
• Сокращение сроков подготовки и перехода на изготовление новых деталей;
• Снижение продолжительности цикла и уменьшение запаса незавершенного производства.

Исходя из вышеперечисленных преимуществ, станок с программным управлением позволяет быстро получить спроектированное изделие на компьютере, при этом обработка на станке с ЧПУ происходит быстрее и с более высокой точностью, чем на универсальном оборудовании. [1,2]

В настоящее время нет определенной методики нахождения границ эффективного использования автоматизированного оборудования.

Поэтому предлагается рассмотреть общий подход к решению этой задачи на основе опыта и анализа производства. На рисунке 1 представлен график зависимости стоимости изготовления деталей от их количества.

Рисунок 1. Область применения станков с ЧПУ

Учет технологичности конструкции деталей при обработке на станках с ЧПУ

Одним из факторов, существенно влияющих на характер технологических процесс, является технологичность деталей и ее составных частей. Конструкция таких изделий должна не только обеспечивать их эксплуатационные свойства, но и требования к их наиболее экономичного изготовления и непосредственно уменьшения трудоемкости. Технологичная конструкция детали должна предусматривать широкое использование унифицированных сборочные единиц, стандартизированных и нормализованных деталей и их элементов, а также минимальное количесвто оригинальных деталей.

Для станков с ЧПУ требования к технологичности существенно отличаются от требований при использовании универсального оборудования.

Большинство корпусных деталей обрабатываются более чем по трем сторонам, и их обрабатывают на станках с ЧПУ, используя поворотный стол станка. Таким образом, для большинства корпусных деталей из-за доминирующего фактора однозначно назначается станок с ЧПУ. [2]

Особенности технологической подготовки производства при применении станков с ЧПУ

Технологическая подготовка производства предусматривает комплекс работ, дающие возможность приступить к изготовлению новых деталей. Особенность технологической подготовки производства – значительная часть работы из сферы производства переносится в область технологической подготовки.

Технологическая подготовка производства при использовании станков с ЧПУ включает следующие этапы.

1. Выбор номенклатуры деталей и анализ технологичности их конструкций.
2. Расчет управляющей программы
3. Разработка технологического процесса
4. Контроль управляющей программы с помощью специальных средств и внесение необходимых исправлений.
5. Пробная обработка детали
6. Контроль обработанной детали и внесение исправлений в программу или технологический процесс
7. Обработка партии деталей.

Ужесточение требований по точности и свойствам материала заготовок, обрабатываемых на станках с ЧПУ, объясняется необходимостью уменьшить нагрузку на станок, уменьшить количество стружки, образующейся при обработке, создает наиболее благоприятные условия работы режущего станка.

Надежность станка и системы управления

Надежность станка и системы управления  - способность безотказно работать в течение установленного интервала времени при соблюдении нормальных условий эксплуатации. Станок с ЧПУ состоит из различных устройств, которые могут выйти из строя по тем или иным причинам. Полная или частичная утрата работоспособности технического устройства называется отказом.

Отказы станков с программным управлением вызывают большие простои дорогостоящего оборудования, а иногда могут привести к браку уникальных дорогостоящих деталей. Необходимость быстрой ликвидации высокой квалификации специалистов, обслуживающих эти станки.

Надежность станка, оснащенного системой ЧПУ зависит от надежности его элементов. В системах управления, состоящих из сотен элементов, к надежности их предъявляются особо высокие требования. Особое внимание уделяется созданию нормальных, а в ряде случаев и облегченных режимов работы всех элементов, а также предотвращению их нагревания. Для защиты схемы управления от воздействия влаги и масла применяются специальные защитные и герметизирующие покрытия.

Рисунок 2. Эффективность станка с ЧПУ на современном производстве

Экономическая эффективность применения станков с ЧПУ зависит от типа станка и его системы управления, количества и характера обрабатываемых поверхностей детали, серийности производства и многих других факторов (см. рисунок 2). Один из основных источников экономии – сокращение вспомогательного времени.  Правильное использование таких станков и рациональный подбор номенклатуры деталей обеспечивает высокую эффективность в условиях серийного и мелкосерийного производств. По сравнению с обычными универсальными станками производительность обработки на станках с ЧПУ повышается в 5 – 10 раз. Современный станок с ЧПУ заменяет до 5 – 10 обычных станков и дает годовую экономию в среднем 20 – 30 тыс. руб. [3,4]