Перед принятием решения купить вертикальный обрабатывающий центр, по причине относительно высокой стоимости, необходимо производить серьезный предварительный анализ эффективности его использования в данных конкретных условиях производства.
В отличие от применения традиционных универсальных и специальных станков и автоматов, эффективность которых может быть достаточно полно оценена увеличением производительности, величиной приведенных затрат и сроком окупаемости капитальных вложений, эффективность использования вертикального обрабатывающего центра этими критериями полностью выражена быть не может. Это связано с тем, что введение в производство подобных станков представляет собой не только замену устаревших металлорежущих станков более совершенными, а сопровождается крупными изменениями в самом подходе к построению технологического процесса обработки деталей, изменениями в конструкции обрабатываемых деталей и в ряде случаев требует нового подхода к организации производства, его планирования и обслуживания, изменяет состав и квалификацию персонала предприятия.
Поэтому при анализе, насколько будет эффективен в применении вертикальный обрабатывающий центр с ЧПУ, кроме чисто экономических расчетов, которые остаются обязательными, необходимо учесть большое число дополнительных факторов.
Обработка более сложных деталей на вертикальных обрабатывающих центрах
Решение купить вертикальный обрабатывающий центр предоставит возможность совершенствовать конструкции обрабатываемых деталей, которая обеспечивается следующим.
Концентрация обработки заготовки по многим обрабатываемым поверхностям, в том числе сложной формы, с помощью большого числа автоматически сменяемых инструментов и при одном закреплении заготовки:
- повышает точность размеров, формы и взаимного расположения поверхностей;
- делает возможным создание сложных форм ответственных деталей в соответствии с конструктивными требованиями, изготовление которых на традиционных станках считалось невыполнимым;
- позволяет снижать вес ответственных корпусных деталей путем удаления излишнего металла обработкой специальных карманов и выемок.
Так как изготовление сложных по конструкции деталей на вертикальном обрабатывающем центре не требует создания сложных приспособлений, специальных режущих инструментов, копиров и шаблонов:
- чрезвычайно упрощается подготовка производства новых изделий и ускоряется их промышленное освоение, что способствует быстрому развитию новой техники;
- облегчается внесение изменений и усовершенствований в конструкции изделий установившегося, текущего производства;
- создаются возможности автоматического изготовления мелких серий сложных корпусных деталей опытных образцов с точным выполнением всех требований чертежа и обеспечением необходимого качества, что в некоторых случаях применения универсальных станков и разметки является невозможным.
Например, в условиях массового производства автомобилей на традиционных станках-автоматах и автоматических линиях с жесткой связью возникают особые трудности изготовления сложных деталей опытных моделей новых автомобилей, так как наладка для их производства специальных линий и автоматов нерентабельна, а изготовление на универсальных станках методами мелкосерийного производства не обеспечивает устойчивого качества деталей для автоматического производства. Применение в подобных случаях вертикальных обрабатывающих центров полностью решает эту проблему. Обработка V-образного восьмицилиндрового блока автомобильного двигателя почти полностью осуществляется за одну установку детали с соблюдением всех требований к точности размеров и взаимного расположения обрабатываемых поверхностей (продолжительность такой обработки 4 ч).
Совершенствование технологии обработки на вертикальных обрабатывающих центрах
Также, покупка вертикального обрабатывающего центра позволит совершенствовать технологию обработки заготовок за счет следующих преимуществ.
Концентрация обработки наиболее сложных корпусных деталей, выполняемой на станке без переустановки заготовки:
- устраняет необходимость создания большого числа дорогостоящих специальных приспособлений и технологической оснастки; обычно одно простое крепежное приспособление заменяет от 2 до 10 сложных специальных приспособлений, необходимых для традиционных универсальных или специальных станков; при применении вертикальных обрабатывающих центров стоимость технологической оснастки сокращается до 70-80 %;
- делает возможной обработку многих поверхностей при использовании для базирования детали необработанной поверхности (черновой базы) без предварительной обработки.
Возможность быстрой автоматической смены режущего инструмента с помощью магазина делает экономически целесообразным существенное повышение режимов резания, а следовательно, и снижение машинного времени.
При использовании обрабатывающих центров с ЧПУ вследствие повышения режимов резания и сокращения излишних перегибов и холостых ходов инструмента машинное время может быть снижено в 2-10 раз. Связанное с повышением режимов резания возможное снижение стойкости инструмента компенсируется тем, что в магазине станка устанавливаются инструменты-дублеры, которые быстро автоматически заменяют затупившиеся инструменты, предотвращая простой станка.
Применение устройств адаптивного управления, оптимизирующих режимы резания при изменении припусков, колебаниях твердости обрабатываемого материала и изменении ширины обработки, существенно повышает производительность обработки и стойкость инструмента.
Создание при этом постоянных и оптимальных условий работы режущего инструмента, независимо от колебаний припуска, ширины обработки и твердости обрабатываемого материала, устранение кондукторных втулок, создающих дополнительные ударные нагрузки на инструмент, обеспечение правильной геометрии и своевременной заточки инструмента приводят к тому, что фактическая стойкость режущего инструмента на обрабатывающих центрах на 20-25% выше, чем на обычных станках, несмотря на применение более высоких режимов резания.
Сокращение применения дорогостоящих специальных, фасонных инструментов и расхода соответствующих заточных шлифовальных кругов специальных профилей способствует общему снижению затрат на режущий инструмент.
Оптимизация последовательности обработки (например, последовательности обработки многочисленных отверстий на разных сторонах деталей), повышение скорости холостых ходов до 3-10 м/мин и сокращение длин врезания и перебегов инструментов уменьшает суммарную длину холостых ходов и общие затраты вспомогательного времени. При этом время непосредственной работы режущих инструментов (время резания) в общих затратах времени на операцию значительно возрастает.
В связи с тем, что точность обработки определяется правильностью составления программ и не зависит от рабочего, при использовании вертикального обрабатывающего центра с ЧПУ изменяется функция технического контроля и сокращается объем контрольных операций. Тщательному контролю подлежит программа и изготовленная по ней первая деталь. В дальнейшем проводится частичный контроль по отдельным размерам. Общий объем контрольных операций сокращается на 50-90%.
Брак деталей, изготовленных на обрабатывающих центрах, может быть связан с износом и поломкой инструмента и погрешностью установки и крепления заготовки.
Рост экономических показателей при использовании обрабатывающих центров
Возможность улучшения организации производства и повышения экономических показателей обеспечивается следующим.
Купив вертикальный обрабатывающий центр вы получаете повышение экономических показателей и производительности, а также сокращение числа потребных металлорежущих станков на заводе. В среднем один такой станок заменяет 3-4 обычных станка, а при обработке сложных корпусных деталей заменяет 10-17 станков. В результате этого:
- уменьшаются общая потребность в металлорежущих станках и соответствующие затраты;
- уменьшаются производственные площади цехов, складских помещений для хранения незавершенного производства, заготовок, материалов, технологической оснастки, а также площадей отделов технического контроля;
- уменьшаются площади технологических бюро и инструментальных групп, занятых конструированием и производством технологической оснастки.
При общем уменьшении производственных и вспомогательных помещений доля первых увеличивается почти вдвое.
Уменьшение количества потребных станков и соответствующая реорганизация процесса обработки деталей приводят к тому, что:
- уменьшается объем внутрицехового транспорта и соответствующих транспортных расходов;
- уменьшается продолжительность производственного цикла - межоперационного пролеживания деталей (на складах, в ОТК и межоперационной транспортировке) и соответственно сокращается общий объем незавершенного производства и ускоряется оборачиваемость оборотных средств.
Выполнение обработки на вертикальном обрабатывающем центре в строгом соответствии с установленной программой позволяет произвести точный расчет общей продолжительности обработки деталей и их поставки на сборку, расчет реальной загрузки оборудования, потребности в рабочей силе, материалах и вспомогательных средствах. Это делает возможным значительно улучшить планирование производства и использование всех его возможностей (материальных и других резервов); при этом возникают дополнительные возможности сокращения объемов заделов деталей и запасов заготовок инструментов и вспомогательных материалов.
Широкая автоматизация вертикальных обрабатывающих центров с ЧПУ в значительной мере освобождает рабочего от непосредственного участия в управлений процессом.
В результате этого 4/5 времени работы станка рабочий только наблюдает за действием механизмов и только 1/5 времени непосредственно участвует в работе. Это создает условия для многостаночной работы и в некоторых случаях совмещения обслуживания станка с настройкой режущего инструмента вне его, выполнением отдельных доделочных операций и других вспомогательных работ. Вследствие этого снижаются потребность в рабочей силе и общие расходы по заработной плате.
Высокая степень автоматизации современных обрабатывающих центров и малая продолжительность наладки станков позволяют повысить коэффициент их использования до 60-85 %.
Если вы решили купить вертикальный обрабатывающий центр необходимо учитывать его типоразмер и все указанные выше результаты воздействия этого прогрессивного оборудования на конструкцию и технологию, а также на организацию и экономику производства и по возможности оценить это воздействие в денежном выражении.
