В этой статье мы определим, каковы преимущества от использования станков с чпу и в чем заключается выгода перехода с универсальных станков на оборудование с программным управлением.
Основная функция фрезерного оборудования с ЧПУ – автоматическое и точное управление движением рабочих органов. Рабочие органы фрезерного станка с ЧПУ по металлу имеет два или более направления для движения, которые называются осями. Причем, движение по этим осям осуществляется автоматически и с заданной точностью.
У ряда металлообрабатывающих станков используются две линейные оси, движение по которым осуществляется по прямому пути, и оси вращения, движение по которым выполняется по кругу. На универсальном станке движение заготовки детали или инструмента осуществляется путем ручных операций, выполняемых станочником (например, вращением рукояток).
Фрезерные станки с ЧПУ оснащены сервомоторами, которые приводятся в действие системой ЧПУ, которая в точности исполняет команды управляющей программы. Обобщая, можно сказать, что тип движения (ускоренный, линейный или круговой), оси перемещений, величина и скорость перемещения программируются во всех типах систем с ЧПУ.
Система ЧПУ, исполняя команды управляющей программы, посылает необходимое количество импульсов шаговому двигателю. Его вращение передается оси, с которой, как правило, через шарико-винтовую пару, связан рабочий стол. Стол линейно перемещается. Устройство обратной связи, расположенное в противоположном конце оси, позволяет системе ЧПУ подсчитать, на сколько градусов повернулась ось, т. е. какое число импульсов реально отработал шаговый двигатель.
В условиях нормальной эксплуатации один фрезерный станок с ЧПУ позволяет заменить от 2 до 6 единиц универсального оборудования, кроме того, значительно сокращается срок подготовки производства и длительность цикла изготовления продукции, возрастает гибкость.
Экономическая целесообразность использования станков с ЧПУ оправдывается, как правило, при обработке заготовок серийными партиями. С целью увеличения эффективности использования дорогостоящих станков с ЧПУ, особенно обрабатывающих центров (ОЦ), рекомендуется их эксплуатировать в режиме двух- и трёх- и четырехсменной работы.
Фрезерные станки предназначены для выполнения широкого круга операций. Они позволяют обрабатывать наружные и внутренние фасонные поверхности, прорезать прямые и винтовые канавки, фрезеровать зубья зубчатых колес и пр. Различают две основные группы фрезерных станков: универсальные (общего назначения) и специализированные.
К первым относятся горизонтально-фрезерные, вертикально-фрезерные и продольно-фрезерные станки, ко вторым - шпоночно-фрезерные, шлицефрезерные, карусельно-фрезерные и другие станки.
Три основных преимущества станков с чпу
Первое преимущество фрезерных станков с чпу заключается в более высоком уровне автоматизации. Случаи вмешательства станочника или оператора в процесс изготовления детали могут быть исключены или сведены к минимуму. Процесс технологической подготовки производства полностью управляется инженером-технологом. Большинство фрезерных станков с ЧПУ могут работать автономно в течение всего процесса обработки заготовки детали, поэтому оператор-станочник может выполнять другие задачи. Предприятия, применяющие станки с ЧПУ, получают дополнительные преимущества:
- уменьшение числа ошибок оператора-станочника;
- предсказуемость времени обработки;
- более полная загрузка оборудования.
Поскольку фрезерный станок управляется при помощи программы, квалификация оператора станка с ЧПУ может быть значительно ниже, по сравнению с образованием станочника, работающего на универсальном оборудовании.
Второе основное преимущество станков с чпу заключается в более точном изготовлении детали. Сегодня производители станков с ЧПУ говорят о высочайшей точности и надежности оборудования. Это означает, что однажды отлаженная управляющая программа может быть использована на фрезерном станке с ЧПУ для производства двух, десяти или тысячи абсолютно идентичных деталей, причем при полном соблюдении требований к точности.
Третьим преимуществом применения фрезерного оборудования с ЧПУ является гибкость и возможность быстрой переналадки оборудования. На оборудовании с программным управлением изготовление разных деталей сводится к простой замене управляющей программы и, в некоторых случаях, режущего инструмента. Проверенная управляющая программа может быть использована любое число раз и через любые промежутки времени.
Мы рассмотрели каковы преимущества работы с фрезерным станком чпу, и считаем что переход производственного цеха на новый тип оборудования экономически оправдан.
Если вы планируете купить фрезерный станок с ЧПУ - обращайтесь в офис нашей компании. Приобретение оборудования от производителя это оптимальное решение при модернизации станочного парка.
Влияние числового управления на продолжительность производственного цикла
Отношение к влиянию, которое оказывает внедрение систем ЧПУ на продолжительность цикла обработки, зависит от конкретных обстоятельств. Для фирм, действующих в условиях сильной конкуренции, одно лишь сокращение цикла обработки может с лихвой оправдать покупку фрезерного оборудования с ЧПУ.
Обычная процедура перемещения деталей от одного станка к другому занимает много времени. В большинстве случаев цикл обработки настолько продолжителен, что для того чтобы выполнять поставки в реальные сроки, необходимо держать на складе определенный запас деталей. При использовании станков с числовым управлением и особенно, если на производстве есть обрабатывающие центры с ЧПУ, имеется возможность изготавливать детали по мере надобности, т. е. работать в соответствии с заказами, а не в соответствии с определенным уровнем запасов на складе.
Основные преимущества, приводящие к экономии времени производства при использовании ЧПУ, следующие:
- Уменьшается время на подготовку оснастки. Применение фрезерных станков с ЧПУ часто позволяет использовать стандартные режущие инструменты и зажимные устройства. Тем самым может полностью исключаться задержка, вызываемая подготовкой специальной оснастки, и детали можно обрабатывать с помощью универсально-сборной системы приспособлений (УСП). Поскольку при обработке на станках с ЧПУ требуется обеспечивать только закрепление заготовок, с помощью таких приспособлений можно обрабатывать довольно сложные детали. В тех случаях, когда требуется специальное зажимное приспособление, оно оказывается проще оснастки, необходимой для выполнения этой же работы на станке обычного типа. Не следует недооценивать экономию времени и расходов, вызванную снижением требований к оснастке. Это особенно относится к большим станкам, таким как портальные фрезерные станки с ЧПУ, где экономия может оказаться значительной.
- Сокращается время настройки станка, особенно если станок с ЧПУ используют совместно с предварительно настроенными на размер инструментами. Если обрабатывающие центры со сменными столами оснащены устройством автоматической смены инструмента, то устанавливая обрабатываемые детали на спутники, можно полностью устранить потери времени на настройку станка.
- Время обработки часто может быть уменьшено благодаря возможности объединить несколько обычных операций в одну, выполняемую с помощью ЧПУ. Это ответит на часто задаваемый вопрос: Как сократить время фрезерования? Универсально-сборные системы приспособлений позволяют закреплять однотипные детали в поточном производстве (рис. 1).
Рис. 1. Универсально-сборное приспособление
После того как приспособление собрано первый раз, его можно сфотографировать и составить спецификацию использованных элементов. В дальнейшем можно сохранить фотографию и спецификацию для того, чтобы в любой момент восстановить требуемое приспособление. При обычных методах обработки для каждого типа корпуса требовались индивидуальные оснастка, зажимное приспособление, инструмент и расположение при установке (рис. 2).
Рис. 2. Пример экономии средств на оснастку
Для обработки одной детали требовалось в среднем выполнить 13 операций, в том числе обработку окончательной формы с помощью пантографа (кстати сказать, ненадежная и весьма трудоемкая операция, выполнявшаяся фрезой очень малого диаметра). Числовое управление позволяет выполнить все эти работы раздельно и уменьшить число операций примерно до семи. Заметим, что 12 из этих корпусов имеют одинаковую форму, хотя положение и размеры отдельных обрабатываемых поверхностей отличаются друг от друга.
Несложные расчеты показали, что некоторые комбинации конструкций этих корпусов могут быть обработаны с помощью одной программы, другие комбинации можно обрабатывать используя одни и те же установочно зажимные приспособления, третьи - с одинаковыми фрезами, зажимными приспособлениями. Таким образом, кроме устранения восьми операций, появилась возможность значительно снизить затраты на оснастку и подготовку управляющих программ.
Очень трудно дать количественную оценку экономии, возникающей из-за возможного снижения запасов на складе и уменьшения длительности цикла обработки при использовании ЧПУ, однако график, приведенный на рис. 3, показывает характер снижения расходов и времени за счет уменьшения запасов на складах.
Рис. 3. График расходов на содержание запасов деталей и материалов на складе: а - при обычных методах обработки; б - при использовании ЧПУ; 1 - заказ сырья; 2 - начало обработки; 3 - стоимость обработки; 4 - конец обработки; 5 - начало сборки; 6 - отправка готового изделия; 7 - стоимость сырья