Применение станков с ЧПУ при массовом производстве

Использование того или иного вида оборудования зависит от сложности изготовляемой детали и серийности производства. Чем меньше серийность производства, тем большую технологическую гибкость должен иметь станок. В единичном производстве при изготовлении деталей очень малыми партиями (1-3 шт.) можно применять для автоматизации станки с преднабором координат и цифровой индикацией. При изготовлении сложных деталей в единичном производстве, а также для автоматизации мелкосерийного производства наиболее эффективно применять станки с ЧПУ. В серийном производстве целесообразно использовать станки как с ЦПУ, так и с ЧПУ. В последнее время в условиях переналаживаемого крупносерийного производства широко используют станки с ЧПУ для изготовления корпусных деталей и деталей типа тел вращения.

В некоторых случаях при изготовлении деталей со сложными профилями использование станков с ЧПУ является почти единственным технически оправданным решением. Это оборудование целесообразно применять и тогда, когда невозможно быстро изготовить оснастку.

Основная функция любого оборудования с ЧПУ – автоматическое и точное управление движением рабочих органов. Любой станок с ЧПУ имеет два или более направления для движения, которые называются осями. Причем движение по этим осям осуществляется точно и автоматически.

У всех 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 порождается путем ручных операций, выполняемых станочником (например, вращением рукояток).

Вместо этого станки с ЧПУ оснащены сервомоторами, которые приводятся в действие системой ЧПУ, а та, в свою очередь, 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 точное количество импульсов шаговому двигателю. Его вращение передается оси, с которой 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.
Можно найти довольно грубую аналогию этому процессу. Вспомним о верстаке. Вращая ручку тисков, вы на самом деле вращаете и ось, которая в свою очередь раздвигает или сдвигает губки на тисках. По сравнению с верстаком линейные перемещения на станке с ЧПУ очень точные. Каждому вращению шагового электродвигателя точно соответствует линейное перемещение стола.

В условиях нормальной эксплуатации один 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 партиями от 15 шт. С целью увеличения эффективности использования дорогостоящих станков с ЧПУ, особенно обрабатывающих центров (ОЦ), рекомендуется их эксплуатировать в режиме двух- и трёхсменной работы.

Первое преимущество использования 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. Большинство станков с ЧПУ могут работать абсолютно автономно в течение всего процесса обработки заготовки детали, поэтому оператор-станочник может выполнять другие задачи. Предприятия, применяющие ЧПУ, получают дополнительные преимущества: уменьшение числа ошибок оператора-станочника, а также предсказуемость времени обработки и более полная загрузка оборудования. Поскольку станок будет управляться при помощи программы, квалификация оператора станка с ЧПУ может быть значительно ниже по сравнению с образованием станочника, работающего на универсальном оборудовании.

Второе преимущество использования технологии 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 станке с ЧПУ для производства двух, десяти или тысячи абсолютно идентичных деталей, причем при полном соблюдении требований к точности и взаимозаменяемости.
Третьим преимуществом применения любого оборудования с ЧПУ является гибкость. На оборудовании с программным управлением изготовление разных деталей сводится к простой замене управляющей программы. Проверенная управляющая программа может быть использована любое число раз и через любые промежутки времени. Это также является еще одним преимуществом, а именно, возможностью быстрой переналадки оборудования.

Человеческий фактор сведен к минимуму

В настоящее время необходимость вмешательства оператора станка минимальна. Станки ЧПУ работают на автономной основе. Функции оператора в основном связаны с подготовительными и финальными мероприятиями. Речь идет установке детали, ее снятии и т. п. В нынешних реалиях одному работнику по силам управлять несколькими станками одновременно.

Кроме того, повысились функциональные возможности станков. Для обработки различных деталей нужно просто подобрать соответствующую программу.

На принципиально иной уровень вышла и точность обработки элементов. Теперь можно выпускать сотни и тысячи одинаковых деталей. К тому же, обработке подлежат и такие детали, которые обычным станкам были не по зубам.

Основные преимущества станков с ЧПУ:

1) производительность станка повышается в 1,5-5 раз по сравнению с аналогичными станками с ручным управлением;

2) сочетается гибкость универсального оборудования с точностью и производительностью станка-автомата, что и позволяет решать вопрос комплексной автоматизации единичного и серийного производства;

3) качественно перевооружается машиностроение на базе современной электроники и вычислительной техники;

4) снижается потребность в квалифицированных рабочих-станочниках, а подготовка производства переносится в сферу инженерного труда;

5) сокращается время пригоночных работ в процессе сборки, так как детали, изготовленные по одной программе, являются взаимозаменяемыми;

6) сокращаются сроки подготовки и перехода на изготовление новых деталей благодаря централизованной записи программ и более простой и универсальной технологической оснастке;

7) снижается продолжительность цикла изготовления деталей и уменьшается запас незавершенного производства.

Номенклатура оборудования с ЧПУ расширяется для всех видов технологических процессов, используемых в машиностроении: раскройно-заготовительных, кузнечно-прессовых, штамповочных, гибочных, токарных, сверлильно-фрезерно-расточных, шлифовальных, электроэрозионных и др. Все выпускаемое оборудование с ПУ, как правило, ориентировано на минимальное участие человека в процессе производства и на обеспечение максимального использования его в гибких производственных системах различного назначения