Применение оборудования с ЧПУ

Итак, в каких же случаях применение оборудования с ЧПУ оправдано? Можно выделить следующие ситуации:

1. Мелкосерийное производство с часто сменяемыми программами выпуска. Большую часть всего промышленного производства составляет мелкосерийное производство с объемом партии в 50 единиц и менее. Пример: Выпуск мерительного инструмента.

2. Сложная геометрия детали. Некоторые детали вообще могут быть качественно получены только на станках с ЧПУ. Пример: копиры автоматических роторных линий (рис. 1.2) имеют сложный синусоидальный профиль для обеспечения плавности движения роликов. Изготовить такую деталь на обычном фрезерном станке фактически невозможно.

Необходимость выполнения многих операций над заготовкой. Многофункциональность станков с ЧПУ особенно обрабатывающих центров, позволяет производить обработку с одного установа, что повышает точность и устраняет потери времени на загрузку и транспортировку. Пример: изготовление корпусной детали требует расточки с высокой точностью ряда отверстий, являющихся посадочными диаметрами подшипников (

3. Рис. 12.2). Наиболее подходящее оборудование для этого - обрабатывающий центр.

Рис. 13.2 - Пример детали сложной формы, для изготовления которой необходим станок с ЧПУ (копир ротора АРЛ).

4. Необходимость удаления большого объема материала. Если геометрия заготовки или свойства материала требуют многопроходной обработки, то такая обработка гораздо эффективнее выполняется на оборудовании с ЧПУ. Пример: инструментальное производство; обработка бронеплит в военном производстве.

Рис. 13.3 - Корпусная деталь, требующая выполнения
большого количества операций.

5. Высокая вероятность внесения изменений в конструкцию. Стоимость разработки новой программы для станка с ЧПУ на порядок меньше стоимости переналадки, изготовления приспособлений, обучения персонала при работе на обычном станке. Пример: экспериментальное производство, выпуск ряда прототипов изделия.

6.  Высокие требования к точности обработки (узкие поля допусков). Станки с ЧПУ обеспечивают более высокую точность, чем обычные, что связано как с иной конструкцией приводов подач, так и с наличием средств адаптивного контроля. Кроме того, обеспечивается стабильный выпуск партии прецизионных деталей. Пример: выпуск сверхточных научных приборов (туннельный профилирующий микроскоп), средств измерения.

7. Высокая стоимость детали. Иногда стоимость заготовки ввиду ее огромных размеров или особого материала очень высока, поэтому требуется гарантировать недопущение неисправимого брака, что можно сделать только на оборудовании с ЧПУ. Пример: изготовление зубчатого венца шестерни поворота стрелы шагающего экскаватора (15м в диаметре).

8. Необходимость 100% контроля деталей. В ряде производств (авиация, космос) требования безопасности предполагают полное исключение брака. Поэтому выполняется 100% контроль всей продукции. Оборудование же с ЧПУ выполняет такой контроль автоматически, да еще и в ходе обработки. Пример: лопатки турбин реактивного двигателя.

Обоснованному принятию решения о необходимости применения оборудования с ЧПУ также помогают прогнозы роста производительности. Производительность станка Q определяется как:

,

(12.1)

где t_p - время рабочих ходов;

t_х - время холостых ходов;

 - идеальная производительность станка без учета потерь;

 - коэффициент производительности, характеризующий степень непрерывности рабочего процесса и использования оборудования по времени;

Т - полное время обработки на станке одной детали.

Рис. 13.4 - Производительность автоматизированного оборудования.

1 - станки с ЧПУ на базе модернизированных универсальных;

2 - обычные станки с ЧПУ;

3 - многооперационные станки с ЧПУ (обрабатывающие центры);

4 - автолинии из станков с ЧПУ.

Как видно из графика (

Рис. 12.4), любая автоматизация имеет некоторый предел роста производительности, после чего кривая идет горизонтально. На данном графике сокращение времени рабочих ходов соответствует перемещению по оси абсцисс, а сокращение времени холостых ходов - перемещению по оси ординат.

Рассмотрим пример того, как можно повысить производительность станка за счет сокращения времени холостых ходов. Дан вертикальный координатно-сверлильный станок, который сверлит отверстия в печатных платах. При работе без ЧПУ рабочий накладывает кондуктор и последовательно перемещает шпиндель от отверстия к отверстию. Если же станок оснащен ЧПУ, то при разработке управляющей программы можно выполнить перебор всех возможных путей от отверстия к отверстию и получить оптимальный маршрут, экономящий от 20 до 50% времени холостых ходов.