Преимущества выбора обрабатывающего центра

В настоящее время высокая конкуренция и общий рост требований к увеличению производительности, повышению качества и точности обработки ставит перед многими металлообрабатывающими предприятиями задачу модернизации или расширения производства. Исходя из своих возможностей и технологических потребностей, каждый должен сделать выбор в пользу станков с ЧПУ или многофункциональных обрабатывающих центров. Чаще всего цена является определяющим фактором в выборе, например, фрезерного оборудования. Особенно, если учесть все накладные расходы по транспортировке, монтажу и наладке оборудования, обучению персонала.
Но, все же, подходя к столь ответственному выбору, стоит рассмотреть все факторы и нюансы, которые могут способствовать или помешать возврату вложенных средств:
• максимальные габариты обрабатываемых деталей
• функциональные возможности;
• точность и производительность станка;
• надежность, долговечность и ремонтопригодность.
• наличие опыта эксплуатации МОО.

Возможности и производительность фрезерных обрабатывающих центров.

Покупая тот или иной станок, каждый желает получить от него максимальное количество выполняемых операций. При оказании услуг металлообработки трудно спрогнозировать желания Заказчика, насколько сложные детали и в каком количестве ему понадобятся.
Фрезерные станки с ЧПУ бесспорно обладают высокой степенью автоматизации и широким диапазоном возможностей. Но на сегодняшний день самые передовые технологии в автоматизации и программном управлении оборудованием применяются во фрезерных центрах.
Основным отличием обрабатывающих центров от фрезерных станков с ЧПУ является возможность реализовать за одну установку черновую, получистовую и чистовую обработку деталей с выполнением множества операций:
• фрезерование плоскостей, пазов, канавок, уступов, окон, колодцев;
• сверление, растачивание, зенкерование, развертывание гладких и ступенчатых отверстий;
• нарезание резьбы.
Для обеспечения безостановочной многоинструментальной обработки станки комплектуют автоматической системой смены инструмента. Высокую степень вариативности режущих инструментов обеспечивает вместительный (от 16 до 30 и более единиц) инструментальный магазин, а смена оправок производится по команде блока программного управления в строго заданном порядке. Все это в сочетании с высокой скоростью смены инструмента (время «от стружки до стружки» за 1,5-3 секунды) минимизирует время вспомогательных операций и увеличивает производительность оборудования. Максимальное количество металлообрабатывающих операций за одну установку также становится возможным благодаря многосторонней обработке заготовки детали. Для этого в современном фрезерном оборудовании реализована 3, 4 или 5-осевая обработка.
Здесь стоит отметить, что фрезерные обрабатывающие центры делятся на горизонтальные и вертикальные. В зависимости от расположения шпинделя в пространстве.
Горизонтальные центры преимущественно предназначены для обработки деталей коробчатой формы средней и большой площади и массы.
Рабочий стол перемещается параллельно оси вращения шпинделя и имеет возможность поворота, реализуя четвертую контролируемую ось. Он позволяет быстро и с разных сторон обрабатывать крупные корпусные детали.
Также данные станки могут комплектоваться двумя и более дополнительными рабочими столами - паллетами. Система сменных паллет позволяет производить загрузку/выгрузку деталей без остановки станка (пока на одной паллете обрабатывается деталь, другая доступна оператору). Так реализуется принцип непрерывного производства, достигая этим высокой производительности.
Горизонтальная конструкция таких центров позволяет устанавливать сменщик инструментов «гусеничного» типа с высокой вместительностью (до 120 инструментов).
К преимуществам этой конструкции также можно отнести свободный отвод стружки из зоны резания под силой тяжести и производительность обработки. К недостаткам – значительная занимаемая площадь и высокая стоимость. Подробнее смотри станки ФГ45МФ4 и ФГ40МФ4П
Вертикальные обрабатывающие центры являются наиболее распространенными станками среди фрезерных центров. Они предназначены для обработки деталей различной конфигурации, сложности, размера и массы, включая тяжелые.
Вертикальная компоновка и тяжелое литое основание обеспечивают высокую жесткость станка, снижая негативные эффекты от вибраций и изгибающих нагрузок, что повышает точность производимой обработки и надежность станка.
Шпиндель в нем расположен вертикально и перемещается по оси Z. Рабочий стол перемещается по направляющим качения по осям Х и Y, за что в литературе получил название «крестовый» стол – как например станки из серии ФС. Для увеличения жесткости и грузоподъемности есть модификации станин, где стол может перемещаться только по одной оси, а перпендикулярное горизонтальное перемещение осуществляется по колонне/порталу (станки серии ФП).
Большинство систем числового-программного управления делает возможным 3-мерное управляемое перемещение инструмента относительно детали (чаще происходит одновременное перемещение и детали и инструмента). Для обработки изделий более сложной формы, большего количества плоскостей за 1 установ, требуется наклон и/или вращение заготовки. Поэтому обрабатывающие центры оснащают наклонным или наклонно-поворотным рабочим столом. При этом подобный стол может быть интегрированным (реализуется 5-осевая обработка) или накладным (реализуется «3+2» или «4+1» – обработка). При 5-осевой непрерывной обработке движение осуществляется одновременно по всем осям. Обработка «3+2» подразумевает позиционирование заготовки под необходимым углом и последующую обработку по 3 осям.
Одновременная 5-осевая обработка особо выигрышна при работе с деталями типа крыльчатка, лопасть, турбина, пресс-форма и штамп со сложной структурой, при сверлении отверстий под различными углами. Но стоит учитывать сложность программирования данного процесса и стоимость механической части и опций ЧПУ.
Обработка «3+2» или, проще говоря, 5-сторонняя обработка - более высокоскоростная, а технологическая система – жесткая. Позволяет применять как короткий инструмент вблизи высоких стенок на высоких скоростях без потери точности, так и инструмент меньшего диаметра, что сокращает объем доработок.
Как 5-осевая, так и «3+2» - обработка позволяет повысить точность изготовления деталей и производительность при обработке за счет уменьшения времени переналадки/перемещения детали между операциями.

Точность и производительность.

На данный момент вертикальные фрезерные обрабатывающие центры являются наиболее точным и производительным оборудованием. Высокие показатели достигаются благодаря точности изготовления узлов (ШВП, направляющих, моторов, и т.д.), а также многооперационной обработке за одну установку и возможности контроля геометрии готовой детали, не снимая ее со станка.
Минимальное участие оператора в производственном процессе практически исключает ошибки человеческого фактора. Применение дополнительных устройств контроля процессов обработки помогают исключить инструментальные ошибки. Измерительные системы от таких фирм как Renishaw и Hexagon позволяют:
• устанавливать положение базового элемента для задания рабочей системы координат;
• определять размер детали/заготовки для того, чтобы установить характеристики припуска и последовательность черновых проходов;
• осуществлять ориентацию детали (относительно оси станка) с целью задания поворота системы координат;
• выставлять поворотную ось делительно-поворотного стола и крепежной оснастки, требующиеся для установки и фиксации деталей;
• устанавливать положение центра поворота делительно-поворотного стола и/или контрольной точки на крепежных приспособлениях;
• определять положение инструмента в процессе обработки и выявлять его смещения от нужного положения;
• выявлять наличие неисправного инструмента;
• производить контроль готовой продукции.
Высокая производительность вертикальных фрезерных центров обеспечивается путем применения динамичных моторов подач (быстрый разгон, торможение), увеличением шага ШВП (за 1 оборот происходит перемещение на большую величину), и также сокращения вспомогательного и подготовительно-заключительного времени.
Глубокой автоматизации и повышению скорости выполнения подверглись:
• холостые перемещения. Их скорость возросла до 36 м/мин, все чаще предлагаются решения со скоростью 48 и более м/мин;
• смена режущего инструмента. Средняя скорость смены инструмента 2-6 сек;
• увеличение скорости вращения шпинделя – может обеспечить больший съем материала за тоже самое время.
При работе на обрабатывающих центрах для сокращения машинного времени применяются более высокие скорости резания и подачи. Частота вращения шпинделя изменяется в широких пределах от 40 до 12000 об/мин, а в эксклюзивных моделях – до 60000 об/мин. Предусмотрено бесступенчатое регулирование подачи от 0,1 до 15000 мм/мин.
Известно, что в условиях серийного и мелкосерийного производств доля машинного времени на традиционных станках не превышает 20–30 %. На станках с программным управлением она увеличивается до 50–60 %, а на обрабатывающих центрах даже достигает 80–90 %. Простои станка в процессе наладки сокращаются в среднем на 80 %.
Обслуживание этих станков не требует высокой квалификации станочников. В обязанности рабочего входит только загрузка станка заготовками и снятие обработанных деталей, в то время как весь производственный цикл выполняется автоматически. Таким образом один станочник может обслуживать несколько станков, что снижает накладные расходы и затраты на производство.
Следствием увеличения производительности служит образование большего количества стружки. Для облегчения процесса уборки снятого металла необходим обильный полив СОЖ и стружкосборник шнекового типа. Для производительной обработки глубоких отверстий – система подачи СОЖ через инструмент под давлением.
Надежность, долговечность и ремонтопригодность.
Надежность оборудования зависит от множества факторов. Качественные комплектующие, отработанная технология, квалифицированный и ответственный подход к производству и сервисному обслуживанию формируют долговечность продукции. Репутация и возраст торговой марки и предприятия-изготовителя являются лучшими ориентирами при выборе оборудования по данным параметрам.
Ремонтопригодность в наши дни зависит не только от технических характеристик оборудования, но и от возможностей сервисной службы. Выбирая металлообрабатывающее оборудование, стоит учитывать наличие в нашей стране авторизованных сервисных центров и наличия запасных частей или сроки их поставки. Как у иностранных, так и у отечественных производителей сервисная служба должна быть доступна, прежде всего, в Вашем регионе.
Немаловажную роль в долговечности и производительности обрабатывающего центра играет умение эксплуатировать оборудование данного класса. Зачастую программирование и разработка технологии обработки является наиболее трудоемким и сложным процессом. Ошибки, допущенные в нем, могут привести к весьма печальным последствия как для дорогостоящего оборудования (поломка режущего инструмента, повреждение узлов станка), так и для оператора (вылет детали при высокой скорости обработки может привести к существенным травмам).
Значительно облегчает программирование обработки применение систем CAD/CAM-проектирования. С их помощью можно написать команды (при этом наиболее простые вычисления программа способна выполнить сама), проверить выполнение написанной программы, скорректировать ее, проверить программу на ошибки и хранить ее в нужном формате.
При этом CAD-системы позволяют создать точный чертеж и 3D-модель, а CAM – визуализировать перемещения инструмента вдоль этой 3D-модели и/или полностью смоделировать процесс обработки. Зачастую для оптимизации процесса программирования программные продукты одного поставщика имеют очень близкий интерфейс. Таким образом, минимизируется ручной труд и сводится к нулю ошибки человека при расчетах.
Плюсом данных систем являются большие библиотеки готовых решений с возможностью пополнения в процессе работы.
Стоит учитывать, что чем сложнее системы CAD/CAM-проектирования, тем больше ресурсов оперативной памяти и места на жестком диске они требуют. Что тоже является весьма дорогостоящим решением. Поэтому отметим оптимальное соотношение возможностей и потребляемых ресурсов базовых программных сред для ЧПУ Siemens. Shopmill – приложение, предназначенное для фрезерных центров, отличается простотой, наглядностью и надежностью. Оно позволяет реализовать визуальное проектирование обработки на самом станке вплоть до 5-осевой.
 
 
 
Наверх