Компьютер в помощь
ЧПУ (числовое программное управление) — это механизм участия специальной программы в процессе обработки детали на токарном станке. Это система, цель существования которой заключается в том, чтобы токарный станок работал четко, быстро и при минимальном участии человека. Она управляет скоростью и траекторией передвижения рабочих органов токарного станка, в ее ведении находятся последовательность обработки, режимы резки, контроль безопасности токаря и промежуточная проверка качества детали. Фактически ЧПУ представляет собой бортовой компьютер металлорежущего оборудования. Для обработки изделия ему требуется ввод исходных программных данных и параметров вытачиваемой детали, согласно которым ЧПУ самостоятельно высчитает последовательность действий оборудования.
В самых современных станках с ЧПУ функции токаря сводятся до наблюдения и обслуживания станка. Он практически не вмешивается в процесс обработки металла и лишь визуально следит за ходом работ, вовремя устанавливая и снимая готовую деталь. Такая работа не занимает много времени, и о дин оператор может обслуживать сразу несколько автоматизированных токарных станков.
Однако недооценивать роль человека в процессе обработки дерева или металла тоже нельзя. Контроль качества детали на выходе, степень износа расходных материалов и анализ выполняемых процессов — все это по-прежнему лежит на плечах живых специалистов и не может быть отдано на откуп машине, какой бы умной она ни была.
К тому же настройка токарного станка с ЧПУ полностью зависит от специалиста, ее выполняющего. Если токарь может ошибиться один раз, а затем, поняв ошибку, выполнить следующую деталь должным образом, то с искусственным интеллектом такого не произойдет. В лучшем случае программный сбой не даст станку запуститься, в худшем — токарный станок успеет выточить десяток бракованных деталей, прежде чем человеку удастся исправить ситуацию. Поэтому-то требования, предъявляемые к качеству используемых программ и к их правильной установке на ЧПУ, не могут быть слишком жесткими.

Нужен точный расчет
Российские токари знакомы с ЧПУ на металлорежущем оборудовании уже достаточно долгое время. Первые машины с программным управлением выпускались еще в СССР на заводе «Красный пролетарий», в Куйбышеве и в Ленинграде. Базовым ЧПУ для токарной группы оборудования тогда считались системы НЦ-31 и 2Р22, которые позволили станкам с ЧПУ занять нишу мелкосерийного оборудования: при партиях в несколько десяток или сотен деталей.
Возможности современных токарных станков с ЧПУ превышают способности их предшественников многократно. Благодаря высокому уровню автоматизации токарный станок нового времени стал невероятно самостоятельным. Без человеческого вмешательства он может работать 24 часа в сутки, семь дней в неделю. И при этом качество продукции будет одинаковым во всей партии, а параметры одной детали не будут отличаться от параметров другой детали ни на миллиметр.
Такое постоянство прекрасно дополняется производственной гибкостью оборудования: малейшее изменение в программе заставит станок превращать кусок металла в совершенно иную деталь. Никаких дополнительных насадок, никаких механических изменений — для выпуска новой партии требуются только программные изменения.
В целях ускорения и без того недолгого процесса производители некоторых токарных станков предусмотрели облегченный доступ оператора к детали (для этого станина станка наклонена). А если оборудование оснащено дополнительным шпинделем, то скорость вытачивания увеличивается в два раза, благодаря тому, что деталь на таком оборудовании обтачивается сразу с двух сторон.
Важнейшим преимуществом автоматизированного токарного станка являются его расширенные возможности — ЧПУ позволяет вытачивать такие детали, работа с которыми была бы невозможна на станках традиционного типа. Благодаря компьютерной точности токарный станок с ЧПУ готов обработать деталь практически любой сложности, лишь бы параметры станка соответствовали массе и объемам заготовки.
Список достоинств современного оборудования может продолжить сопровождение станков с ЧПУ системами централизованной смазки направляющих, самостоятельной корректировкой температурных деформаций и т.п. Особо умные машины, способные к самодиагностике, выведут на приборную панель оператора соответствующий сигнал о проблеме или просто доложат о состоянии рабочих органов и о том, на каком этапе находится деталь в процессе обработки.
Благодаря всему этому производство деталей становится проще спрогнозировать, так как данные о сроках выполнения нужного объема работ известны еще перед запуском станка, и снизить скорость выпуска партии может только внештатная ситуация.
Каким бы идеальным ни казался токарный станок с ЧПУ, он не может не иметь своих недостатков. Главный минус абсолютно любого автоматизированного металлорежущего оборудования в том, что оно всегда дороже аналогичного оборудования без ЧПУ. Причем, разница эта более чем существенна (зачастую, на порядок). Конечно, иметь в своем производственном цехе высокотехнологичного красавца статусно и приятно, но надо иметь четкое представление о том, как это чудо инженерной мысли будет себя окупать и достаточно ли на производстве заказов для того, чтобы выгода от повышенной производительности покрыла все затраты на станок с ЧПУ.
Тем более одной ценой дело не огранивается. Это капризное оборудование обязательно потребует соответствующего к себе отношения и постоянных денежных вливаний. Поэтому при расчете стоимости эксплуатации необходимо к цене прибавить немалые затраты на установку, обслуживание и создание всех необходимых программ. Возможно, сократив пятерых токарей, придется нанимать отдел по разработке программного обеспечения станка с ЧПУ, а это уже совсем иные затраты.

Разбивка на классы
Впрочем, как правило, вопрос о необходимости покупки токарного станка с ЧПУ возникает тогда, когда мощностей традиционного оборудования не хватает. В этом случае стоит присмотреться к классификации, которую специалисты принимают как наиболее общую. Как и токарные станки без программного управления, оборудование с ЧПУ разделяется по расположению оси шпинделя — горизонтальное или вертикальное,; по расположению направляющих — горизонтальное, вертикальное или наклонное и по организации инструментального узла — с одним суппортом, с несколькими суппортами, или же с комбинацией суппорта и револьверной головки или инструментального магазина.
Существует также широко распространенная классификация этого оборудования по виду выполняемых работ, согласно которой весь спектр токарных станков подразделяется на центровые, патронные, патронно-центровые и карусельные.
Первая группа (центровые) предназначена для вытачивания наружных цилиндрических, конических, фасонных и торцевых поверхностей детали и для нарезания внешней резьбы. А патронные станки способны работать не только с наружной и торцевой поверхностью, но и вытачивать внутренние поверхности обрабатываемой детали. Патронно-центровые аппараты совмещают в себе возможности первой и второй группы, тогда как на долю карусельного оборудования выпадает работа с фланцами, дисками, втулками и корпусами достаточно крупных размеров.
Многие особенности токарного станка с программным управлением отражены в его маркировке. Маркировка любого станка представляет собой буквенно-цифровой код, каждый символ которого отражает параметры оборудования.
Так, различают пять степеней точности станков: Н, П, В, А и С как нормальная, повышенная, высокая, особо высокая и особая соответственно. Первая цифра маркировки токарных станков всегда будет 1, поскольку единица обозначает всю группу токарных станков. Следующая за единицей цифра будет отражать более узкий тип станка
1 — одношпиндельные автоматы и полуавтоматы,
2 — многошпиндельные автоматы и полуавтоматы,
3 — револьверные станки,
4 — сверлильно-отрезные станки,
5 — карусельные станки,
6 — токарно-винторезные станки, токарные и лоботокарные.
7 — многорезцовые,
8 — специализированные станки,
9 — различные токарные станки
Третья и четвертая последующие цифры указывают на ключевые рабочие параметры оборудования, например, высоту центров над станиной. Далее следуют буквы точности, буквы-указатели конструктивных особенностей и код очередной модификации завода-изготовителя. Наличие или отсутствие в токарном станке ЧПУ указывается отдельно буквой Ф, которая может говорить заказчику о том, что перед ним: а) станок с преднабором программы (Ф1); б) станок с позиционной системой ЧПУ (Ф2); в) станок имеет контурную систему ЧПУ (Ф3) и в) обрабатывающий центр (Ф4).
При более детальном рассмотрении свойств и способностей токарных станков с ЧПУ сориентироваться в маркировке не так-то сложно. Сложнее определиться с выбором фирмы-производителя. Поскольку рынок готов предложить потребителю великое множество марок.
Тенденция последних лет говорит о том, что прежние стереотипы об определении качества станка по стране-изготовителю больше не актуальны. Российские станкостроители могут предложить конкурентоспособное оборудование, равно как и китайские компании уже вышли на уровень достаточной надежности. Но и в том, и в другом случае важно помнить, что цена — это не самое главное. Ведь токарный станок с ЧПУ — это продукт высоких технологий, а они не могут стоить низко.

 "Промышленные страницы Сибири" №1 (49) январь-февраль 2011 г.

скачать pdf

P>Когда в 650 году до н.э. появился первый токарный станок, участие человека в его работе было максимальным. Собственно говоря, некоторые модели того времени и работали на человеческой силе — два раба (для особо сложных работ — два вола) раскручивали его для того, чтобы мастер мог выполнять свою работу.
От подобного двигателя человечество, к счастью, избавилось давным-давно, но работа токаря не перестала быть изнурительной. Сложность задач, которые стоят сегодня перед специалистом, требует от него гораздо большего профессионализма, чем сто лет назад, а найти или обучить достаточно квалифицированного сотрудника — удовольствие не из дешевых. Да и обучение, как известно, процесс бесконечный. Квалифицированный токарь будет набираться опыта с течением долгих лет, и профессиональные качества такого специалиста требуют от работодателя соответствующей оценки. Плюс усталость рабочего к концу рабочего дня, которая влечет за собой потерю внимания, снижение качества, высокий процент брака и падение общей производительности. Добавим относительно невысокий коэффициент работоспособности человека по сравнению с любой машиной: человек просто не может использовать рабочее время на 100%, поскольку ему жизненно необходим отдых, обед и ограничение времени при работе с токсичными материалами или на вредном производстве. Автоматика не знает ни голода, ни усталости. Словом, практически все недостатки ручного труда уравновешиваются достоинствами токарного станка с ЧПУ.

Компьютер в помощь
ЧПУ (числовое программное управление) — это механизм участия специальной программы в процессе обработки детали на токарном станке. Это система, цель существования которой заключается в том, чтобы токарный станок работал четко, быстро и при минимальном участии человека. Она управляет скоростью и траекторией передвижения рабочих органов токарного станка, в ее ведении находятся последовательность обработки, режимы резки, контроль безопасности токаря и промежуточная проверка качества детали. Фактически ЧПУ представляет собой бортовой компьютер металлорежущего оборудования. Для обработки изделия ему требуется ввод исходных программных данных и параметров вытачиваемой детали, согласно которым ЧПУ самостоятельно высчитает последовательность действий оборудования.
В самых современных станках с ЧПУ функции токаря сводятся до наблюдения и обслуживания станка. Он практически не вмешивается в процесс обработки металла и лишь визуально следит за ходом работ, вовремя устанавливая и снимая готовую деталь. Такая работа не занимает много времени, и о дин оператор может обслуживать сразу несколько автоматизированных токарных станков.
Однако недооценивать роль человека в процессе обработки дерева или металла тоже нельзя. Контроль качества детали на выходе, степень износа расходных материалов и анализ выполняемых процессов — все это по-прежнему лежит на плечах живых специалистов и не может быть отдано на откуп машине, какой бы умной она ни была.
К тому же настройка токарного станка с ЧПУ полностью зависит от специалиста, ее выполняющего. Если токарь может ошибиться один раз, а затем, поняв ошибку, выполнить следующую деталь должным образом, то с искусственным интеллектом такого не произойдет. В лучшем случае программный сбой не даст станку запуститься, в худшем — токарный станок успеет выточить десяток бракованных деталей, прежде чем человеку удастся исправить ситуацию. Поэтому-то требования, предъявляемые к качеству используемых программ и к их правильной установке на ЧПУ, не могут быть слишком жесткими.

Нужен точный расчет
Российские токари знакомы с ЧПУ на металлорежущем оборудовании уже достаточно долгое время. Первые машины с программным управлением выпускались еще в СССР на заводе «Красный пролетарий», в Куйбышеве и в Ленинграде. Базовым ЧПУ для токарной группы оборудования тогда считались системы НЦ-31 и 2Р22, которые позволили станкам с ЧПУ занять нишу мелкосерийного оборудования: при партиях в несколько десяток или сотен деталей.
Возможности современных токарных станков с ЧПУ превышают способности их предшественников многократно. Благодаря высокому уровню автоматизации токарный станок нового времени стал невероятно самостоятельным. Без человеческого вмешательства он может работать 24 часа в сутки, семь дней в неделю. И при этом качество продукции будет одинаковым во всей партии, а параметры одной детали не будут отличаться от параметров другой детали ни на миллиметр.
Такое постоянство прекрасно дополняется производственной гибкостью оборудования: малейшее изменение в программе заставит станок превращать кусок металла в совершенно иную деталь. Никаких дополнительных насадок, никаких механических изменений — для выпуска новой партии требуются только программные изменения.
В целях ускорения и без того недолгого процесса производители некоторых токарных станков предусмотрели облегченный доступ оператора к детали (для этого станина станка наклонена). А если оборудование оснащено дополнительным шпинделем, то скорость вытачивания увеличивается в два раза, благодаря тому, что деталь на таком оборудовании обтачивается сразу с двух сторон.
Важнейшим преимуществом автоматизированного токарного станка являются его расширенные возможности — ЧПУ позволяет вытачивать такие детали, работа с которыми была бы невозможна на станках традиционного типа. Благодаря компьютерной точности токарный станок с ЧПУ готов обработать деталь практически любой сложности, лишь бы параметры станка соответствовали массе и объемам заготовки.
Список достоинств современного оборудования может продолжить сопровождение станков с ЧПУ системами централизованной смазки направляющих, самостоятельной корректировкой температурных деформаций и т.п. Особо умные машины, способные к самодиагностике, выведут на приборную панель оператора соответствующий сигнал о проблеме или просто доложат о состоянии рабочих органов и о том, на каком этапе находится деталь в процессе обработки.
Благодаря всему этому производство деталей становится проще спрогнозировать, так как данные о сроках выполнения нужного объема работ известны еще перед запуском станка, и снизить скорость выпуска партии может только внештатная ситуация.
Каким бы идеальным ни казался токарный станок с ЧПУ, он не может не иметь своих недостатков. Главный минус абсолютно любого автоматизированного металлорежущего оборудования в том, что оно всегда дороже аналогичного оборудования без ЧПУ. Причем, разница эта более чем существенна (зачастую, на порядок). Конечно, иметь в своем производственном цехе высокотехнологичного красавца статусно и приятно, но надо иметь четкое представление о том, как это чудо инженерной мысли будет себя окупать и достаточно ли на производстве заказов для того, чтобы выгода от повышенной производительности покрыла все затраты на станок с ЧПУ.
Тем более одной ценой дело не огранивается. Это капризное оборудование обязательно потребует соответствующего к себе отношения и постоянных денежных вливаний. Поэтому при расчете стоимости эксплуатации необходимо к цене прибавить немалые затраты на установку, обслуживание и создание всех необходимых программ. Возможно, сократив пятерых токарей, придется нанимать отдел по разработке программного обеспечения станка с ЧПУ, а это уже совсем иные затраты.

Разбивка на классы
Впрочем, как правило, вопрос о необходимости покупки токарного станка с ЧПУ возникает тогда, когда мощностей традиционного оборудования не хватает. В этом случае стоит присмотреться к классификации, которую специалисты принимают как наиболее общую. Как и токарные станки без программного управления, оборудование с ЧПУ разделяется по расположению оси шпинделя — горизонтальное или вертикальное,; по расположению направляющих — горизонтальное, вертикальное или наклонное и по организации инструментального узла — с одним суппортом, с несколькими суппортами, или же с комбинацией суппорта и револьверной головки или инструментального магазина.
Существует также широко распространенная классификация этого оборудования по виду выполняемых работ, согласно которой весь спектр токарных станков подразделяется на центровые, патронные, патронно-центровые и карусельные.
Первая группа (центровые) предназначена для вытачивания наружных цилиндрических, конических, фасонных и торцевых поверхностей детали и для нарезания внешней резьбы. А патронные станки способны работать не только с наружной и торцевой поверхностью, но и вытачивать внутренние поверхности обрабатываемой детали. Патронно-центровые аппараты совмещают в себе возможности первой и второй группы, тогда как на долю карусельного оборудования выпадает работа с фланцами, дисками, втулками и корпусами достаточно крупных размеров.
Многие особенности токарного станка с программным управлением отражены в его маркировке. Маркировка любого станка представляет собой буквенно-цифровой код, каждый символ которого отражает параметры оборудования.
Так, различают пять степеней точности станков: Н, П, В, А и С как нормальная, повышенная, высокая, особо высокая и особая соответственно. Первая цифра маркировки токарных станков всегда будет 1, поскольку единица обозначает всю группу токарных станков. Следующая за единицей цифра будет отражать более узкий тип станка
1 — одношпиндельные автоматы и полуавтоматы,
2 — многошпиндельные автоматы и полуавтоматы,
3 — револьверные станки,
4 — сверлильно-отрезные станки,
5 — карусельные станки,
6 — токарно-винторезные станки, токарные и лоботокарные.
7 — многорезцовые,
8 — специализированные станки,
9 — различные токарные станки
Третья и четвертая последующие цифры указывают на ключевые рабочие параметры оборудования, например, высоту центров над станиной. Далее следуют буквы точности, буквы-указатели конструктивных особенностей и код очередной модификации завода-изготовителя. Наличие или отсутствие в токарном станке ЧПУ указывается отдельно буквой Ф, которая может говорить заказчику о том, что перед ним: а) станок с преднабором программы (Ф1); б) станок с позиционной системой ЧПУ (Ф2); в) станок имеет контурную систему ЧПУ (Ф3) и в) обрабатывающий центр (Ф4).
При более детальном рассмотрении свойств и способностей токарных станков с ЧПУ сориентироваться в маркировке не так-то сложно. Сложнее определиться с выбором фирмы-производителя. Поскольку рынок готов предложить потребителю великое множество марок.
Тенденция последних лет говорит о том, что прежние стереотипы об определении качества станка по стране-изготовителю больше не актуальны. Российские станкостроители могут предложить конкурентоспособное оборудование, равно как и китайские компании уже вышли на уровень достаточной надежности. Но и в том, и в другом случае важно помнить, что цена — это не самое главное. Ведь токарный станок с ЧПУ — это продукт высоких технологий, а они не могут стоить низко.

 "Промышленные страницы Сибири" №1 (49) январь-февраль 2011 г.

скачать pdf

Юлия Ребунова.