Место станков с ЧПУ в производстве

Во второй половине 20 века во всех ведущих отраслях машиностроения произошло смещение от массового производства к средне и мелкосерийному. Так, в США 90% производства приходится на небольшие партии (менее 25 штук). К мелкосерийному и единичному производству относятся вся тяжелое машиностроение. Это привело к необходимости частой переналадки производства с одного вида изделий на другой. Характерный пример гибкой автоматизации – применение гидрокопировальных станков. Но основной недостаток этих станков – сложность изготовления копиров (несколько месяцев).

Повышение производительности и совершенствование технологических процессов в единичном и мелкосерийном производстве за счёт использования высокопроизводительных станков традиционного исполнения, таких как токарно-револьверные, многошпиндельные автоматы, агрегатные станки, практически невозможно из-за высокой стоимости оборудования, больших трудозатрат на технологическую оснастку и большой трудоёмкости предварительной наладки станка. Это приводит к резкому возрастанию стоимости обработки при выпуске небольших партий изделий.

В связи с этим возникла необходимость создания таких систем управления, которые позволяли бы производить частую и быструю переналадку станка для обработки небольших партий изделий.

История развития станков с ЧПУ охватывает около трех десятилетий. Это направление следует отнести к самому крупному и перспективному в ХХ столетии в металлообработке. Интенсивное развитие станков с ЧПУ и расширение области их применения связано с научно-технической революцией во всех областях техники.

Начало промышленного применения станков с ЧПУ относится к 1957-1960 гг. Первоначально они пришли на смену копировально-фрезерным станкам при обработке фасонных поверхностей. По мере усовершенствования системы ЧПУ стали применять в других группах станков - токарных, сверлильных, расточных, шлифовальных.

Основным фактором, обусловившим необходимость создания станков с ПУ, была потребность автоматизации обработки в средне и мелкосерийном производстве. Однако создание ГПС с управлением от ЭВМ сделало станки с ПУ эффективными и в крупносерийном производстве.

Одним из главных критериев, определяющих область применения того или иного автоматизированного оборудования, является число различных деталей, изготавливаемых на этом оборудовании, и число деталей в партии.

Станки с ЦПУ целесообразно применять в условиях средне-, крупносерийного и массового производства деталей простых геометрических форм. Системами ЦПУ оснащают токарно-револьверные, токарно-копировальные, лоботокарные, вертикально-фрезерные, копировально-фрезерные, вертикально-сверлильные станки, агрегатные станки, ПР и др.

Рисунок 1 -

Иерархия уровней и средств автоматизации в различных видах производства

Для комплексной обработки сложных деталей в условиях мелкосерийного производства наиболее перспективным направлением на сегодняшний момент является создание ГПС. Это принципиально новый тип производства с управлением от ЭВМ.

Создание ГПС с управлением от ЭВМ выдвинуло новые требования не только к станкам, но и к погрузочно-разгрузочным устройствам, привело к коренному изменению в организации всего производства. Повышение производительности достигается не только за счет снижения времени обработки, но и за счет новых форм организации производства.

Создание ГАП является генеральным направлением автоматизации мелкосерийного производства. ГАП – это принципиально новый тип производства, основанный на использовании станков с ЧПУ, быстропереналаживаемого многоцелевого оборудования, роботов и ЭВМ.

Среднесерийное производство, в котором изготавливается примерно 75% всей продукции машиностроения, должно обеспечиваться оборудованием, сочетающим достаточно высокую производительность с универсальностью и гибкостью. Это дает возможность интенсивного обновления продукции без существенной замены основных фондов. Такие возможности дает оборудование с ЧПУ, особенно многооперационные станки.

Рисунок 2 -

Эффективность использования различных видов оборудования в зависимости от серийности производства

Немаловажным фактором развития ЧПУ станками явилась потребность машиностроения в многокоординатной обработке деталей сложной конфигурации. Изготовление таких деталей на станках без ЧПУ практически невозможно. Многокоординатные станки с ЧПУ позволили создать новые конструкции узлов и деталей машин. Это относится и к электроэрозионным станкам и к лазерным машинам. Применение в станках с ЧПУ режущего инструмента с пластинками из нитрида бора и других керамических сплавов сделало возможными скорости резания, при которых ручное управление невозможно.