Станки с ЧПУ в металлообработке:
Числовое Программное Управление в производстве запчастей для грузоподъёмной техники

ЧПУ расшифровывается как «Числовое Программное Управление», что означает управление, осуществляемое компьютером. В технической литературе также можно встретить англоязычный аналог аббревиатуры - CNC или NC (Computer Numerical Control).

Станки с ЧПУ – это своеобразные роботизированные устройства, в которых компьютеризированные системы берут на себя управление оборудованием. Это происходит благодаря специально созданной программе, позволяющей задавать функции станка с помощью языка программирования. До появления ЧПУ всё это делалось вручную. Сейчас компьютер через сервоприводы полностью контролирует действия оборудования. На человека в данном процессе возложена роль оператора. С помощью софта оператор создает макеты изделий, вводит команды управления и многое другое.

Основные этапы работы на станках с ЧПУ:

Создание цифрового представления детали в Системе Автоматизированного проектирования (САПР);
Создание кода обработки из файлов САПР (по-английски Computer-aided design (CAD));
Настройка станка;
Изготовление детали.

Система получила широкое распространение в промышленности, благодаря своей гибкости. Она подходит к большому спектру станков: шлифовальным, фрезерным, токарным, сверлильным, в том числе к их модификациям и вариациям.

Важнейшим элементом процесса является автоматическая система обратной связи от станка, которая обеспечивает контроль качества в процессе производства изделия. Она представляет собой измерительную систему, состоящую из датчиков или преобразователей, которые находятся в состоянии непрерывного мониторинга скорости и расположения инструмента для резки. Блок управления принимает, распознает и отправляет сигналы. Он высчитывает разницу между полученным обратным сигналом и исходным, а затем создает сигнал, который должен скорректировать скорость и положение.

В производстве запчастей для грузоподъёмной техники наибольший объём занимают токарные и фрезерные работы по металлу, которые ещё называют субтрактивными (от англ. subtract – вычитать) методами обработки. Их суть сводится к постепенному срезанию слоев материала с поверхности цельного блока до получения заданных параметров изделия.

Токарная обработка металла - это субтрактивной процесс, который использует режущий инструмент (резец) для создания цилиндрических деталей с различными контурами.

Токарные станки с ЧПУ способны работать по-разному, они могут иметь либо маневрирующие и вращающиеся инструменты, вводимые в неподвижный материал, крепко удерживающийся на месте, либо обрабатываемый объект может вращаться самим станком. Это будет зависеть от исполняемого проекта.

Фрезерование металлоизделий - это процесс их субтрактивной обработки режущим инструментом (фрезой) для получения различных канавок, пазов и углублений.

Фрезерные станки с ЧПУ для металлообработки устроены таким образом, чтобы механизм подавал подвижные детали посредством вращения режущего инструмента. Этим автоматизированный процесс отличается от ручного фрезерования.

Размеры и другие параметры инструмента для металлообработки регулируются рядом действующих стандартов. Это ГОСТ 18879-73, ГОСТ 18874-73, ГОСТ 18875-73, ГОСТ 18882-73.

Станки с ЧПУ – новая культура производства ООО «Эл-Кран»

Производство на станках с ЧПУ — одна из самых совершенных технологий, позволяющая добиться высокого качества получаемых деталей, большой точности и повторяемости результата.

Первый токарный станок с ЧПУ в ООО «Эл-Кран» был приобретен в 2019 году. Всестороннее тестирование этого оборудования на больших и средних типоразмерах крановых колёс позволило нам сделать собственные выводы о целесообразности его использования при производстве запчастей для грузоподъёмной техники. Полученные результаты привели к тому, что на сегодняшний день в компании работает отдельный цех с автоматизированным производством, в котором осуществляется выпуск деталей для кранов полного размерного ряда. Причём, кроме токарных работ, фрезерование мы также делаем с помощью оборудования с Числовым Программным Управлением. В ближайших планах - дальнейшее расширение масштабов и возможностей этого направления.

Применительно к крановой технике к очевидным преимуществам для конечного потребителя является высокое качество готовой продукции. Например, при изготовлении крановых колёс стабильно достигается точное соответствие и повторяемость размеров на рабочем профиле колеса (уклон реборды, радиус между ребордой и поверхностью катания колеса). Это приводит к усилению его эксплуатационных характеристик, а именно: лучшее рабочее примыкание к подкрановому пути, правильное пятно контакта, отсутствие возникновения разносторонних напряжений в процессе качения/трения, равномерный износ рабочей поверхности колеса, более плавный ход всей конструкции и позиционирование крана (грузовой тележки). Как следствие, все эти нюансы позволяют получить высокий срок эксплуатации, который многократно превышает гарантийный, а также точно прогнозируемый ресурс колеса, надёжное планирование технического обслуживания.

Автоматизированное фрезерование при исполнении комплектующих для узлов (колёс крановых в сборе) позволяет обеспечить абсолютную сопрягаемость всех узловых элементов (буксы, крышки и прочее), а так же надёжный монтаж у заказчика во время планового ремонта или сборочных операций новых кранов и другого грузоподъёмного оборудования.

Фрезерование больше всего подходит для чистовой (повторной) металлообработки изделия, ранее прошедшего первичную резку. С помощью этого процесса создаются различные мелкие детали изделия, такие как резьба, отверстия или пазы. Однако существуют операции, при которых данный вид металлообработки применяется от начала и до конца.

Мы готовим видео со станками с чпу для металлообработки, которое продемонстрирует различные этапы процесса изготовления металлоизделий по конкретным заказам.

Работа на станках с ЧПУ предполагает использование более современных и технологичных инструментов (резцов со сменными пластинами - СМП), что даёт возможность повысить производительность всего техпроцесса, уменьшить сроки выполнения заказов, уменьшить накладные расходы, снизить конечную стоимость продукции, существенно снизить влияние человеческого фактора. В конечном итоге, мы получаем продукцию высокого класса качества, принципиально отличающуюся от изделий, выполненных на станках с традиционным обслуживанием. Кроме общего повышения стандартов производства, это позволяет нам уверенно выполнять особо сложные и ответственные заказы.

Дополнение наших мощностей оборудованием с ЧПУ вывело производство на принципиально иной уровень организации. Мы объединили операции на традиционных станках и компьютеризированное оборудование в единую технологическую цепочку, получив уникальный вариант рабочего процесса.

Основные преимущества и недостатки оборудования с ЧПУ

ЧПУ дает возможность оборудованию работать в автоматическом режиме и получать следующие основные преимущества:

высокое качество изделий (особенно в части исполнения симметрий и радиусов);
требуемая шероховатость поверхности;
запрограммированная точность размеров (погрешность не превышает микрона);
изготовление сложнейших форм;
сокращение сроков изготовления детали;
одинаковая скорость при производстве однотипных изделий;
сокращение персонала;
возможность выстраивания автоматического конвейера.

Это в конечном итоге повышает производительность и возможности производства. Как всё, что связано с техническим прогрессом, оборудование с ЧПУ становится технологичнее, появляются новые преимущества его использования.

В настоящее время уже не требуется такой сложной подготовки персонала для работы на станках с ЧПУ. Достаточно однажды освоить алгоритм и повторять его для всей техники, так как для разных видов оборудования он практически не отличается. Но в то же время от профессиональности оператора напрямую зависит, насколько раскроются плюсы и минусы ЧПУ.

Когда особенно актуальны заказы по металлообработке на станках с ЧПУ?

конечной целью является получение уникальных деталей;
на средних тиражах;
когда в короткий срок требуется наладить серийное производство.

Так называемые «минусы», которые обычно возникают при сравнении оборудования с ЧПУ и традиционных станков для металлообработки, относятся к повышению затрат на его приобретение и обслуживание, а также на усиление требований к общему техническому состоянию помещений, в которых оно будет работать. Например, необходимость стабильности электропитания, поскольку его перебои приведут к порче изделий.

Сравнение с другими методами производства металлоизделий

ЧПУ все больше проникает в традиционные методы металлообработки, повышая качество готовых изделий и создавая новые технологические возможности. Так, оно успешно применяется в штамповке, литье, ковке, появились 3D-принтеры, на которых можно создавать сложные детали с помощью специальных металлических смесей.

У каждой технологии есть свои сильные и слабые стороны, если их начать сравнивать между собой. Например, в металлообработке субтрактивными методами (от англ. subtract – вычитать) основным недостатком считается большие отходы материала. Литье и штамповка уступают в точности исполнения параметров готового изделия, а детали, созданные путем послойного затвердения металла на 3D-принтере, могут проигрывать в механической прочности металлоизделиям, выточенным на токарных и фрезерных станках. В свою очередь, штамповка считается самым быстрым способом получения готовых изделий, а с помощью 3D-печати можно создавать цельные детали, имеющие внутренние полости. Технический прогресс не стоит на месте, и постепенно возникают решения, способные вносить существенные коррективы в привычное представление о возможностях тех или иных методов. Но принципиальный вывод о целесообразности применения конкретной технологии металлообработки должен лежать в плоскости уравновешивая затрат и требований качества.

После многочисленных обсуждений и появления достаточного опыта применения различных методов металлообработки с использованием ЧПУ логично возникает следующий вывод: все они скорее дополняют друг друга и способны в комплексе создавать сбалансированную экосистему на производстве, принося новые очевидные выгоды.