Когда выгоднее выполнять все операции на одном станке, а когда лучше распределить их между несколькими❓
Разбираем на примерах токарных, фрезерных и многофункциональных CNC-станков.
При изготовлении одной детали могут потребоваться точение, фрезерование, сверление, нарезание резьбы и обработка пазов. Каждая операция предъявляет свои требования к оборудованию, инструменту и точности.
Но выбрать станок для каждой операции по отдельности недостаточно. Важно определить, как организовать весь процесс: в какой последовательности обрабатывать заготовку, сколько раз её устанавливать и какое оборудование позволит выполнить работу с оптимальными затратами.
Разберём три подхода к организации производства и посмотрим, в каких случаях можно рассматривать разные типы станков.
Один чертёж, несколько технологических маршрутов
Представим металлический вал со ступенчатыми поверхностями, резьбой, поперечными отверстиями и фрезерованными площадками.
Для его изготовления необходимо выполнить несколько операций:
- обработать наружные цилиндрические поверхности и уступы;
- сформировать торцы и канавки;
- нарезать резьбу;
- просверлить отверстия;
- отфрезеровать площадки и пазы.
Один вариант предусматривает последовательную обработку на токарном и фрезерном станках. Другой позволяет выполнить токарные операции и часть фрезерования на одном оборудовании. Для более сложных деталей можно рассмотреть многофункциональный токарно-фрезерный центр.
Какой маршрут окажется лучше, зависит от геометрии детали, требований к точности, объёма выпуска и возможностей конкретного станка.
Вариант 1. Разделить операции между специализированными станками
Этот подход предполагает, что каждая группа операций выполняется на оборудовании, предназначенном для соответствующего вида обработки.
Например, токарный станок формирует поверхности вращения, а фрезерный обрабатывающий центр выполняет пазы, плоскости и отверстия, которые невозможно или нецелесообразно обрабатывать на токарном оборудовании.
Для токарной обработки можно рассматривать DN Solutions PUMA 2100. В качестве примера фрезерного оборудования под определённые задачи можно привести вертикальный обрабатывающий центр US WHEELER EM855A. Подбор конкретного исполнения зависит от размеров заготовки, требуемых операций и характеристик станка.
Другой пример фрезерного оборудования для сравнения технологических решений — станки Litz. Конкретную модель выбирают с учётом рабочей зоны, конфигурации осей, характеристик шпинделя и требований к готовой детали.
Когда такой подход оправдан?
• Основная часть работы требует специализированной обработки.
• Фрезерные и токарные операции существенно различаются по продолжительности и характеру.
• Производство выпускает большие партии и может рационально распределять загрузку между станками.
• Отдельные операции требуют специальных приспособлений или технологических условий.
Главное преимущество такого маршрута — возможность подобрать оборудование под каждую операцию. Однако в расчёт необходимо включить не только машинное время, но и перемещение заготовки, повторное базирование, контроль и ожидание свободного станка.
Вариант 2. Выполнить больше операций на токарном станке с приводным инструментом
Если деталь преимущественно точится, но дополнительно требует сверления отверстий, фрезерования пазов или обработки плоскостей, имеет смысл рассмотреть токарный станок с приводным инструментом. Для определённых задач полезна и ось Y, расширяющая возможности обработки вне оси вращения.
Например, DN Solutions PUMA 2100Y II и PUMA 2600Y II можно рассматривать для деталей, в которых токарная обработка сочетается с дополнительными фрезерными операциями. Реальные возможности определяются комплектацией, инструментальной системой и технологией обработки.
Представим вал с несколькими ступенями, резьбой и площадкой под крепёж.
При раздельном маршруте вал сначала обрабатывают на токарном станке, затем переносят на фрезерный центр, заново устанавливают и обрабатывают площадку.
Если выбранный токарный станок позволяет выполнить необходимое фрезерование, часть операций можно объединить в одном цикле без переноса детали на отдельный станок.
Это потенциально сокращает вспомогательное время и количество установок, а также помогает сохранить взаимное расположение обработанных поверхностей.
Однако приводной инструмент не превращает любой токарный станок в универсальный обрабатывающий центр. Перед выбором необходимо проверить доступность нужных поверхностей, рабочие ходы, возможности инструмента, жёсткость системы и требования к точности.
Вариант 3. Использовать многофункциональный токарно-фрезерный центр
Для сложных деталей, сочетающих поверхности вращения, отверстия под разными углами, пазы и другие элементы, можно рассмотреть многофункциональное оборудование.
Пример такого класса станков — Doosan SMX 2100 ST. Многофункциональные центры серии SMX предназначены для совмещения различных видов обработки в рамках одной технологической системы. Конкретный набор операций зависит от исполнения станка и его оснащения.
Чем это отличается от обычного токарного станка с приводным инструментом?
Многофункциональный центр может предоставлять более широкие возможности для комплексной обработки сложной геометрии. Это позволяет уменьшить количество промежуточных операций и сократить необходимость перемещения детали между разными рабочими участками.
Такой вариант особенно интересен, если деталь требует большого количества взаимосвязанных операций, а точность расположения поверхностей имеет принципиальное значение.
При этом многофункциональное оборудование не всегда будет самым экономичным решением. Если деталь проста, а дополнительные возможности станка не используются, его потенциал может остаться невостребованным.
А если требуется сложное фрезерование?
Не каждая деталь с большим количеством операций нуждается в токарно-фрезерном центре. Иногда основная задача заключается в обработке сложных поверхностей, наклонных плоскостей, отверстий под разными углами или элементов, расположенных с нескольких сторон заготовки.
В таких случаях стоит оценить возможности пятиосевого фрезерного оборудования.
Например, US WHEELER EU5-380 можно рассматривать как вариант для соответствующих пятиосевых фрезерных задач. При выборе необходимо сопоставить габариты детали, рабочие перемещения, доступ инструмента к поверхностям и требования к точности.
Пятиосевая обработка и токарно-фрезерная технология решают разные задачи. Если деталь преимущественно вращательная, может потребоваться токарная обработка. Если основная сложность связана с пространственной геометрией, большее значение могут иметь возможности многоосевого фрезерования.
Поэтому количество операций само по себе не определяет тип оборудования. Важнее понять, какие именно поверхности необходимо получить и как их рациональнее обработать.
Как сравнить технологические маршруты
Перед выбором станка полезно оценить пять факторов.
- Геометрия детали
Какие поверхности преобладают: цилиндрические, плоские, фасонные? Есть ли отверстия под углом, пазы, резьбы или сложные контуры? Ответ помогает определить, какие виды обработки потребуются.
- Требования к точности
Если важно сохранить точное взаимное расположение нескольких поверхностей, уменьшение числа установок может дать преимущество. Но результат зависит также от жёсткости станка, оснастки, инструмента и условий обработки.
- Объём производства
Для единичных деталей и небольших партий может быть важна гибкость технологии. При серийном выпуске необходимо учитывать производительность, загрузку оборудования и возможность автоматизации.
- Вспомогательное время
Смена инструмента, установка заготовки, перемещение между станками, контроль и ожидание оборудования тоже входят в производственный цикл. Иногда именно эти этапы заметно увеличивают время изготовления.
- Полная стоимость обработки
Сравнивать нужно не только продолжительность резания и стоимость оборудования. Важны затраты на инструмент, приспособления, обслуживание, персонал и организацию производственного потока.
Почему меньше установок не всегда означает меньшую себестоимость
Объединение операций может сократить вспомогательное время, но у такого решения есть ограничения.
Если фрезерование занимает большую часть производственного цикла, специализированный фрезерный центр может оказаться эффективнее многофункционального станка.
Если же деталь требует нескольких сложных операций с высокими требованиями к взаимному расположению поверхностей, объединение обработки может дать существенное преимущество.
Есть и вопрос загрузки. Когда все операции выполняются на одном станке, он может стать узким местом производства. В некоторых случаях несколько специализированных машин обеспечивают более высокий общий выпуск.
Поэтому сравнивать нужно не только количество установок, но и продолжительность полного цикла, возможности оборудования и затраты на изготовление готовой детали.
От чертежа к станку: последовательность выбора
Рациональный подбор оборудования начинается не с каталога моделей, а с анализа детали.
Сначала определяют геометрию и требования к готовому изделию. Затем составляют маршрут обработки, выбирают способы базирования и оценивают, какие операции можно объединить без потери качества и производительности.
После этого сравнивают подходящие типы оборудования: специализированные токарные и фрезерные станки, токарные центры с приводным инструментом, многофункциональные и многоосевые обрабатывающие центры.
В зависимости от задачи для сравнения могут рассматриваться DN Solutions, US WHEELER, Litz и другие производители. При этом конкретную модель выбирают по техническим характеристикам, комплектации и соответствию технологическому процессу.
Правильный вопрос не «Какой станок выполняет больше операций?», а «Какой маршрут позволит изготовить эту деталь с требуемым качеством, производительностью и затратами?»
В каталоге СИМАЛИТРУС представлены станки для различных задач металлообработки.
Каталог оборудования:
simalitrus.ru/catalog