Автоматизированные системы управления металлорежущими станками

Выставка оборудования металлообработки

Выставка металлообработки представляет собой серьезное событие узкоспециализированной направленности, которое собирает вместе профессионалов этой области. Прогрессивное оборудование, новые методики обработки поверхностей, современное ПО, комплектующие – все это представлено на организованной выставке. Здесь вас ждет: информация о последних научных достижениях, содержательное общение с экспертами и продуманная деловая программа.

Участники и посетители

Участниками события выступают компании с мировым именем, и малоизвестные производители/поставщики, которые стремятся к увеличению спроса и результативному товаропродвижению. Главная задача – демонстрация высокопроизводительной станочной продукции, инструментов, материалов и последних разработок в данной отрасли.

Среди посетителей выставки:

• генеральные директора и заместители;
• ведущие технологи;
• главные инженеры.

Здесь собираются профессионалы в таких промышленных отраслях, как судо- и машиностроение, металлургия, энергетика, строительство и так далее. Руководители производственных компаний и заводов выбирают высокопроизводительные станочные системы для эффективного выполнения поставленных задач.

Преимущества выставок

Каждая сторона получает выгодные положительные моменты, о которых поговорим подробнее.

Участники события могут в кратчайшие сроки:

• найти потенциальных покупателей, желающих приобрести специализированное оборудование и инструменты для металлообработки;
• увеличить число продаж;
• расширить территориальные границы продаж;
• устроить демонстрацию современных технологических решений и инновационных разработок компании;
• узнать непредвзятый анализ технических характеристик и эксплуатационных показателей выставленной техники;
• наладить общение с организациями-посредниками и руководителями компаний, применяющими предлагаемые станочные системы.

Для посетителей преимуществами станут:

• широкий ассортимент высокопроизводительных устройств;
• непосредственный анализ технических показателей;
• изучение последних разработок;
• проверка современных технологий в рабочем режиме;
• оформление сделок на выгодных условиях;
• рекомендации экспертов по правильному выбору металлообрабатывающей продукции.

Условия узкоспециализированных выставок позволяют участникам и посетителям начать деловые отношения, которые в дальнейшем приведут к долгому взаимовыгодному сотрудничеству.

Стойкость к тепловым воздействиям

Функционирование любого металлорежущего оборудования сопровождается выделением теплоты. Этому способствует сам процесс резания, а также трение, образуемое между соприкасающимися поверхностями. Тепловое воздействие приводит к тепловым деформациям, которые не лучшим образом сказываются на работоспособности машины. Если рассматривать данный вопрос более детально, то защитная функция масляной пленки, покрывающей трущиеся поверхности, ослабевает, отчего износ протекает гораздо интенсивнее, а точность обработки ухудшается.

Рассчитать тепловые деформации основных механизмов станка удастся при условии известности температурных полей.

С тепловой деформацией технологичных устройств борются по-разному:

• узлы, работа которых сопряжена с интенсивным тепловыделением (к примеру, гидросистема), выносят за пределы агрегата;
• в зоне резания используют СОЖ;
• принудительно охлаждают механизмы;
• создают цеха, где в течение желаемого периода будет поддерживаться определенная температура;
• искусственно охлаждают/нагревают узлы с целью стабилизации температурного поля;
• компенсируют тепловые деформации, причем. данный процесс осуществляется автоматически.

Дополнительная классификация

Существует дополнительное разделение станков:

• по степени универсальности металлорежущее оборудование бывает универсальное и стандартное;
• для выполнения многих видов операций, обработки широкой номенклатуры изделий по размерам и форме: широкого назначения и узкопрофильное;
• для конкретного вида работ по изготовлению разных деталей существует специализированное оборудование;
• для четко указанных работ – предназначено для обработки одинаковых по конфигурации деталей, но с отличающимися размерами, например, коленвалов, корпусов редукторов.
• специальное – выполняет определенные операции с четко заданным видом детали по форме и незначительным колебанием размеров.

Универсальное станочное оборудование применяется в мелкосерийном производстве. Специализированные и специальные станки с высоким уровнем автоматизации востребованы в крупносерийном и массовом производствах, где изготавливаются крупные партии деталей.

Специальный станок ROLLER 2800 CNC

Систематизация по базовому размеру

Стандартами регламентируются базовые параметры оборудования, характерные этому типу. Для группы токарных и круглошлифовальных станков это максимальный размер детали под обработку.

У фрезерных станков основным считается габарит рабочего стола для установки заготовок и оснастки. Для поперечно-строгальных станков базовым является величина хода ползуна.

Совокупность станков для одного вида обработки, с похожей кинематикой, устройством, но отличающихся главными размерами, называется размерным рядом. Например, согласно нормативам у зубофрезерных станков различают 12 типоразмеров с максимальным диаметром заготовки для обработки от 80 мм до 12,5 тыс. мм.

Производительность

Количественную оценку станочному оборудованию дает именно производительность, которая определяется количеством деталей, производимых в единицу времени. Этот параметр может быть нескольких типов:

• идеальным или технологическим — Qид= 1/tр, где tр — время, которое занимает процесс резания;
• цикловым — Qn = V(tp + tх), где tхх — время, затрачиваемое на холостые ходы;
• фактическим или реальным — Qф = 1/(tр + tх + + tр), где tпр — время, необходимое для следующих операций: смена и регулирование инструмента, ремонт вышедших из строя комплектующих и прочее. У этой производительности есть еще одно название — прочие потери времени, которые приходятся на одну деталь.

Чем меньше времени остается на обработку детали, тем большей становится технологическая производительность, в отличие от фактической. Поначалу величина Qф будет расти совместно с показателем Qид. В определенный момент ситуация меняется и реальная производительность заметно снижается, при этом идеальная продолжает расти. Происходит это тогда, когда скорость резания превышает рекомендуемые значения и величина tпр начинает увеличиваться. Данный процесс сопровождается быстрой потерей инструментом своих режущих свойств, отчего требуется его замена. Вместе с тем не обойтись без переустановки и наладки нового инструмента на нужный размер. Инженер-технолог не должен забывать об этом, следовательно, ускорять режимы резния е имеет смысла. Если специалист желает повысить производительность, то лучше прибегнуть к другим вариантам: например, многопозиционная обработка детали, выполняемая одновременно несколькими режущими инструментами, или процесс резания, совмещенный с загрузкой/выгрузкой изделий.

Передовые методы металлообработки

В промышленных условиях для обработки металла используют как новейшие, так и давно известные методы. Современные типы оборудования для металлообработки отвечают следующим требованиям:

• продуктивность – промышленные объемы требуют высокой скорости выполнения операций;
• точность – нужно выдерживать размеры при изготовлении даже мельчайших деталей;
• надежность и устойчивость к износу.

Промышленное оборудование для металлообработки подразделяется по типу воздействия на материал. Наиболее частой операцией на металлообрабатывающих предприятиях по праву можно считать резку.

Газовая резка металла

Такой способ известен давно, но выпускаемые на нынешний момент станки полностью автоматизированы. Это позволяет исключить неточности при раскрое листа, которые может спровоцировать человеческий фактор. Минусы метода – малая точность и термоусадка металла. Плюсы – низкая стоимость оборудования и большая скорость выполнения.

Плазменные станки для резки

Раскрой происходит с помощью узкой струи плазмы, что позволяет добиться высокой точности и произвольных форм заготовки. Высокое качество поверхности в месте среза, продуктивность и возможность вырезать почти любую деталь нивелируются одним недостатком – плазменные станки недешевы.

Лазерная обработка

Станки для лазерной резки точны и предупреждают потери материала в месте среза за счет малой его ширины. Применяется этот тип оборудования для обработки мягких цветных металлов: алюминия, латуни, бронзы (включая ценные). Нередко станки для лазерной резки применяют для изготовления заготовок под электронные платы, деталей для современной бытовой техники.

Гидроабразивные и электроэрозионные станки

Эти виды оборудования используются для точной резки любого металла произвольной толщины. Сравнительно невысокая скорость обработки компенсируется качеством. Оба способа гарантируют высокую точность и очень малый расход на припуск при резке. Станки гидроабразивного и электроэрозионного действия применяют в космической, электронной и других видах промышленности.

Портальные машины газовой резки металла

При обработке промышленных объемов металла на современных предприятиях используют портальные машины газовой резки. Устройство станка позволяет разместить в рабочей зоне лист размером от 1,5х3 м до 3х12 м.

Такой способ резки экономичен, но есть и небольшой недостаток. При обработке листового металла небольшой толщины возможна термоусадка и снижение точности реза. Оператору в работе с портальной машиной газовой резки потребуется максимальная внимательность и опыт.

Принцип обозначения

Модели металлорежущих станков имеют оригинальное обозначение, в виде сочетания букв и цифр.

Установлен следующий порядок маркировки:

• начальная цифра – это принадлежность станка к группе;
• следующая составляющая показывает его тип;
• третья и четвертая обозначают характерный параметр (размер заготовки, габарит стола).

Расшифровка маркировки станка

Буква за первой или второй цифрой указывает на модернизацию по основным параметрам. Любая буква, завершающая маркировку кроме A, C, B, H, M, П и Ф показывает проведенную модификацию с изменением конструкции узлов.

Буквы A, C, П, B являются обозначением класса точности. При появлении у станка инструментального магазина добавляется буква М.

Современные типы металлорежущих станков бывают разные. Для обозначения станков с ЧПУ используется Ф, ну а где есть револьверная головка, присутствует в конце маркировки Р.

Такие металлорежущие станки пользуются огромной популярностью у мастеров.

К примеру, обозначение 2Н135 говорит о том, что это вертикально-сверлильный станок второй группы, 1 типа с модернизацией Н. Предельный диаметр устанавливаемого сверла 35 мм.

Виды металлорежущего оборудования

Компания «Абамет» предлагает металлорежущее оборудование от одного из крупнейших производителей станков — фирмы HAAS. Отличительной особенностью фирмы является то, что все ее подразделения находятся в США, что позволяет поддерживать контроль производства.

Помимо высокого качества, продукция HAAS отличается доступностью и разнообразием. Компания «Абамет» предлагает следующие виды металлорежущего оборудования от американского производителя.

• Фрезерные станки и обрабатывающие центры: плоские и фасонные поверхности обрабатываются с помощью фрезы.
• Токарные станки по металлу: заготовки обрабатываются при помощи точения и (или) резания.
• Автоматическое устройство подачи прутка: предназначено для подачи прутка в автоматическом режиме, что позволяет повысить производительность и надежность обработки.
• Поворотные и наклонно-поворотные столы для фрезерных станков: предназначены для удобного расположения фрезерных изделий.

Надежность

В современном машиностроении проблема надежности металлорежущих станков стоит чуть ли не на первом месте. Прежде всего следует прояснить, что надежность — это способность детали не терять функциональность в течение определенного периода. Другими словами, это свойство определяется долговечностью и исправностью изделия.

Долговечность изделия является свойством, предполагающим сохранение его функциональности на протяжении гарантийного срока эксплуатации

В этом случае принимаются во внимание и техническое обслуживание (ТО), и всевозможные ремонты

Исправность представляет собой свойство, суть которого состоит в сохранении работоспособного состояния изделия на протяжении определенного времени. В данное понятие не входят подналадки, ТО и ремонты, то есть предмет должен безотказно функционировать определенный период.

Работоспособностью принято считать состояние продукта, позволяющее ему выполнять собственные функции в рамках исходных параметров, которые определяются соответствующей нормативно-технической документацией.

А.Н.Туполев, прославившийся на весь мир спроектированными самолетами, считал, что ненадежность, обнаруженная вдали от рабочего места конструктора, обходится весьма дорого. Если машина лишена надежности, то она не сможет продемонстрировать эффективную работу. Любая ее остановка по причине неисправности отдельных составляющих ухудшает технические характеристики в целом, а это приводит к материальным расходам или, что гораздо хуже, к катастрофе.

Недостаток надежности оборудования — основная причина огромных потерь, которые претерпевает промышленность. В пользу этого утверждения свидетельствует статистика: расходы на ремонт и ТО станка, подсчитанные за весь период эксплуатации, превышают его исходную стоимость в восемь раз.

Надежность — характеристика, закладываемая в оборудование на стадии его проектирования и реализуемая в процессе изготовления. На нее оказывает влияние качество деталей, точность сборки механизмов, способы контроля и методики испытания готового изделия.

Показатели исправности/долговечности становятся очевидными только в ходе эксплуатации станка. Они неразделимо связаны с качеством изготовления агрегата, условиями его эксплуатации, правильностью техобслуживания и ремонта, профессионализмом обслуживающего персонала.

Явление, когда деталь полностью/частично теряет работоспособность, имеет название — отказ. Причиной отказа может стать повреждение либо разрушение детали (поломка, износ, коррозия и пр.) или процессы, не связанные с дефектами изделия (ослабление натяга между подшипниками). Кроме полных и частичных отказов различают внезапные и постепенные, безопасные и опасные для человеческой жизни, исправимые и неисправимые.

Определить показатели исправности/долговечности можно, используя теорию вероятности. Повысить их у готового станка вполне реально, однако, это потребует значительных финансовых затрат.

Оценивая надежность продукта нельзя забывать об экономических составляющих.

Перейти к списку статей >>

Станки, имеющие механическую систему управления

К данной группе относятся станки-автоматы и полуавтоматы. Автоматизация процессов управления здесь осуществляется за счет различных элементов, используемых в качестве программоносителя: кулачков, копиров и т.д.

Регулирование функционирования таких станков возложено на распредвал, оборот которого соответствует полному циклу обработки детали. На этом валу размещены специальные кулачки, при помощи которых осуществляется управление движениями разных узлов.

Автоматами называют станки, на которых полный цикл обработки осуществляется без участия человека. Единственный момент, выполняемый в данном оборудовании специалистами — наладка. Основной сферой применения автоматов считается производство, характеризующееся массовым или крупносерийным выпуском деталей (валиков, втулок, крепежных элементов и т.д.).

Полуавтоматы — это тоже металлообрабатывающее оборудование, в котором рабочий цикл, включая отключение агрегата, выполняется автоматически, а в обязанности человека входит установка/снятие детали и пуск станка. Они стали востребованы на предприятиях, выпускающих сериями оси, фланцы, шестерни и пр.

Станки, оборудованные системами механического управления, достаточно сложно переналаживаются, ведь для этого необходимо изготавливать новые копиры, кулачки и прочие элементы. Именно поэтому их целесообразно использовать в условиях массового производства, где переналадка агрегатов выполняется крайне редко.

Согласно статистике, практически 75 % продукции выпускается машиностроительными предприятиями и в России, и за ее пределами, ориентированными на единичное/мелкосерийное производство. В данном случае автоматизировать механообработку за счет эксплуатации автоматов и полуавтоматов не выгодно с экономической точки зрения, поскольку это влечет большие расходы на технологическую оснастку. На таких производствах гораздо выгоднее использовать станки, оснащенные системой ЧПУ.

Маркировка станков

Краткие обозначения, состоящие из букв и цифр, указывают на разные технические характеристики, предназначение, производителя агрегатов. Маркировки делятся на две группы:

1. Маркировка машин серийного производства. Первая цифра указывает на группу, вторая на тип. Буква, идущая после первых двух цифр, указывает на модернизацию конструкции. Далее обозначается эксплуатационный параметр двумя цифрами. После него указывается тип ЧПУ одной буквой с цифрой. Последняя буква с цифрой обозначают вычислительное устройство ЧПУ.
2. Маркировка специализированных установок. Первые две буквы обозначают сокращенное название производителя. После него указывается основной эксплуатационный параметр тремя цифрами. Далее обозначается модификация буквой. Последние буква с цифрой указывают на вычислительное устройство ЧПУ.

После таких маркировок могут добавлять отдельные обозначения, которые указывают на технические характеристики. Более точную расшифровку можно найти в таблицах, присутствующих в интернете.

Принципы выбора

При выборе металлорежущего станка нужно учитывать некоторые факторы:

1. Систему управления.
2. Габариты, вес установки.
3. Возможность выполнять одну или несколько технологических операций.

Преимущества и недостатки

У металлорежущего оборудование есть ряд сильных, слабых сторон. Преимущества:

1. Автоматизация рабочего процесса при наличии ЧПУ.
2. Высокая точность обработки металла.
3. Высокая производительность.
4. Надежность, долговечность.

Недостатки:

1. Необходимость установки системы охлаждения.
2. Трудности починки.
3. Наличие опыта в настройке ЧПУ.

Важно внимательно следить за рабочим процессом, чтобы снизить риск получения травмы, браковки детали. Точность резки металла

Точность резки металла

Производители и стоимость

Среди производителей металлорежущих станков выделяют:

1. Калибр — Россия.
2. Энергомаш — Россия.
3. Jet — Россия.

Цена зависит от типа, размера, производительности, наличия дополнительных функций, системы управления. Стоимость стандартного промышленного металлорежущего оборудования начинается от 500 000 рублей.

По степени автоматизации

Часто металлорежущие станки производят с дополнительной функцией автоматизации. В зависимости от степени автоматизации станки разделяются на такие виды:

• ручное управление;
• полуавтоматы, когда цикл обработки ведется автоматически, а оператор меняет заготовку и включает станок;
• автоматы, где непрерывно происходит множество рабочих циклов автоматически, без оператора, включая замену инструмента, загрузку и выгрузку деталей;
• станки с ЧПУ, они производятся с функцией быстрого изменения режимов работы корректировкой программы.

Токарные станки с ЧПУ

Современные металлорежущие станки производят с дополнительным оснащением, это ускоряет процесс обработки материала. Увеличить степень автоматизации в мелкосерийном производстве мастера могут при условии большего использования станков с числовым (цикловым) программным управлением (ЧПУ). В их маркировке присутствует буква Ф (Ц).

• цифровая индикация Ф1 – система позволяет делать предварительный набор координат, цифровая индикация отображает в числовом выражении настоящее положение и перемещение подвижного узла станка;
• прямоугольная или позиционная система Ф2;
• контурная Ф3;
• универсальная Ф4 – объединяет контурную и позиционную обработку детали.

Типы производимых операций на металлорежущем оборудовании

Это один из основных критериев, по которому можно определить, для каких целей предназначено оборудование и какой вид процессов оно выполняет.

Наибольшее распространение получили следующие разновидности металлорежущих машин:

• ленточнопильные;
• токарные (винторезные, с ЧПУ или автоматические линии);
• фрезерные (вертикальные, горизонтальные, универсальные);
• сверлильные (радиального или вертикального типа);
• зубообрабатывающие;
• шлифовальные;
• заточные.

Внутри каждой категории существует деление по принципу универсальности и степени автоматизации.

В зависимости от конфигурации режущего инструмента такое оборудование может отличаться по внешнему виду и функциональности.

Классификация агрегатов по группам

Основное деление массива металлорежущих станков происходит по технологическому способу обработки, способу перемещения механизмов и виду применяемого инструмента.

Различают 10 групп станков:

• Первая группа – токарные агрегаты. Они составляют порядка 30% станочного парка. Используются для обработки точением деталей вращения. Движением резания для группы является вращение заготовки.
• Вторая – сверлильные и расточные агрегаты. Их доля составляет 20%, используются для обработки отверстий различными способами. Вращение инструмента и его подача при неподвижной детали являются главными движениями резания. У расточных аппаратов добавляется ход стола с деталью.
• Третья – шлифовальные, полировальные, заточные и доводочные аппараты. Составляют 20% от общего числа подобного оборудования. Работают абразивным инструментом. В полировальных и доводочных агрегатах применяется абразивная паста и порошок, шлифовальные ленты и бруски.
• Четвертая – аппараты для физико-химической обработки и комбинированные. К этой группе относятся, например, агрегат для электроэрозионной обработки.
• Пятая группа – зубообрабатывающие и резьбообрабатывающие аппараты. Составляют 6% всего парка. Используются для нарезания разных видов зубчатых колес и резьбы. Они выполняют черновые и финишные операции.
• Шестая – фрезерные аппараты. Насчитывают 15% от общего числа оборудования. Рабочим инструментом являются многолезвийные фрезы разных конструкций.
• Седьмая группа – строгальные, протяжные, долбежные станки. На их долю приходится 4% станков. Имеют прямолинейное рабочее движение стола. У долбежных станков главное движение – возвратно-поступательное перемещение резца. Протяжные станки используются для обработки отверстий и пазов с помощью многолезвийного инструмента – протяжки.
• Восьмая – разрезные станки. Служат для разрезания заготовок типа круга, уголков, прутков.
• Девятая группа – разные станки. В эту группу входят станки для балансировки, правки и других операций.
• Десятая – резервная. Многоцелевые станки вроде оборудования с ЧПУ и обрабатывающих центров позволяют реализовывать ряд способов механообработки. В соответствии с видом выполняемой операции включаются в одну из станочных групп.

Виброустойчивость

Виброустойчивость определяет способность той или иной конструкции бесперебойно функционировать в пределах заданных режимов резания без колебаний станка, которые недопустимы в принципе. Колебания представляют особую опасность в моменты увеличения скорости механообработки. При совпадении частоты колебаний механизмов машин и частоты вынужденных колебаний возникает резонанс, от которого велика вероятность разрушения агрегата.

Вибрации, даже если для них характерна малая амплитуда, крайне нежелательны. В любом случае, они негативно сказываются на обработке, так как приводят к ухудшению качества обрабатываемой поверхности, сокращению долговечности, ограничению функциональных возможностей.

Для станков характерны вынужденные и параметрические колебания, а также автоколебания. Причиной образования первого типа колебаний может стать:

• отсутствие баланса среди вращающихся деталей (к примеру, ротор электрического мотора, абразивный круг и т.д.);
• ошибка, которая была допущена в процессе производства зубатых передач (при попытках зацепления слышны удары);
• неравномерное резание при выполнении фрезерных, долбежных, затыловочных работ;
• какой-либо источник колебаний, находящийся извне станка.

Переменный параметр типа поперечного сечения вала или его момента инерции способствует образованию параметрических колебаний. Например, вращающийся вал испытывает нагрузки постоянной силы. При поперечном сечении в виде окружности, характеризуемой идентичными моментами инерции по отношению к осям, образования колебаний опасаться не стоит. При наличии отверстия прямоугольной формы вал будет испытывать колебания, поскольку моменты инерции по отношению к перпендикулярным осям разнообразны.

Автоколебания — незатухающие колебания, основная особенность которых — наличие их источника в колебательной системе. В данной ситуации с прекращением колебаний системы автоматически пропадают переменные силы.

Довольно ярким примером служат автоколебания, образуемые в результате трения. Они образуются из-за переменности силы трения, на которую оказывает непосредственное воздействие скорость. Самовозбуждающиеся колебания, которые появляются при резании на металлорежущих станках — еще один хороший пример. Уменьшить их можно за счет увеличения жесткости конструкции агрегата.

Колебания проявляются достаточно шумно. Это объясняется ударами движущихся деталей друг о друга, которые вызывают погрешности шага и профиля зубьев шестерен. Высокий уровень шума способствует быстрой утомляемости персонала, что негативно сказывается на человеческом здоровье. В качестве единицы измерения уровня шума используются децибелы, предельно допустимые отклонения которых указаны в санитарных нормах. Бороться с шумом можно разными способами: улучшать точность и шероховатость обрабатываемого изделия, использовать демпфера, применять материалы, отличающиеся высоким внутренним трением.