Обрабатывающие центры: особенности выбора

Обрабатывающие центры — технологичное высокопроизводительное оборудование, имеющее большой потенциал. Именно по этой причине данный тип станков достаточно востребован в промышленности. Он часто используется в качестве базы для создания агрегатов, характеризующихся многофункциональностью. На таких установках выполняется множество разнообразных операций: точение, фрезерование, сверление, растачивание, шлифование и даже лазерная обработка.

Правильный выбор обрабатывающих центров — задача не из простых, поскольку здесь нужно учитывать разные факторы.

Как быть: модернизировать имеющееся оборудование или купить новое?

Усовершенствовать имеющийся обрабатывающий центр или приобрести новое оборудование — непростой выбор, который нередко возникает перед различными предприятиями. Бесспорно, переоснащение действующего агрегата с целью повышения его функциональности и производительности обойдется значительно дешевле, чем приобретение нового станка. К тому же, операторам будет удобнее работать на привычном оборудовании, ведь ко всему новому нужно привыкать. При этом наличие определенных технологий сокращает возможности оптимизации мехобработки, да и производить ремонт впоследствии модернизированный станок придется довольно часто.

Отдавая предпочтение новому обрабатывающему центру, не лишним будет подсчитать все возможные расходы, связанные не только с его приобретением, но и с транспортированием, монтажом, наладкой и обучением рабочих. Кроме того, нельзя забывать о снижении производительности участка, куда планируется установить приобретение. Новое оборудование может иметь дорогую инструментальную оснастку и предполагать большие энергозатраты — все это нужно учитывать. Вместе с тем, новые агрегаты проектируются таким образом, чтобы на них смогли работать станочники не самой высокой квалификации, следовательно, менее оплачиваемые. У них, как правило, быстрее производится наладка, а также отсутствуют некоторые операции, что способствует сокращению цикла обработки.

Габариты станков

Останавливая выбор на новом оборудовании, немаловажным критерием выбора подходящей модели являются ее габариты. Здесь стоит отталкиваться из параметров деталей, которые планируется обрабатывать на станке.

Кроме размеров заготовок, которые в будущем предполагается обрабатывать на новом агрегате, следует учитывать их наибольший вес, не забывая о наличии в рабочей зоне участков, где механообработка невозможна (так называемые «мертвые зоны»). Это позволит определиться с грузоподъемностью стола.

Габариты обрабатывающего центра должны быть минимальными, но достаточными для выполнения предполагаемых операций. Это имеет огромное значение, так как, например, длинный инструмент, как и высокие зажимные приспособления, значительно сокращают перемещение по оси Z. Конечно, подобные ограничения не станут критическими, если планируется фрезеровать плоские заготовки, чего нельзя сказать о сверлении глубоких отверстий.

Технические характеристики оборудования

Такие характеристики, как мощность обрабатывающего центра и частота вращения шпинделя выбираются в зависимости от свойств материала, который будет впоследствии обрабатываться наиболее часто. Отдавать предпочтение станкам с большими крутящими моментами и невысокими частотами вращения шпинделя следует в процессе обработки материалов, отличающихся прочностью и вязкостью. На высоких частотах обрабатываются относительно мягкие материалы.

Как известно, чем больше весит станок, тем большей жесткостью он обладает. Именно поэтому обрабатывающие центры чаще всего оснащают литыми станинами и корпусными деталями, хотя при этом существуют модели со сварными конструкциями из стали. Несмотря на большую жесткость и легкость стальных станин, в них достаточно сложно контролировать вибрации. Именно поэтому для работы, проводимой на высоких скоростях, лучше все-таки использовать оборудование с литой конструкцией.

Следует отметить, что подобные агрегаты рассчитываются методом конечных элементов, дающим возможность минимизировать вес конструкции в местах без опор и увеличить его в зонах, где это особенно требуется. Благодаря этому удается предсказать статические/динамические характеристики, за счет чего можно своевременно изменить виброхарактеристики наиболее значимых узлов. В результате можно спроектировать наиболее оптимальную конструкцию и испытать ее до появления опытных образцов.

Жесткость станка напрямую зависит:

• от направляющих качения — обеспечивают быстрое передвижение рабочих органов, но не рассчитаны на большую нагрузку;
• от направляющих скольжения — выдерживают большие нагрузки, но передвижение по ним осуществляется довольно медленно.

Частота вращения шпинделя выступает в качестве своеобразной границы, которая определяет необходимость применения тех или иных направляющих. В случаях, когда она не превышает 8000 об/мин, то рекомендуется использовать направляющие качения. Если же частота выше данного значения, то лучше отдать предпочтение другому виду направляющих.

В линейке популярной компании Fadal (США) представлены обрабатывающие центры вертикального типа, в которых мощность и частота вращения имеют небольшие значения, при этом станки оборудованы линейными направляющими. В оборудовании данного производства с большей мощностью предусмотрена пара направляющих (качения, скольжения). Объяснить это можно следующим образом: чем больше объем рабочей зоны вертикальных обрабатывающих центров, тем больше боковое давление и тем больше преимуществ у консольного размещения шпиндельного узла. Станки Fadal, имеющие максимальную мощность, оснащены только направляющими скольжения, поскольку они отличаются повышенной упругостью. Это защищает оборудование от вибраций даже при повышенных нагрузках.

Значимость точности обрабатывающего центра и его гибкости

Ни для кого не является секретом, что точность оборудования определяется точностью обрабатываемых на них деталей. При этом данная характеристика зависит от способа замера и условий, в которых он выполняется. Средний показатель высокоточных станков составляет 1 мкм. Точность среднего горизонтального станка стандартного исполнения колеблется в пределах 3-5 мкм. Тут многие покупатели могут задаться вопросом, как долго сохранится точность обрабатывающего центра. Однозначного ответа не существует, поскольку на это влияет множество аспектов. По этой причине большинство заказчиков предпочитают довериться репутации производителя.

Зачастую в производственных цехах можно встретить универсальное оборудование. На нем обрабатываются корпусные/призматические детали, расположенные в его рабочей зоне, естественно, при условии досягаемости режущих инструментов. Стоит такой обрабатывающий центр гораздо дешевле специализированного, который предназначен, к примеру, только для обработки длинных металлоизделий. Это обусловлено простотой оснастки специализированного агрегата подходящим инструментом, оперативностью сроков поставки и возможностью использования в первозданном виде в различных отраслях. Если он морально устареет или найдется какая-нибудь другая причина для его замены, то сбыть его на рынке станков, бывших в употреблении, намного проще.

В последние годы многие компании активно выпускают бюджетные обрабатывающие центры, минимальная стоимость которых составляет 30000 долларов. Характерными особенностями подобного оборудования считаются ограниченные технологические возможности и, несмотря на это, они пользуются высоким спросом. Такая тенденция не вызывает удивления, учитывая не самое лучшее экономическое положение во многих странах.

Целесообразность наличия системы числового программного управления

Наличие в обрабатывающем центре устройства ЧПУ, цена которого составляет практически четвертую часть от стоимости оборудования в целом, является одним из определяющих факторов приобретения данного агрегата потребителями. Согласно исследованиям, на этот фактор обращает внимание чуть больше 80 % заказчиков из Америки.

На сегодняшний момент производители из разных стран создают оборудование, которое рассчитано на взаимодействие с несколькими системами числового программного управления. В России имеется всего несколько предприятий, специализированных на производстве обрабатывающих центров, и все они также используют в работе этот подход.

Некоторые заказчики выбирают станки именитых торговых марок, полагая, что они априори самые лучшие из тех, которые имеются на современном рынке. Однако не всегда оборудование раскрученного бренда в полной мере удовлетворяет потребности заказчика. Конечно, популярность станка и, следовательно, возможность его техобслуживания специалистами из любого сервисного центра — это безусловные преимущества, но важными все-таки остаются технические характеристики и функциональность агрегата.

Приведенные выше рекомендации по выбору обрабатывающих центров подтверждают итоги проведенного опроса среди мировых экспертов и американских компаний (в опросе участвовало более двухсот предприятий). При этом средний возраст оборудования на заводах — восемь лет.

Ознакомившись с информацией об обрабатывающих центрах производства США, Японии и стран Европы, потенциальные заказчики расставили собственные приоритеты по пятибалльной шкале, начиная с «не имеет значения» и заканчивая «очень важно».

В результате проведенных работ вырисовалась картина основных требований, которые американские покупатели предъявляют к обрабатывающим центрам. С некоторыми поправками на тип производства, отрасль, ситуацию в экономической сфере, менталитет покупателя можно предугадать, какое именно оборудование будет пользоваться популярностью в определенном регионе. Технико-экономические приоритеты сведены в таблицу, представленную ниже, причем, они расставлены по убыванию.

Проработав таблицу, становится понятным, что для покупателя, в первую очередь, важна надежность и эксплуатационные свойства оборудования, а также точность обработки. В приоритете у заказчиков находится наличие запасных деталей, хотя их стоимость вызывает меньший интерес, чем цена самого обрабатывающего центра. Функциональность системы числового программного управления также интересует большинство покупателей. Если сравнивать систему ЧПУ с цеховым программированием, то последнее мало заботит американцев, поэтому и в таблице оно расположилось лишь на 25 позиции. Вопросы экономического характера, возможность финансирования и скидки от поставщиков, как показывают результаты проведенного опроса, практически не имеют значения для американских заказчиков.

В принципе, приоритеты американцев во многом схожи с российскими. Однако все, что связано с экономической и финансовой составляющей, скорее всего, переместилось бы в рейтинге приоритетов на более высокие позиции, так как для россиян данные вопросы довольно значимы. При этом такие пункты, как возможность оперативного устранения возникающих проблем или наличие в регионе сервисного центра поставщика, занимали бы нижние позиции.