Содержание статьи:
Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) широко используются в современной промышленности благодаря высокой точности, автоматизации процессов и возможности обработки сложных деталей. Однако при их эксплуатации могут возникать различные проблемы, которые снижают производительность, увеличивают время обработки и ведут к браку продукции. В этой статье мы рассмотрим основные проблемы, возникающие при обработке на станках с ЧПУ, способы их устранения и меры профилактики.
Спрос на точно изготовленные или обработанные детали, будь то стандартного размера или изготовленные на заказ, вырос во всех отраслях промышленности. Производители комплектующих и изготовители ищут передовые технологии производства, чтобы оставаться впереди в конкурентной борьбе и удовлетворять спрос. Среди всех технологий производства обработка с ЧПУ является наиболее популярной и широко распространенной. Эта технология использует компьютерное числовое управление для производства деталей или изделий требуемой формы, размера и т.д. из пластика или листового металла.
Сегодня на многих машиностроительных предприятиях России активно происходит техническое перевооружение производства. Обновляется устаревший станочный парк для механообработки, а также других видов обработки металлов (литье, термообработка, обработка металлов давлением и др.).
К сожалению, не все предприятия, а именно их руководящий состав, понимают, что аппаратная автоматизация производства (станки с ЧПУ) неразрывно должна быть связана с программной автоматизацией (соответствующие CAD/CAM/CAE/PDM/MES-системы). Невозможно добиться качественного результата по повышению производительности только лишь путем закупки нового металлообрабатывающего станка, который очень часто программируется вручную оператором на стойке с ЧПУ, сводя на нет все финансовые затраты по его закупке. Ведь управляющую программу все равно надо проверять непосредственно на станке, все команды и функции приходится прописывать вручную на стойке.
Конечно же, очень много предприятий довели свой уровень автоматизации процессов производства до очень высокого, внедрив у себя и MDC-системы для сбора аналитики и мониторинга использования оборудования с ЧПУ, и MES-системы для грамотного планирования производства, и PDM-системы для организации работы с конструкторско-технологическим составом изделия. Но ведь и сейчас на профильных выставках по металлообработке можно услышать вопросы а-ля «а что такое CAM-система» или «мы закупили новые станки фирмы, но их программирование осуществляем на контроллере ЧПУ».
При грамотной финансовой политике стоимость систем автоматизации почти полностью растворяется на фоне стоимости металлообрабатывающего станка, тем более что такое внедрение не требует массивных одноразовых финансовых вложений, а может быть распределена в зависимости от выполнения определенного этапа внедрения.
Несмотря на активизацию процессов техперевооружения производств, на мощностях сохраняются станки еще советского образца, нуждающиеся в замене. Спрос на новейшие модели металлорежущих станков и обрабатывающих центров с ЧПУ еще значительно превалирует над предложением, а точнее, над финансовыми возможностями предприятий по закупке того или иного вида оборудования. Эта ситуация стала наиболее острой в связи со значительным повышением курса иностранных валют и неспособностью отечественных станкостроительных предприятий за удобоваримую стоимость удовлетворить возрастающий спрос.
Обработка с ЧПУ обладает высокой эффективностью для создания сложных деталей с предельной точностью. Кроме того, она выполняет рутинные и повторяющиеся производственные задачи с одинаковой точностью, независимо от объемов. Тем не менее, при обработке стандартных и сложных деталей с помощью ЧПУ, несомненно, возникают различные проблемы. В этой статье мы расскажем о некоторых распространенных проблемах обработки с ЧПУ. Итак, оставайтесь с нами.
Основные проблемы при обработке на станках с ЧПУ
Обработка с ЧПУ — это субтрактивный производственный процесс, который позволяет создавать детали с замысловатыми деталями. По сравнению с другими производственными процессами, он может быть более сложным, поскольку требует высокого уровня точности и аккуратности. Кроме того, на результат процесса обработки влияет ряд других факторов. Некоторые общие проблемы при обработке с ЧПУ включают в себя:
Неточности в обработке деталей
Одной из наиболее распространённых проблем является снижение точности обработки, что может быть вызвано различными факторами:
- Неправильная калибровка инструмента.
- Износ направляющих и подшипников.
- Тепловая деформация станка или детали.
Одной из основных проблем, с которыми сталкиваются производители при обработке с ЧПУ, является изготовление деталей со сложной геометрией. В результате оператор станка склонен применять короткие пути в плане удержания детали или крепления, или исключать определенные элементы конструкции детали. Это может привести к увеличению определенных уровней искажений и напряжений. Это также может негативно сказаться на общей производительности.
Выделение тепла и проблемы с охлаждением
У каждого материала есть свои ограничения. С ростом спроса на прочные, компактные и сложные обработанные детали специалисты постоянно ищут подходящие новые сплавы и композиты. Неумолимо, но иногда материалы выходят за свои пределы, что может привести к перегреву и последующим повреждениям. Это может существенно повлиять на общее качество желаемой продукции.
Неэффективное использование охлаждающей жидкости или её недостаток может привести к перегреву детали, снижению срока службы инструмента и ухудшению качества обработки.
Износ режущего инструмента
При интенсивной эксплуатации режущий инструмент теряет свою остроту, что приводит к ухудшению качества обработки, увеличению времени цикла и дополнительной нагрузке на станок.
Проблемы с подачей стружки
В процессе обработки стружка может скапливаться в рабочей зоне, что приводит к перегреву, повреждению детали и снижению производительности.
Неправильный выбор режущего инструмента
При проектировании деталей с использованием обработки на станках с ЧПУ очень важно использовать правильный инструмент и настройки. Неправильно подобранный режущий инструмент может привести к получению некачественных обработанных деталей, заметных по пятнам от ожогов или неровным краям. Кроме того, неправильный режущий инструмент может вызвать термическое и механическое повреждение материала.
Эту проблему можно решить, выбрав правильное оборудование с ЧПУ после тщательного понимания требований приложения. Кроме того, оператор должен обратиться к руководству по эксплуатации, предоставленному производителем станка, в котором подробно описаны различные параметры для разных инструментов.
Ошибки программирования
Еще одна серьезная проблема при обработке на станках с ЧПУ, которая влияет на все производство. Как уже говорилось, все оборудование с ЧПУ управляется современными автоматизированными программами, и неправильное программирование может напрямую повлиять на точность обрабатываемых деталей.
Неправильные команды в управляющей программе могут привести к:
- Неправильному перемещению инструмента.
- Удару по заготовке или столу.
- Увеличению времени цикла из-за неоптимального пути инструмента.
Чтобы избежать подобных обстоятельств, операторы должны иметь достаточный опыт и знания по использованию правильной программы ЧПУ.
Неадекватное электропитание
Это самая основная проблема, с которой сталкиваются некоторые OEM-производители. Услуги по механической обработке с ЧПУ сложнее других производственных процессов и требуют адекватного и бесперебойного электропитания. Чтобы получить желаемые результаты, необходимо обеспечить адекватную и непрерывную подачу электроэнергии и напряжения. Здесь важную роль играет местоположение и мощность сети, а также средства резервного питания.
Вибрации станка
Вибрации негативно влияют на точность обработки, качество поверхности и могут вызвать преждевременный износ инструмента. Основные причины вибраций:
- Недостаточная жёсткость конструкции.
- Неправильный выбор режима резания.
- Изношенные узлы станка.
Поломка электроники и датчиков
Станки с ЧПУ оснащены сложной электроникой, включая датчики, которые обеспечивают точное выполнение операций. Поломки в этой области могут привести к остановке производства.
Причины возникновения проблем
- Человеческий фактор. Неправильная настройка станка, некорректное создание управляющей программы и несоблюдение технологического процесса являются основными ошибками операторов.
- Недостаточное техническое обслуживание. Нерегулярная замена изношенных деталей, отсутствие смазки и очистки рабочих узлов станка ведут к его преждевременному износу.
- Некачественные заготовки и материалы. Использование низкокачественных материалов может привести к непредсказуемому поведению заготовки в процессе обработки, а также увеличению нагрузки на инструмент.
- Ошибки в проектировании детали. Если конструкция детали не учитывает возможности оборудования, это может привести к сложности обработки или необходимости частой смены инструмента.
Решения и методы устранения проблем
- Калибровка и настройка оборудования. Регулярная проверка и настройка параметров станка помогают избежать проблем с точностью и качеством обработки.
- Замена и обслуживание инструмента. Используйте качественные режущие инструменты и своевременно заменяйте их при первых признаках износа.
- Оптимизация траектории реза. Усовершенствование управляющих программ (G-кодов) позволяет сократить время обработки и снизить вероятность ошибок.
- Улучшение системы охлаждения. Контролируйте подачу охлаждающей жидкости и обеспечьте её равномерное распределение в рабочей зоне.
- Использование виброгасителей. Для снижения вибраций можно установить специальные гасители или усилить конструкцию станка.
- Обучение операторов. Квалифицированные операторы, владеющие навыками программирования и обслуживания оборудования, способны предотвратить многие проблемы.
- Регулярное техническое обслуживание. Проводите профилактические осмотры, смазывайте механизмы и проверяйте узлы на наличие износа.
Профилактика возникновения проблем на станках с ЧПУ
- Плановое техническое обслуживание. Составьте график проверок и обслуживания оборудования, включающий проверку калибровки, замену масла, очистку системы подачи стружки.
- Контроль качества сырья. Перед началом работы проверяйте заготовки на соответствие стандартам и отсутствие дефектов.
- Правильный выбор режимов резания. Используйте оптимальные параметры скорости шпинделя, подачи и глубины реза для каждого типа материала.
- Внедрение систем мониторинга. Современные станки с ЧПУ оснащены датчиками, которые фиксируют отклонения в работе оборудования. Это позволяет своевременно выявить проблемы.
- Инвестирование в обучение персонала. Повышение квалификации операторов и наладчиков станков с ЧПУ снижает риск возникновения ошибок в работе.
Заключение
Станки с ЧПУ – это мощный инструмент для автоматизации производства, но их эффективная работа зависит от грамотной эксплуатации, регулярного обслуживания и своевременного устранения возникающих проблем. Использование качественного инструмента, обучение персонала и внедрение современных систем мониторинга позволят минимизировать риски и повысить производительность.
Инвестиции в правильное обслуживание и модернизацию станков с ЧПУ окупаются за счёт снижения затрат на ремонт, уменьшения простоев и повышения качества выпускаемой продукции.