CNC машини (икономическа ефективност на CNC машини)
Важно за бързата смяна е въвеждането на металорежещи машини и автоматични линии с цифрово управление (CNC). Тези линии осигуряват автоматизация на процеса на обработка и бързо преструктуриране на машината от една детайлна операция към друга. На тези машини могат да се обработват части с много сложна конфигурация с висока точност. Времето за настройка е почти независимо от сложността на детайла. Използването на CNC машини ви позволява да автоматизирате дребномащабно производство, да спестите заплати чрез намаляване на времето за обработка и въвеждане на многомашинна поддръжка, намаляване на разходите за инструменти, специални приспособления, електричество и поддръжка.
Според Министерството на машините и промишлеността обемът на специалното оборудване при използване на машини с ЦПУ намалява наполовина, а отпадъците - с 50%. Разходите за съхранение на части, както и разходите, свързани с фина настройка, контрол и монтаж на големи копирни машини, шаблони, печати са намалени с 50%.
CNC машините, като правило, осигуряват много по-голяма концентрация на отделни операции и допринасят за това намаляване на продължителността на производствения цикъл, намалявайки изоставането в текущата работа.
С помощта на софтуерно управление се постига по-пълно зареждане на оборудването. Така че, ако при конвенционалните универсални стругове 1 времето за рязане в общото време, прекарано от стругар, е средно около 15 - 25% на смяна, то при стругове с програмно управление то се увеличава до 50 - 80%.
В типичен цех, оборудван с универсални машини, частите чакат 95% от времето за обработка и само 5% от времето са на машината. Въпреки това, само 1%времето се изразходва директно за обработка, а останалите 4% се изразходват за закрепване на детайла, преместване на машинни компоненти и управление. Използвайки CNC машини, времето, прекарано в работилницата, може да бъде намалено поне 2-3 пъти, а времето за продуктивна работа може да се увеличи до 50%.
Поради широкото използване на машини с ЦПУ в Ивановската машиностроителна асоциация на името на. По случай 50-годишнината на СССР е постигнат 41% ръст на продукцията без увеличаване на числеността на машиностроителите. В същото време беше премахнат недостигът на стругари, бормашини и фрезисти.
В тази връзка необходимостта от оборудване рязко намалява. По налични данни една CNC машина замества по производителност от 3 до 8 конвенционални универсални машини, заедно с работниците, заети на тях. Въпреки тези предимства икономическата ефективност на машините с ЦПУ в някои случаи не е висока. Техните предимства в процеса на експлоатация са нереализирани.
Беше анализирана икономическата ефективност от използването на машини с ЦПУ за обработка на няколко десетки части в редица предприятия в Москва и Тула. Обработката на половината от тези части не се оправдава икономически. Използването на машини с ЦПУ осигури повишаване на производителността на труда при фрезови работи с около 2,5 пъти, при струговане - с около 1,2 - 2,5 пъти, при разточителни работи - с 1,3 - 2,7 пъти. Проучването показа, че недостатъчната ефективност на машините с ЦПУ не може във всички случаи да се обясни само с ниската квалификация на обслужващия персонал, лошото обучение
Икономическа ефективност на CNC машини
Най-важната причина за ниската ефективност на тези машини е неправилният избор на детайли. На CNC машини е необходимо да се прехвърлят части, които изискватвисока точност и качество на обработка, които не могат да бъдат постигнати с друго оборудване. Ето защо при въвеждането и експлоатацията на машини с ЦПУ е необходимо да се определи обхватът на детайлите, които е целесъобразно да се обработват на тези машини.
Значителен икономически ефект се постига при обработката на сложни детайли на машини с ЦПУ. И така, при фрезоване на прави контури, според нашите изчисления, машините с ЦПУ намаляват интензивността на труда само с 20 - 30%, при фрезоване на профилни контури - с 2 - 3 пъти, а при обработка на пространствено сложни части - с 10 или повече пъти. На машини от типа "обработващ център" е икономически изгодно да се обработват сложни детайли с голям брой обработвани повърхности.
Според редица машиностроителни заводи една многооперационна машина замества 6-7 конвенционални машини и съответно намалява броя на операторите.
Особено голям икономически ефект дава използването на CNC системата при големи пробивни и ротационни машини.
Цената на системите за управление в сравнение с цената на такава машина е сравнително малка, а производителността на труда се увеличава няколко пъти. Той също така повишава точността на производството на части и, следователно, качеството на продукта. Експлоатационният опит на някои видове стругове с ЦПУ, по-специално тези, оборудвани с адаптивна система за управление, показва, че точността на производството на части се увеличава 2 пъти. CNC фрезовите машини осигуряват по-висока точност и повърхностна обработка, което намалява количеството довършителни операции по метални конструкции.
В своето развитие CNC машините са преминали през няколко етапа.
Машините от първо поколение, от които започва програмното управление, направени на базата на универсални машини, имат ниска степен на автоматизация (контрол отпрограмата се изпълняваше само от захранващи задвижвания), бяха оборудвани с опростени CNC устройства с програмно задание на магнитна лента с ограничени технологични възможности и имаха относително ниска скорост на захранващите задвижвания. Те бяха технически несъвършени и неефективни. Те бяха заменени от машини от второ и трето поколение, които усвоиха най-новите постижения на научната и инженерна мисъл. Съвременните машинни инструменти с програмно управление имат увеличен брой координати, автоматична смяна на инструмента с промяна на скоростта на главното задвижване и редица технологични команди. В същото време машините се произвеждат на базата на основните модели на универсални машини с обединяване на отделни единици. Обикновено смяната на инструментите и промяната на броя обороти на шпиндела в тях се извършва ръчно от оператора. В този случай обаче захранващите задвижвания, които направляват двойките винтове, се изпълняват по различен начин в сравнение с универсалната прототипна машина. Машините от тази група са по-евтини, по-лесни за производство, но имат по-малко технологични възможности. При създаването на машинни инструменти с ЦПУ все повече се използва прогресивна технология. Така беше създадена лазерна машина с ЦПУ за обработка на отвори в детайли от високоякостни и свръхтвърди материали и др.
Производството на металорежещи машини с ЦПУ се развива бързо през последните години. Така че, ако през 1965 г. 49 машини с ЦПУ са произведени от предприятията на Minstankoprom и предприятията на участващите машиностроителни министерства, то през 1985 г. 17,8 хиляди машини. В резултат на това броят на използваните машини с ЦПУ през 1985 г. в машиностроенето достига 75 875 единици. През 1990 г. се планира производството на 128,7 хиляди от тези машини.
Поддръжка на CNC машини
За поддръжка на CNC машини Министерствомашиностроителната индустрия създава клъстерни центрове към фабрики в териториални зони. Малко вероятно е това решение да се счита за правилно. Недостатъкът му е, че в тези центрове е необходимо да се обслужват CNC машини от всички модели, както местни, така и чуждестранни. Следователно не може да става дума за някаква специализация в работата на тези центрове. В края на краищата е практически трудно да се организира бизнес по такъв начин, че в такъв център да има специалисти, които познават всички проекти с ЦПУ, характеристиките на тяхната програма, начини за отстраняване на недостатъци и т.н. Практически е невъзможно да се формира необходимия резерв от резервни части за всички машини, експлоатирани в региона, определен за всеки териториален център.
Тази работа по поддръжката може да се извърши само от производителя на CNC машини по най-квалифициран начин. Ето защо, според нас, сервизните центрове трябва да бъдат създадени във фабрики - производители на машини с ЦПУ. Тези центрове трябва да събират технолози, програмисти, монтажници и настройчици, специалисти по определени видове CNC оборудване.
Автоматизацията на производството чрез внедряване на машини с ЦПУ води до дълбока качествена промяна в съдържанието на трудовите функции на работниците. Ако преди трудовите функции на човек се състоеха в обработката и движението на предмети на труда, както и в контрола, регулирането и управлението на производствените процеси, тогава в съвременното автоматизирано производство, базирано на машини с ЦПУ, тези функции се прехвърлят на автоматични устройства и задачата на човек сега е да ги инсталира и настройва, да организира ремонти, както и да подготви програма за тяхната работа и да следи хода на производствения процес.
За да се намали времето, изразходвано за спомагателни операции, е необходимоподобряване на дизайна на произвежданите металорежещи машини, повишаване на нивото на тяхната автоматизация, модернизиране на машинни инструменти, които са в експлоатация, оборудване на металорежещи машини с високопроизводителни инструменти и системи с ЦПУ.