Задачи, эффективно решаемые оборудованием с ЧПУ

Оборудование с ЧПУ, как правило, используют для операционной автоматизации станков, реализующих процессы первого класса, которые характеризуются точечным взаимодействием между инструментом и предметом обработки, причем форма получаемой детали определяется траекторией движения инструмента. Такой процесс, с одной стороны, является наиболее универсальным, так как движение точки способно образовывать практически любую поверхность, с другой стороны, наименее производителен по сравнению с процессами второго — четвертого классов, при которых происходит соответственно линейное, поверхностное или объемное взаимодействие между инструментом и деталью.

Для образования поверхности при использовании технологических процессов первого класса необходимо последовательное обегание инструментом всей поверхности детали, что требует значительного времени. Числовое программное управление сравнительно редко используют для автоматизации оборудования, реализующего процессы второго класса, его применение сводится, как правило, к позиционному управлению вырубными прессами, фрезерованию фасонными фрезами канавок, когда форма канавки определяется траекторией движения инструмента, а сечение — формой фрезы, а также к использованию фасонного инструмента для обработки мелких элементов на токарных станках.

Процессом первого класса является, по существу, и изготовление деталей методом намотки волокнистых материалов на оправки, например намотка деталей из стеклопластика. В этом случае форма детали определяется оправкой, а рисунок намотки, от которого зависят механические свойства изделия, траекторией движения нитеукладчика, который можно рассматривать как точечный инструмент. Поскольку технологические процессы первого класса обладают наименьшей производительностью, очевидно, что это свойство сохранится и в случае использования числового программного управления, хотя производительность машины возрастает за счет уменьшения времени вспомогательных ходов, промежуточных измерений, чтения чертежа и т. д., т. е. за счет увеличения доли времени резания в общем времени обработки детали.Однако это увеличение производительности незначительно по сравнению с производительностью технологических процессов более высокого класса и обходится недешево, так как стоимость станка с ЧПУ в несколько раз превышает стоимость обычного станка. Следовательно, использование оборудования с ЧПУ экономически оправдано в тех случаях, когда форма детали настолько сложна, что не может быть воспроизведена на оборудовании первого класса с ручным управлением, а использование технологических процессов более высокого класса экономически невыгодно в силу, например, малого числа необходимых деталей или невозможности реализации с заданной точностью, шероховатостью поверхности или внутренней структурой материала (например, фрезерование судовых винтов больших размеров, когда невозможно или невыгодно их изготовление литьем; обработка таких деталей требует, как правило, оборудования с большим числом (более пяти) одновременно управляемых координат).

Оборудование с ЧПУ используют также в тех случаях, когда деталь состоит из очень большого числа относительно простых элементов, каждый из которых может быть обработан на станке с ручным управлением или на копировальном станке, но при этом резко (до 90 возрастает вспомогательное время, т. е. время на чтение чертежа, промежуточные измерения и т. д., и, кроме того, возрастает процент брака из-за ошибок оператора. Понятно, что при стоимости заготовки в десятки тысяч рублей одно сокращение брака может оправдать использование оборудования с ЧПУ. При длительных (до месяца) циклах обработки корпусных деталей брак детали может сорвать Ллан выпуска изделий заводом и экономический ущерб в этом случае во много раз превысит затраты на числовое программное управление.

Повышение производительности машин, реализующих процессы первого класса, возможно за счет ужесточения режимов резания или за счет одновременной работы нескольких инструментов. Однако первый путь ведет к снижению стойкости и росту расходов на инструмент в степенной зависимости, частой смене инструмента, снижению времени автоматического функционирования и, следовательно, его возможности имеют не только экономический, но и технический предел. Второй путь возможен в автоматах, агрегатных станках и автоматических линиях, характерных для крупно- и среднесерийного производства. В мелкосерийном производстве возможно использование станков с ЧПУ с несколькими одновременно работающими рабочими органами, совершающими независимое движение, так как можно создать системы ЧПУ для управления многими независимыми движениями с большим числом координат, рабочий же не может управлять одновременно не только несколькими независимыми движениями, но и одним двухкоординатным движением. Поэтому применение ЧПУ для таких станков часто бывает экономически выгодным. Использование же многооперационных станков с ЧПУ в крупносерийном производстве окупается только при наличии особых условий, фактически входящих в перечисленные выше случаи, применение же станков с ЧПУ на черновых и заготовительных операциях часто экономически не оправдано.