Для чего эта статья?
В нашем мире ручной труд уходит все дальше и дальше на второй план. Компании, использующие ручную обработку материалов теряют массовые рынки, и уходят в уникальные ниши, переходя на выпуск единичных товаров, где ручной труд является потребительским требованием. Или теряют свое место на рынке совсем и разоряются рано или поздно.
А для производства изделий и продуктов в количествах уже от сотен штук используются станки ЧПУ и роботы. На таких производствах человек выполняет или вспомогательную функцию (загрузка-выгрузка, техобслуживание, ремонт) или только контролирует процесс производства.
В данной статье мы рассмотрим основные термины и определения в области ЧПУ обработки материалов, опишем виды ЧПУ станков и покажем их место в технологическом процесса совместно с промышленными роботами.
Статья будет полезна начинающим в сфере ЧПУ обработки, и в ней разъясняется что такое ЧПУ станок, какие они бывают и как с пользой для дела их использовать.
Предлагаемый материал является попыткой коротко и понятно подать читателю все наши знания и выводы, накопленные при разработке и производстве станков ЧПУ, которые сейчас выпускаются под торговой маркой KAZAK.
Терминология
Вначале дадим определения терминов, которыми будем в дальнейшем использовать.
ЧПУ - числовое программное управление, английский термин CNC - computer numerical control. Область знаний, раскрывающая способы и методы применения вычислительной техники (компьютеров) для управления процессами обработки материалов. Аналогами этого определения без нарушений можно считать и такой термин, как автоматическое управление.
Станок - комплексное устройство (конструкция), объединяющее в себе механическую часть: станину, узлы движения;
электротехническую: двигатели, устройства автоматики и силового питания;
и электронную часть: систему ЧПУ.
Станок ЧПУ - писать далее будем именно так, а не станок с ЧПУ. Для краткости и созвучности опустим "с". Да простят меня лингвофашисты и лингвоистерики, но это будет так.
Обработка материалов - виды и способы физического воздействия на материал, для придания ему задуманной конструктором формы. Это может быть фрезерование, точение, строгание, резка (лазером, плазмой, водой), шлифование, полировка, электроэрозия (воздействие электрического разряда или дуги), сварка, наплавка и т.д.
Материал - любое твердое вещество имеющее физическую форму. Это могут быть металлы, пластики, дерево разных пород, камень, и любые производные от этих материалов, к примеру - вспененные пластики или искусственные материалы из дерева - ДСП или МДФ, искусственный камень, различные металлические сплавы.
В чем отличие станка ЧПУ от робота?
Задачи, решаемые с помощью станка ЧПУ и с помощью робота на современных производствах фактически совпадают - это избежать использование ручного труда в максимально возможной форме.
Если рассматривать узлы робота и станка, то в них много общего. Есть виды обработки, которые можно решать как с помощью станка, привычной нам конструкции, так и с помощью робота, оснащенного нужным инструментом.
Но и тут есть небольшие отличия, если не касаться только обработки, то робот - это более совершенная (только с точки зрения программного обеспечения, применения искусственного интеллекта, более сложных математических алгоритмов и подсистем датчиков) и более функциональная конструкция, хотя на уровне определений и узлов являющаяся аналогом станка ЧПУ, - только собранный и настроенный по другому, больше по подобию человека и для более полной его замены.
Скажем так, станок создан для выполнения какого-то определенного набора операций над заготовкой для получения результата, а робот более универсален, но иногда на порядок сложнее из-за этого, по сравнению со станком. Хотя и тот и другой могут состоять из практически одинаковых узлов, использовать одинаковую электронику, но под управлением разных алгоритмов.
Промышленные роботы на современной производстве - это дальнейшее развитие человеком конструкций станков ЧПУ. Но и от классических, зарекомендовавших себя, конструкций, никто не собирается отказываться. Поэтому максимальной эффективности производства можно достичь комбинируя и оптимально применяя в единой технологической цепочке как роботов, так и станки.
Современные станки ЧПУ по сложности устройства соответствуют промышленным роботам, особенно обрабатывающие центры.
Классификация станков ЧПУ
Станки ЧПУ (в том числе и роботы) могут классифицироваться по:
- видам обработки и способам воздействия или видам инструмента
- обрабатываемым материалам
- технологическим функциям
По видам обработки, это привычная любому хоть как-то знакомому с производством человеку, классификация. Но, мы её укрупним за счёт того, что добавим ещё и разделение по инструменту и по способу его установки.
В первую очередь разделим оборудование на две группы:
- обрабатывающие станки (которые удаляют материал заготовки различными способами)
- аддитивные установки (станки, которые наращивают тело заготовки, до придания ей требуемой формы)
И начнем классификацию в обрабатывающей группе.
- Станки механической обработки
- Станки обработки на иных принципах, отличных от механической обработки (плазма, лазер, вода, электричество, химическая обработка)
К станкам механической обработки отнесем:
- токарные и строгальные станки (инструмент - резец, режет вращающуюся заготовку или при возвратно-поступательном движении строгает её, условно, резец может и вращаться вокруг неподвижной заготовки - резец в вихревой головке)
- фрезерные, сверлильные и шлифовальные станки
- специализированные и комбинированные станки (к примеру пилы, зуборезные, глубокого сверления и т.д.)
К станкам на иных принципах обработки отнесем:
- раскройные (2D или 5D раскрой листов) станки (плазменной, лазерной, гидроабразивной резки, электроэрозионные станки)
- электроэрозионные станки для изготовления пресс-форм
- электроискровые станки для удаления (прошивки) твердых (с HRC > 50) сплавов
- экструдеры и литьевые машины
- установки химической обработки (травления, химполировки)
Отдельно классифицируем аддитивную группу оборудования:
- 3D принтеры для пластика
- 3D принтеры для металла
- установки наплавки и наварки
- установки химического осаждения материала
Для удобства понимания объединим все вышеописанное на едином рисунке.
Как заработать с помощью ЧПУ станка или робота?
Наша практика изготовления станков ЧПУ показывает, что с их помощью можно эффективно зарабатывать.
Основные сферы применения ЧПУ оборудования:
- деревообработка и мебельное производство - станки позволяют при минимальном количестве персонала выполнять сложные и материалоемкие заказы.
- наружная реклама - изготовление любой наружной рекламы и рекламных конструкций. Отрасль, которая в принципе не может обойтись без ЧПУ оборудования.
- металлообработка, тут простор для открытия своего дела, найти хорошего токаря или фрезеровщика сложно дальше в большом городе. Компания со своим станочным парком и быстро выполняющая заказы на металлообработку при определенных усилиях и качестве сидеть без работы не будет.
- на пищевых, сборочных и иных поточных производствах, где много однообразной работы и повторяющихся операций могут использоваться коботы (коллаборативные роботы) могут использоваться даже на мелких производствах для таких операций, как покраска, сварка, сборка, дефектовка и отбор продукции. Кобот при стоимости от 200 000 рублей окупает себя как минимум за полгода, заменяя минимум три человека при круглосуточной работе и не требует зарплаты, отпуска и больничных.
- сварочные работы, даже уникальные, сейчас можно выполнять посредством сварочных роботов, которым указываются на экране траектории швов и их параметры, а робот уже сам выполняет сварку. Это быстро, удобно и качественно.
Можно выделить два способа зарабатывать на станках и роботах:
- использовать оборудование в качестве средства производства
- заменить оборудованием человека и получить косвенную прибыль на экономии на затратах (налогах), браке и производительности
Заключение
Конечно, не все так радужно и красиво, так как для использования станков ЧПУ и роботов требуется во первых найти рыночную нишу, где требуется большое количество продукции (массовость), и уметь использовать сложное современное оборудование, а так же его обслуживать (нужны подготовленные инженеры, получающие справедливые зарплаты, так как должны иметь высокую квалификацию). Только в этом случае (при наличии рынка сбыта и подготовленного персонала для обслуживания и управления станками и роботами) ЧПУ оборудование и роботы будут приносить прибыль своему владельцу.
Но современный мир бросает именно такой вызов владельцам предприятий, и тот, кто не перестроиться - уйдет с рынка, а кто сможет перестроить свои производства на выпуск массовой и качественной продукции при минимуме человеческого труда (когда человек своими руками обрабатывает итоговый продукт) - получить максимальное конкурентное преимущество на рынке.