Точность, надежность и производительность станочного оборудования напрямую зависят от качества его изготовления, что ставит особые требования к каждому этапу проектирования и производства станка с ЧПУ.
В статье рассмотрим основные аспекты (на деле их гораздо больше, чем в статье), влияющие на качество станочного оборудования, и их значение для достижения высокой точности обработки (с ее сохранением в долгосрочной перспективе).
Конструктив станка
Тщательная конструктивная проработка станка с ЧПУ – это то, чем дорожит каждый станочный производитель (часто использует это как значительное конкурентное преимущество по отношению к другим). Использование современных методов моделирования, таких как конечно-элементный анализ (FEA), помогает выявить потенциальные проблемы еще на стадии разработки станка и не допустить выпуска некачественной продукции в металле.
Тщательное проектирование, включая оптимизацию жесткости конструкции, минимизацию термических деформаций (с использованием множества конструктивных элементов – включая подачу СОЖ и ее охлаждение) и правильный выбор кинематики, позволяет значительно повысить точность станка (см. нашу статью по жесткости).
Кстати, на одном из вебинаров крупнейшего иностранного станочного концерна, производящего станки с ЧПУ, я услышал цифру, которую считаю вполне справедливой: не менее 15% от чистой прибыли компании за год должно уходить на постоянное совершенствование технологий изготовления станков и их конструктива (R&D - конструкторские работы).
Только те компании, которые вкладывают в новые разработки остаются на рынке долгие годы и помогают значительно улучшить производительность и эффективность производств конечного пользователя станков с ЧПУ.
Технологии обработки элементов станка
Процесс изготовления различных компонентов станка играет значительную роль в его точности. Современные производственные технологии, такие как шлифование, прецизионная обработка на станках с ЧПУ – токарная и фрезерная (и даже лазерное закаливание), обеспечивают минимальные допуски изготовления различных элементов и высокую геометрическую точность.
Особое внимание здесь также уделяется обработке направляющих — отклонения в их плоскостности или прямолинейности однозначно скажутся на точности перемещения рабочих органов станка.
Поэтому наличие передовых технологий и оборудования для механической обработки у производителя станков – хороший признак высокого качества его продукции (только в совокупности с другими параметрами, перечисленных в данной статье!)
Здесь важно, чтобы на производстве у станочного изготовителя:
- Был собственный завод / цех / участок механической обработки. Многие мировые производители станков (DMG MORI / MAZAK / DOOSAN) имеют собственные цеха или даже заводы по изготовлению критически важных компонентов своих станков: станины / ШВП / направляющие / шпиндели и т.д. – не доверяя данный процесс предприятиям на аутсорсе и полноценно контролируя качество и сроки изготовления данных компонентов.
- Использовалось металлообрабатывающее высокоточное оборудование для изготовления деталей / компонентов будущего станка, причем классом точности на 1-2 выше, чем то оборудование, которое непосредственно изготавливается на данном производстве.
Сборка и настройка
Даже идеально изготовленные компоненты могут не дать ожидаемого результата по точности, если сборка станка выполняется некачественно. На этом этапе важно обеспечить точное сопряжение всех узлов, правильную установку и настройку систем приводов и систем измерения.
Для особо точного оборудования топовые производители применяют преселективную сборку – это когда только лучшие детали (исключительно в середине поля допуска) попадают на сборочный конвейер.
Использование специальных и иногда уникальных инструментов - тестовых оправок, лазерных интерферометров, цифровых индикаторов и других высокоточных приборов позволяет минимизировать ошибки на стадии сборки и контроля точности.
Кроме того, применение современных систем контроля качества, таких как SPC (Statistical Process Control), помогает отслеживать стабильность процесса сборки и выявлять возможные отклонения.
Здесь важно, чтобы на производстве у станочного изготовителя:
- Использовалась система MES / ERP для контроля за производством
- Использовались всевозможные планшеты и мониторы на посту сборки станков с технологией сборки станка на том или ином этапе (со связью с общей базой данных по сборке)
- Эксплуатировалось оборудованное термоконстантное помещение. В особенности это важно для контроля точности изготовленной компонентной базы и для улучшения точности сборки компонентов станка (например, шпиндельного узла, револьверных головок). Некоторые производители осуществляют и финальную сборку оборудования в термически стабильном помещении.
Контроль качества
Важнейший элемент каждого станочного производителя, который позволяет во время выявить брак и исправить его.
Здесь важно, чтобы на производстве у станочного изготовителя:
- Использовался входной и выходной контроль (желательно 100%) деталей для сборки будущего станка.
- Была внедрена и реально использовалась на производстве система менеджмента качества по стандартам ISO
- Осуществлялся финальный контроль каждого станка, включая тестовую обработку деталей (с измерением таких деталей на КИМ)
- Были поверенные измерительные приборы (включая оправки и лазерный интерферометр)
- Была введена в эксплуатацию КИМ (Координатно-Измерительная Машина) – для проверки точности изготовления компонентной базы станка (в термоконстантном помещении)
Комплектующие
Использование в конструкции станков высококачественных ответственных комплектующих (шпиндели, подшипники, ШВП, направляющие, гидростанции и т.д.) ведущих мировых брендов (Германия, Япония, США), которые себя давно зарекомендовали на профильном рынке – залог дальнейшей длительной эксплуатации оборудования с сохранением точностных характеристик станка.
- Вот некоторые аргументы ЗА применение в конструкции станка качественных комплектующих:
- Точность и качество обработки: Высококачественные компоненты обеспечивают стабильность и точность работы оборудования, что напрямую влияет на качество изделий.
- Надежность и долговечность: Качественные комплектующие меньше изнашиваются и реже выходят из строя, снижая простои и затраты на ремонт.
- Безопасность: Надежные компоненты минимизируют риск аварий и поломок
- Энергоэффективность: Современные качественные комплектующие часто более энергоэффективны, что снижает эксплуатационные расходы.
- Репутация производителя: Надежное оборудование повышает доверие клиентов и укрепляет репутацию компании.
Здесь можно отметить, что некоторые передовые производители станков с ЧПУ уже локализовали изготовление даже сложнейших элементов станка (в т.ч. шпиндели, направляющие, ШВП - которые ранее приобретались у профильных производителей комплектующих) для обеспечения технологической независимости и максимального контроля качества (по себестоимости пока что вопрос еще открыт).
Квалификация персонала
Очевидно, что персонал завода-изготовителя должен иметь опыт работы с оборудованием и постоянно совершенствовать свои навыки, работать над ошибками (это очень важно). Ведь даже если все предыдущие пункты данной статьи будут идеально выверены, то низкая квалификация работника на сборке / нарушение технологии может испортить любой станок.
К сожалению, даже наличие всех данных процедур, оборудования и технологий у станочного производителя не гарантируют высокого качества финального изготовления станка, но мне бы хотелось, чтобы их отсутствие заставило вас задуматься и принять верное решение по выбору того или иного производителя, особенно, если точность является одним из главных критериев выбора станка.
Выбрать надежного производителя сейчас непросто, так как многие производители (особенно в Китае) просто осуществляют сборку (иногда очень сильно - крупноузловую) на арендованных площадях, выдавая себя за чуть ли не полноциклового производителя станков с ЧПУ (у которых есть и изготовление ШВП и элементов прямых измерительных систем и т.д.), поэтому мы выпустили специальные статьи на темы:
Уверен, изучение данных статей будет вам полезно.
Отдельно хотел предоставить вашему вниманию несколько фотографий с реально существующих станкостроительных предприятий (работают и сейчас, поэтому будьте бдительны), чтобы возможно было сделать определенные выводы по фотографиям относительно культуры производства, а также качеству оборудования, изготовленному в таких условиях.
Здесь не стоит ожидать чуда. Ведь это именно тот случай, когда диагноз можно поставить по фотографии…
Основные вопросы к данному производителю станков:
- Нет системы учета заказов (MES / ERP) – все в табличках excel = срывы сроков производства
- Нет термоконстантных помещений (для контроля качества высокоточных деталей / узлов) и никакой системы менеджмента качества продукта
- Нет контроля качества изготовленной компонентной базы (входного контроля тоже нет)
- Температура в помещении сборки = температуре на улице
- Нелогично расположены зоны сборки (что затягивает время цикла сборки). Нет продуманной логистики по доставке комплектующих (хаос и увеличение времени цикла / возникновение ошибок).
- Нет специально оборудованных рабочих мест для сборки станка = полный хаос и смещение сроков производства, прямое влияние на качество изготовленного оборудования (вероятность что-то сделать не так – крайне высокая!)
- Нет системы испытаний оборудования даже по основным показателям
Думаю, очевидно, что с данным производителем, лучше не стоит иметь дела. Даже если у них отличный стенд на выставке и менеджмент крайне рад сотрудничать с вами и предлагает низкие цены и гибкие условия оплаты…
Итого
Качество изготовления станочного оборудования — это результат совместной работы многих сотрудников на предприятии – инженеров (в т.ч. конструкторов / технологов) и сборщиков (и, безусловно, менеджмента). Использование современных материалов, комплектующих, передовых технологий обработки и строгого контроля качества, а также наличие квалифицированного и обученного персонала – помогут обеспечить надежность и точность изготовленного на таком предприятии металлообрабатывающего оборудования.
В эпоху высоких стандартов станкостроения культура производства становится важнейшим конкурентным преимуществом для производителей металлообрабатывающего оборудования и залогом успеха для конечных пользователей в части достижения высоких точностных параметров (на конечной продукции) и надежности оборудования.
Удачного вам выбора производителя станков с качественным производством!
Ну а если будут вопросы – задавайте в комментариях или пишите нам.