Статьи / Рекомендации при выборе устройств ЧПУ

Статьи

Большинство машиностроителей нуждаются в модернизации производства и обновлении своего станочного парка. В настоящее время на российском рынке представлены устройства ЧПУ зарубежных фирм «Siemens» и «Heidenhein» (Германия); «Fagor» (Испания); «GE Fanuc Automation» (США-Япония); «Okuma» и «Mitsubishi» (Япония) и отечественных фирм: «Балт-Систем» (Санкт-Петербург); «Модмаш-софт» (Нижний Новгород); «Ижпрэст» (Ижевск); «Микрос» (Ногинск); «Альфа-Систем» (Москва).

Все зарубежные фирмы имеют устройства ЧПУ различного класса для управления простым и сложным оборудованием. В целях уменьшения себестоимости изделий минимизируются аппаратные и программные средства для простого и среднего классов, а для сложного оборудования появляются опциональные ценовые добавки. Единственным недостатком такой минимизации является несовместимость аппаратного и программного обеспечения устройств ЧПУ для всех классов. Действительно, аппаратное обеспечение может быть не совместимо, но базовое программное обеспечение хотелось бы иметь не в усеченном виде. Исключением может являться программное обеспечение для таких групп оборудования как зубофрезерная, моточная и электроэрозионная. Функциональное базовое программное обеспечение позволяет при модернизации станочного оборудования использовать весь набор функций, при которых модернизированное оборудование приобретает новые возможности. Например, при модернизации станка модели 16А20 (первоначально использовалось устройство НЦ-31) с устройством NC-210 была установлена фрезерная головка, которая позволила выполнять шпоночные операции на данном станке. Первоначально такая функция не была предусмотрена изготовителем, возможность выполнять токарные и фрезерные работы с одной установке детали повысило качество и стабильную точность обработки изделий, производимых на данном станке, и уменьшило их себестоимость. При модернизации сокращаются производственные циклы, происходит высвобождение металлообрабатывающего оборудования, сокращается основной и обслуживающий персонал, сокращаются затраты на электроэнергию и уменьшается сроки окупаемости оборудования. Все эти показатели повышают экономическую эффективность производства.

 
 

Конкурентная борьба производителей устройств ЧПУ привела к тому, что зарубежные фирмы стали проектировать и производить свои устройства на собственных специализированных микросхемах (СБИС), а маленькие фирмы не могли конкурировать с такими гигантами, как «Siemens» и «Fanuc» из-за отсутствия на рынке комплектующих для своих разработок. В последние десять лет с развитием электронной промышленности появилась возможность использования надежных унифицированных промышленных модулей, таких как материнские платы, блоки питания, мониторы и другие части, позволяющие использовать их в собственных разработках. Применение этих модулей и блоков на порядок повысило надежность устройств ЧПУ. Наметившаяся тенденция к унификации, минимизации, увеличению быстродействия аппаратных средств при сохранении надежности будет продолжаться и в будущем. Если раньше в основном простои станков с УЧПУ были вызваны выходом из строя устройств ЧПУ, то в последние годы таких жалоб практически нет. Уровень надежности отечественных устройств сравнялся с уровнем зарубежных.

 
 

Многие потребители ошибочно думают, что использование в устройстве мощного процессора существенно улучшает характеристики работы устройства. На самом деле цена на устройство значительно увеличивается, а существенных улучшений по характеристикам нет. Рассмотрим на два примера: на устройстве ЧПУ NC-210 используется процессор 486 (100-133 МГц), который выполняет обработку цифровых входов/выходов, 5 каналов аналоговых и расчет по пяти осям интерполяции за 350 микросекунд; на устройстве NC-110 используется процессор Pentium II (233-266МГц), аналогичные операции выполняются за 250 микросекунд. Как видно из приведенных примеров существенного быстродействия мы не получили, но и этого достаточно, чтобы не использовать большого буфера для функции Look Ahead. Данные устройства работают с тиком 1-2 миллисекунды. Обработка кадров технологической программы с такой скоростью существенно улучшает качество изготавливаемой детали на станке.

 
 

Использование операционных систем реального времени на платформе сначала MS-DOS, а затем WINDOWS обеспечивает преемственность базового и прикладного программного обеспечения и возможность заимствования различных прикладных программных средств из арсенала для персональных компьютеров. Открытая архитектура программного обеспечения позволяет быстро наращивать прикладное программное обеспечение новыми функциями, тем самым удовлетворять растущие требования потребителей.

 
 

Одной из важных проблем устройств ЧПУ является язык, используемый для разработки программ управления станком. Для решения этой проблемы зарубежные фирмы разработали и производят отдельные изделия - программаторы, которые удорожают необходимый комплект оборудования. В отечественных устройствах средства разработки, компиляции и отладки программ логики содержатся в базовом программном обеспечении и не требуют дополнительных затрат на покупку программаторов. Трудно оценить преимущество того или иного языка PLC. Сравнительные характеристики не дают желаемого результата. Качество работы комплекса и реализация схемотехнических решений напрямую зависят от уровня квалификации специалистов, выполняющих данную работу. При неправильном написании программ логики возникают эффекты зависания устройств ЧПУ, когда не приходят ответы от выполненных действий. Например, наиболее часто встречающаяся ошибка программирование поворота револьверной головки при смене инструмента. Не получив сигнала о смене позиции и при отсутствии запрограммированной выдержки времени на поворот головки до 360є, происходит её бесконечное вращение. При этом первая реакция оператора - не работает устройство ЧПУ, т.к. он не получил информации, что станок не исправен. Поэтому потребителям, осуществляющим приемку станков с УЧПУ, необходимо помнить, что правильно разработанная программа логики должна обеспечивать индикацию всех задействованных входных и выходных цифровых сигналов сообщениями на мониторе устройства.

 
 

При модернизации станков потребители сначала должны точно определить список частей оборудования, вышедших из строя, для их замены. Принципиально важной становится унификация электрооборудования станка, в первую очередь устройств ЧПУ и приводов, позволяющая решать задачу в целом и при этом минимизировать затраты на оборудование, а также расходы на его обслуживание. Рассмотрим вопрос замены электрических частей станка. Практика показала, что неполная замена электрической части станочного оборудования, приводит к плохим результатам и не достигается поставленная цель - модернизация станка. Электрооборудование, проработавшее 15-20 лет, требует полной, а не частичной замены, т.к. современные устройства и преобразователи являются принципиально новыми аппаратно-программными устройствами. Например, замена только устройства ЧПУ без преобразователей приводит к потере точности изготавливаемых деталей на этом станке, т.к. невозможно использовать широкий набор технологических и сервисных возможностей устройства со старыми преобразователями. Замена начинается с устройства ЧПУ, далее выполняется замена шкафа электроавтоматики станка, куда входят привода подач и главного движения, трансформаторы, дроссели и низковольтное оборудование. В результате этой работы должна появиться конструкторская документация на шкаф электроавтоматики и программа управления станком.

 
 

Современное производство требует наличие связей между станками с УЧПУ и CAD/САМ. Ключевым моментом изготовления качественных деталей является управляющая программа, которую подготавливает «технолог» либо вручную с чертежа, либо автоматически посредством САМ. Автоматизированные средства САМ позволяют подготавливать технологические программы для различного типа оборудования и для различных устройств ЧПУ. Наиболее распространенные средства САМ оснащены постпроцессорами для ведущих фирм производителей УЧПУ. Важным критерием работы предприятий является включение станков с УЧПУ в компьютерную сеть и использование новейших систем САМ. Это позволяет организовать в станках мониторинг на персональном компьютере в офисе. Работающий в офисе персонал может запрашивать информацию о процессе обработки и корректировать его в любое время. Организованная таким образом работа на основе стандартных сетевых технологий, обеспечивает качественные показатели продукции и их стабильность. Тем самым повышается коэффициент загрузки оборудования, обеспечивается планирование и диспетчеризация цеха или участка.

 
 

Потребителям станков с УЧПУ необходимо помнить, что использование устройств одного или минимального количества производителей упрощает вопросы, связанные с обслуживающим персоналом и созданием автоматизированных гибких производственных комплексов. Зачастую устройства ЧПУ сравнивают с автомобилем. Руководители предприятий, имея персонал для обслуживания одних устройств считают, что этот персонал может работать и на других. Фактически устройство ЧПУ по сложности можно сравнивать, пожалуй, только с самолетом, т.к. при смене типа самолета пилот проходит обязательную переподготовку для полетов на новом самолете. Применение на предприятии устройств ЧПУ различных производителей усложняет обслуживание станочного парка оборудования, требует обязательной переподготовки персонала операторов, наладчиков и технологов.

 
 

До покупки станка с УЧПУ потребителям желательно получить от производителей комплект эксплуатационной документации на устройство ЧПУ и обучить обслуживающий персонал, что позволяет сократить время ознакомления с устройством ЧПУ и правильно осуществить приемку, как станка, так и устройства ЧПУ. Приемка станков с УЧПУ должна завершаться изготовлением тестовых деталей ISO для конкретного вида оборудования (например, фрезерного, токарного) или тех деталей, для которых закупается данный комплекс. Причем наиболее важными характеристиками при тестировании являются точность и повторяемость изготовленных деталей. Перед подписанием акта приемки станка с УЧПУ необходимо получить весь комплект сопроводительных документов и конструкторской документации.

 
 

Простой оборудования является грубым нарушением технологического процесса производства. Поэтому сроки поставки необходимого оборудования и запасных частей, вышедших из строя, всегда интересуют потребителя при выборе устройства ЧПУ.

 
 

Существенным показателем при выборе устройства является его цена и цена на запасные части. Для конкретного производства потребителям необходимо подбирать устройства соответствующего класса.

к.т.н. Жигалев