Какие факторы влияют на производительность станка

Каждое предприятие заинтересовано в увеличении производительности станков, так как объем выпуска продукции влияет на прибыль. В этой статье мы раскроем базовые понятия, что такое производительность станка, как она вычисляется и какие факторы влияют на этот показатель. Берите на вооружение!

На фото изображена часть рабочей зоны автомата продольного точения (высокопроизводительное оборудование для серийного и массового производств).

Производительность станка (Цикловая) с ЧПУ определяется количеством годной продукции, произведенной в единицу времени. Для расчета производительности станка используют две формулы.

1. Первая: позволяет рассчитать показатель для идеальных условий, то есть при непрерывной работе оборудования и выпуске только годных изделий, без брака. В этом случае достаточно количество созданных деталей разделить на продолжительность рабочего цикла (в минутах, часах, сменах). Как правило, станки с ЧПУ за один цикл делают одну деталь. Поэтому формула принимает вид:

Но это не окончательный вариант формулы, потому что он не учитывает один существенный фактор: в течение рабочего цикла есть время проведения непосредственно рабочих операций (обработки) и вспомогательных: загрузка и зажим заготовки, холостых ходов и т. п. Поэтому формула приобретает вид:

Цикловая производительность, или технологическая производительность станка, определенная для идеальных условий, показывает только потенциальные возможности станка. В реальных условиях этот показатель недостижим, потому что не исключены простои и появление брака.

2. Вторая: позволяет рассчитать коэффициент производительности станка в реальных условиях с учетом вне цикловых потерь времени.

Q – производительность станка;

ϴɣ – плановый фонд рабочего времени;

t_p – время рабочих операций;

t_в – время вспомогательных операций;

Σt_c – суммарное время собственных простоев;

Σt_пер – суммарное время простоев для переналадки;

ⴄ_загр – коэффициент загрузки станка.

Поясним, какие именно временные потери учитывают в этой формуле.

• Собственные, то есть технические простои, связанные с подготовкой станка к работе, сменой инструмента, очисткой после работы, профилактикой.
• Организационные простои из-за несвоевременной доставки материала, отсутствия инструмента для замены изношенного и т. п.
• Простои для переналадки оборудования на производство нового изделия.

С учетом всех простоев определяют суммарные внецикловые потери времени и коэффициент загрузки станка, который показывает, какую часть планового фонда времени станок был обеспечен всем необходимым для работы. Этот коэффициент рассчитывают с учетом организационных простоев.

Итак, производительность станка определяет наработку оборудования в течение рабочего периода с учетом всех видов простоев. Эта формула справедлива для массового производства, когда станок работает постоянно. Для средне- и мелкосерийного производства расчет чаще всего ведется по типовой детали.

Один из существенных факторов, оказывающий влияние на итоговую производительность - правильность выбора режима резания.

Пути повышения производительности станков

Мы знаем, как рассчитать производительность станка, теперь разберемся, как повысить эффективность использования оборудования. Для этого существует 6 параметров:

1. Увеличение показателей режима резания. Следует вести обработку на оптимально “максимальных” режимах, при которых соблюдаются требования к точности обработки, стойкости режущего инструмента, качеству обрабатываемой поверхности и конечно же самой технике безопасности как окружающих так самого станка. Добиться максимальных настроек поможет качественный, правильно подобранный инструмент из высокопрочных современных материалов и достаточная жесткость системы Станок - Приспособление - Инструмент - Деталь (сокр. система СПИД)
2. Сокращение технологических простоев, связанных с правильной установкой, базированием заготовки согласно требований техпроцесса ЕСТД и ЕСКД, после и межоперационным измерением (контролем размеров и параметров) деталей, сменой инструмента, использованием современного режущего инструмента, то есть всего, что влияет на показатель Σt_c. Добиться этого можно, используя современные станки с автоматической сменой инструментов, высокоточной измерительной системой, вспомогательными опциями к оборудованию и т. д. в том числе и повышением профессионализма операторов, наладчиков.

3. Сокращение организационных простоев:
   • связанных с неисправностями, поломками, заменой рабочих узлов или оборудования в целом, некачественным ремонтом оборудования;
   • совершенствование схемы поставки и хранения заготовок;
   • наличие запаса режущих инструментов, оснастки;
   • решение вопроса отключения электроэнергии: использование источников бесперебойного питания (ИБП), дизель-генераторной установки (ДГУ) и т. п.;
   • мотивация сотрудников: хорошая оплата сверхурочной работы, работы в выходные и праздничные дни; организация доставки сотрудников на предприятие; создание комфортной рабочей среды.
4. Сокращение простоев на переналадку. Достигается использованием станков с интуитивно понятной продвинутой системой ЧПУ и повышением профессионализма накладчиков и операторов, а также с уже отработанным технологическим процессом, управляющей программой и наличием необходимого режущего и мерительного инструмента.

Переналадка на новое изделие на фрезерном станке (процесс привязки сверла).

5. Увеличение планового фонда времени работы оборудования. Здесь все логично: чем дольше будет работать станок, тем больше деталей он произведет. Станок с ЧПУ при должном уровне настройки и оснащения может долгое время производить продукцию без постоянного участия рабочего. Эти станки - с программным управлением способны работать в режиме 24\7.

   Увеличение фонда времени практически достигается введением дополнительных рабочих смен и сокращением времени на ремонт за счет своевременного и качественного обслуживания станка – рассказали об этом в п. 2. К сожалению, на практике встречается, что станки работают в одну смену вместо трех возможных. Все это приводит к потерям, которые стоит избегать.

6. Уменьшение брака за счет использования более точного современного оборудования, правильной наладки станка, применения современного технологического оснащения и инструмента .

Некоторые производители продукции стремятся к частичной или полноценной автоматизации процесса обработки, применяя роботизацию.

Но не стоит забывать, что повышение производительности станка невозможно без учета человеческого фактора. Уровень профессионализма операторов и наладчиков станков с ЧПУ, роботизированных комплексов, ответственность обслуживающего персонала сказываются на работоспособности оборудования в целом.

Как современные станки с ЧПУ влияют на эффективность производства

Рассмотрим, как влияет на производительность использование новейшего оборудования. В качестве примера возьмем автомат продольного точения, используемый для создания мелких деталей из прутка.

Автоматы – это оборудование, в котором выполнение всех рабочих операций полностью автоматизировано. Их активно применяют в массовом и серийном производстве. Влияние человеческого фактора на процесс изготовления деталей при использовании данного оборудования сведен к минимуму.

За счет чего производительность таких станков высока:

• Применяется качественный и надежный инструмент из быстрорежущей инструментальной стали, который правильно подобран, согласно составу обрабатываемого материала, а также подобраны рекомендуемые производителем режимы резания для сохранения максимальной стойкости инструмента.
• Создана оптимальная система подачи заготовки – автоматический пруткоподатчик (барфидер), оператору не нужно тратить много времени на загрузку материала вручную.
• Станки рассчитаны на работу в режиме 24/7, что позволяет максимально увеличить плановый фонд рабочего времени.
• Благодаря высокой надежности оборудования сведены к минимуму технические неполадки. Важно при этом использовать качественную заготовку, инструмент и своевременное обслуживание и планово-предупредительные мероприятия.
• При правильной эксплуатации высокоточных станков хорошо обученным персоналом количество брака снижается до минимального уровня.
• Высокий уровень кастомизации (опционального дооснащения), который предлагают современные производители, позволяет существенно повысить эффективность и производительность станка. В частности можно увеличить мощность главного и вспомогательных двигателей, установить дополнительные оси с инструментом, приводными блоками, использование постпроцессоров, тем самым расширяя технологические возможности станка и его упрощенное управление операторами и наладчиками.

Кейс ПРОМОЙЛ: как автомат продольного точения позволил выпускать 10 000+ деталей в месяц

Проблема. На основном производстве в Кемеровской области для производства приборов нефтепроводов было задействовано универсальное и устаревшее специальное оборудование. Однако для выполнения новой задачи существенно были увеличены объемы партий определенных мелкоразмерных изделий – больше 10 000 в месяц. На стандартных токарных станках едва ли получалось делать 20 – 30 % от этого количества. Потребовалось другое, новое оборудование.

Чертеж детали-представителя "Ось" для отработки процесса сдачи оборудования заказчику 

Реализация. Под определенную мелкогабаритную деталь был подобран автомат продольного точения как в рамках перевооружения, так и в целом для повышения производительности.

Выбранный заказчиком станок для производства детали Ось согласно технического задания - токарный автомат-продольного точения от Jarng Yeong  (Taiwan)

Введение такого вида оборудования позволило выйти на требуемые объемы в месяц.

Выполнить задачу удалось не только за счет самого станка, но и благодаря:

• использованию системы САПР;
• подбору оптимальных режимов резания;
• использованию оптимальной траекторий обработки;
• высокой квалификации пусконаладчика.

Отметим, что заказчик работает на этом станке с 2019 года и в конце 2022-го вновь обратился с целью приобрести еще аналогичный токарный автомат. Теперь уже турецкого производства. Сейчас ведутся переговоры.

Готовая деталь "Ось"  - тестовая отработка была произведена как на заводе (Jarng Yeong) так и у заказчика в цехе

В ГК ПРОМОЙЛ доступны к приобретению высокопроизводительные автоматы швейцарского типа бренда VAN Makina (Турция). Изучить характеристики станков в наличии вы можете в разделе «Автоматы продольного точения». Получить консультацию по функционалу и помощь в подборе станка можно по телефону 8-800-700-21-91 или электронной почте stanok_rf@promoil.com.