Трёхосевая или пятиосевая обработка — что сравнивать по себестоимости детали

Выбор между трёхосевой и пятиосевой обработкой для конкретной детали решается не возможностями станка, а себестоимостью готовой детали. Трёхосевой обрабатывающий центр дешевле, но деталь со сложной геометрией проходит на нём несколько установов, каждый из которых добавляет время, оснастку и погрешность. Пятиосевой центр закрывает деталь за один или два установа, но стоит дороже, требует более дорогой оснастки и другой квалификации технолога.

Ниже — из каких составляющих складывается себестоимость детали в двух схемах, при каких признаках детали пятиосевая обработка окупается, что сравнивается в расчёте и какие данные нужны для оценки. Станки собраны в разделе фрезерные станки с ЧПУ.

Из чего складывается себестоимость детали

• Машинное время — время резания по управляющей программе. Зависит от режимов, числа переходов и длины траектории.
• Вспомогательное время — установка и снятие заготовки, выставление, смена оснастки, измерения в процессе. При нескольких установах оно суммируется по каждому.
• Время наладки на партию — установка приспособлений, привязка нуля, выставление инструмента. Распределяется на число деталей в партии, поэтому при малых партиях вес этой составляющей резко растёт.
• Инструмент — расход пластин и фрез на деталь, зависящий от режимов и длины траектории.
• Оснастка — приспособления и зажимы под каждый установ. Для трёхосевой схемы с четырьмя установами нужны четыре комплекта либо универсальное приспособление с переналадкой.
• Брак и переделка. Каждый дополнительный установ вносит погрешность базирования, и допуски между поверхностями, обработанными в разных установах, выдерживаются хуже.
• Стоимость станко-часа — амортизация, электроэнергия, обслуживание, оплата оператора. У пятиосевого центра она выше.

Признаки детали, при которых пятиосевая обработка окупается

• Обработка требуется с нескольких сторон, и на трёхосевом станке деталь приходится переставлять три и более раз.
• Между поверхностями, лежащими в разных плоскостях, задан тесный допуск взаимного расположения. При раздельных установах он выдерживается только отбором.
• Деталь содержит наклонные отверстия, плоскости под углом или пазы, не параллельные осям станка.
• Есть поверхности сложной формы, для которых трёхосевая обработка даёт ступенчатый след и требует последующей доводки.
• Нужен доступ в зоны, где при вертикальном положении инструмента требуется длинный вылет, то есть пониженные режимы и риск вибрации.
• Деталь из дорогого материала или с длительным циклом, при которых стоимость брака от переустановки высока.
• Партия достаточна, чтобы распределить наладку, либо, наоборот, партии настолько мелкие и разнообразные, что сокращение числа приспособлений даёт основной выигрыш.

Когда трёхосевая схема остаётся дешевле

• Деталь обрабатывается с одной или двух сторон, и второй установ выполняется простым переворотом в тех же тисках.
• Геометрия плоская или призматическая, допуски между сторонами свободные.
• Партии крупные и повторяющиеся: наладка выполняется один раз и распределяется на большое число деталей.
• Загрузка участка такова, что деталь можно вести параллельно на нескольких трёхосевых станках, и это сокращает общий цикл сильнее, чем концентрация операций на одном станке.
• Нет технолога, работающего с многоосевыми траекториями, и освоение требуется осваивать с нуля.
• Деталь крупногабаритная, и решающим становится рабочая зона, а не число осей — раздел портальные обрабатывающие центры с ЧПУ.

Что сравнивается в расчёте

Порядок оценки по конкретной детали

• Разложить деталь на обрабатываемые поверхности и определить, сколько установов требует трёхосевая схема.
• Посчитать машинное время по каждому варианту. Для пятиосевой схемы оно не всегда меньше: доступ лучше, но траектории сложнее.
• Посчитать вспомогательное время по числу установов и переналадок.
• Оценить стоимость оснастки на каждый вариант, включая приспособления с доступом со всех сторон — разделы оснастка для станков и пластины.
• Оценить долю брака по допускам взаимного расположения в трёхосевой схеме.
• Привести всё к себестоимости одной детали при фактическом размере партии и сравнить два числа.
• Проверить, что при выбранном варианте станок закрывает не одну деталь, а значимую часть номенклатуры участка.

Промежуточные решения

• Трёхосевой центр с поворотным столом — четвёртая ось снимает часть установов и обходится дешевле полноценной пятиосевой схемы.
• Пятиосевая обработка с позиционированием, когда поворотные оси выставляют деталь и фиксируются, а резание идёт тремя осями. Этого достаточно для наклонных отверстий и плоскостей под углом.
• Непрерывная пятиосевая обработка нужна для поверхностей сложной формы и применяется заметно реже позиционирования.
• Разделение номенклатуры между станками: простые детали остаются на трёхосевых центрах, сложные уходят на пятиосевой — разделы вертикально-фрезерные центры, горизонтально-фрезерные центры и пятиосевые центры с ЧПУ.

Частые вопросы

Всегда ли пятиосевая обработка быстрее? Нет. Машинное время может оказаться сопоставимым или даже больше из-за сложных траекторий. Выигрыш складывается на вспомогательном времени, наладке и оснастке, а не на самом резании.

Достаточно ли четвёртой оси вместо пятой? Для деталей, обрабатываемых по образующей или с нескольких сторон вокруг одной оси, — достаточно. Пятая ось нужна там, где инструмент должен отклоняться от перпендикуляра к поверхности.

Что требуется помимо станка для пятиосевой обработки? Приспособления с доступом со всех сторон, инструмент с подходящим вылетом, система подготовки программ, поддерживающая многоосевые траектории и контроль столкновений, и обученный технолог. Без этого станок работает в трёхосевом режиме.

Как учесть разнородную номенклатуру? Расчёт ведётся не по одной детали, а по группам: доля деталей с несколькими установами, доля деталей с тесными допусками взаимного расположения, средний размер партии в каждой группе. Решение принимается по сумме, а не по самой сложной детали.

Что прислать для расчёта? Чертежи характерных деталей с допусками, материал и твёрдость, размер партии и периодичность, текущее время изготовления и число установов, перечень имеющегося оборудования и оснастки.

Что мы делаем

Разбираем номенклатуру по числу установов и допускам, считаем машинное и вспомогательное время по двум схемам, оцениваем стоимость оснастки и инструмента на каждый вариант, приводим расчёт к себестоимости детали при фактической партии и подбираем станок под принятое решение. Услуги — разработка технологии под ключ и технологический аудит и консалтинг. Станки — в разделе фрезерные станки с ЧПУ.

Пришлите чертежи характерных деталей, размер партии и текущее время изготовления на stanki@erher.ru — посчитаем себестоимость по двум схемам и подберём станок под принятое решение.