Расчёт цикла токарной обработки — на чём сокращается штучное время
Штучное время складывается из машинного, вспомогательного и доли подготовительно-заключительного, и машинное редко занимает больше половины. Разбираем, где реально сокращается цикл и какие решения дают эффект на разных размерах партии.
Штучное время токарной операции складывается из машинного времени, времени вспомогательных переходов и доли подготовительно-заключительного времени, приходящейся на деталь. Когда стоит задача сократить цикл, внимание обычно уходит на режимы резания, хотя на серийных деталях машинное время редко превышает половину штучного. Остальное забирают смена инструмента, подвод и отвод, зажим заготовки, контроль и переналадка.
Разберём, из чего складывается цикл, где на нём экономится время и какие решения дают наибольший эффект на разных типах деталей. Оборудование лежит в разделе токарных станков с ЧПУ.
Из чего складывается цикл
- Машинное время. Время, когда инструмент снимает металл. Считается по длине рабочего хода, подаче и числу проходов на каждом переходе.
- Вспомогательное машинное время. Ускоренные перемещения, подвод и отвод, смена позиции револьверной головы, реверс шпинделя. Оно не зависит от материала и определяется кинематикой станка и построением управляющей программы.
- Время установки и снятия заготовки. Зажим, выверка, раскрепление. На мелких деталях это часто самая крупная составляющая.
- Время контроля. Измерения между переходами и приёмочный контроль детали.
- Доля подготовительно-заключительного времени. Переналадка, настройка инструмента, отработка первой детали — делится на размер партии.
Расчёт начинается с фактического замера каждой составляющей на работающем цикле. Оптимизация режимов на операции, где машинное время занимает треть, даёт выигрыш в единицы процентов и упирается в стойкость инструмента.
Где сокращается машинное время
- Число проходов. Черновой съём за меньшее число проходов с большей глубиной резания сокращает время сильнее, чем рост подачи. Ограничение — мощность привода главного движения и жёсткость системы «станок — приспособление — инструмент — деталь».
- Марка и геометрия пластины. Пластина, подобранная под конкретный материал, допускает более высокую скорость резания при той же стойкости. Позиции лежат в разделе пластин.
- Подача на оборот при чистовом проходе. Ограничена требуемой шероховатостью и радиусом при вершине; увеличение радиуса позволяет поднять подачу при том же классе шероховатости.
- Сверление и осевая обработка. Замена сверла на исполнение со сменными пластинами на больших диаметрах сокращает время отверстия в разы — раздел свёрл.
- Постоянная скорость резания. При торцевании поддержание постоянной скорости вместо постоянной частоты вращения сокращает время и выравнивает качество поверхности.
Где сокращается вспомогательное время
| Решение | Что сокращает | Где эффект наибольший |
|---|---|---|
| Приводной инструмент в револьверной голове | Отдельную фрезерную операцию и повторную установку | Детали с лысками, пазами, поперечными отверстиями |
| Противошпиндель | Перехват детали и вторую установку с выверкой | Детали с обработкой с двух сторон — раздел станков с противошпинделем |
| Ось Y | Перенос внеосевых переходов с фрезерного станка | Корпусные и ступенчатые детали — раздел станков с осью Y |
| Прутковая подача | Ручную установку заготовки на каждой детали | Мелкие детали из прутка в серии |
| Быстросменные патроны и цанги | Время переналадки между партиями | Мелкосерийное производство с частой сменой номенклатуры — раздел зажимных патронов |
| Измерение в цикле | Остановки на контроль и подналадку | Детали с жёсткими допусками — раздел датчиков и щупов |
Наклонная станина и стружкоудаление
На цикл влияет и то, как станок избавляется от стружки. Наклонная станина обеспечивает сход стружки в конвейер под собственным весом, горизонтальная требует более внимательного построения переходов и чаще приводит к наматыванию стружки на деталь.
На серийной детали это выражается прямо: остановка для удаления стружки вручную добавляет к циклу больше, чем оптимизация режимов его сокращает. Исполнения сравниваются в разделах станков с наклонной станиной и с горизонтальной станиной. Для дисков, фланцев и корпусных деталей большого диаметра применяются вертикальные токарные станки, где стружка сходит в поддон, а установка тяжёлой заготовки выполняется сверху.
Что даёт наибольший эффект на разных партиях
- Единичное производство. Определяющая составляющая — переналадка и отработка программы. Эффект дают оснастка с повторяемой установкой и предварительная настройка инструмента вне станка.
- Мелкая серия. Работают быстросменная оснастка, сокращение числа установок за счёт противошпинделя и приводного инструмента.
- Средняя и крупная серия. На первый план выходят машинное время, стойкость инструмента и автоматизация загрузки — прутковая подача или загрузочное устройство.
- Постоянная номенклатура с высокой загрузкой. Считается второй станок: сокращение цикла на двадцать процентов не заменяет удвоения фонда времени.
Частые вопросы
С чего начать сокращение цикла на действующем производстве? С замера: записывается фактическое время каждой составляющей на нескольких деталях подряд. Без замера оптимизация идёт по предположению и чаще всего уходит в режимы резания, где резерва меньше всего.
Насколько можно поднять режимы без замены станка? До предела, который ставит мощность привода, жёсткость системы и стойкость инструмента. Признак достигнутого предела — вибрация, ухудшение шероховатости и падение стойкости пластины быстрее, чем растёт производительность.
Окупается ли противошпиндель на мелкой серии? Считается по числу установок: он убирает вторую установку с выверкой и связанную с ней погрешность. На деталях, где вторая сторона требует соосности с первой, он окупается и на небольших партиях за счёт снижения брака.
Что прислать для расчёта цикла? Чертёж детали, марку материала, вид заготовки, размер партии и требуемый выпуск в смену. Этого достаточно, чтобы посчитать время по переходам и предложить конфигурацию станка.
Что мы делаем
Считаем цикл по переходам на вашей детали, разбираем, где теряется время, подбираем конфигурацию станка под задачу — исполнение станины, револьверную голову с приводным инструментом, противошпиндель, ось Y, прутковую подачу и центры для обработки валов. Выполняем подбор станка, разработку технологии под ключ, технологический аудит, пусконаладку и обучение персонала.
Пришлите чертёж детали, материал, размер партии и требуемый выпуск на stanki@erher.ru — посчитаем штучное время по переходам, покажем, за счёт чего оно сокращается, и дадим предложение по станку и оснастке с ценами и сроками поставки.
