Деталь клиента → станок: семейства деталей, допуск, партия и опросный лист

Зачем отдельный урок о подборе

В уроках 2 и 8 была короткая таблица «деталь — тип станка». Она отвечает на вопрос «с чего начать», но не объясняет, почему именно так и когда правило не работает. В этом уроке разберём, как прийти к типу станка самому, какие ответы клиента меняют выбор и как задать вопросы так, чтобы технологу было с чем работать.

Подробно о каждом типе станка — компоновке, узлах, параметрах в КП — рассказывает второй курс MetalGuide «Типы станков с ЧПУ». Здесь — только логика выбора.

Пять семейств деталей

Почти любую деталь из механообработки можно отнести к одному из пяти семейств. От семейства зависит, что в станке главное: вращается деталь или инструмент, сколько сторон надо обработать, какого размера рабочая зона.

Тело вращения

Вал, втулка, фланец, диск, штуцер — деталь, у которой основные поверхности получаются вращением вокруг одной оси. Такую деталь точат: её крутит шпиндель, а резец снимает металл. Начинают с токарного станка с ЧПУ.

Если на теле вращения есть лыски, пазы, отверстия сбоку или по окружности фланца, смотрят токарный центр с приводным инструментом (урок 7). Он делает эти элементы в той же установке, без переноса детали на фрезерный станок. Когда таких элементов много и они сложные, рассматривают многофункциональный станок: Sandvik Coromant описывает его как станок, который объединяет несколько процессов и установок в одной машине.

Корпус

Корпус редуктора, насоса, клапана — деталь сложной формы, которую обрабатывают с нескольких сторон: плоскости, точные отверстия, резьбы. Деталь стоит неподвижно, вращается инструмент. Это задача обрабатывающего центра. ISO 10791-1 называет так станок с ЧПУ, который выполняет разные операции — фрезерование, растачивание, сверление, нарезание резьбы — и сам меняет инструмент из магазина по программе.

• Обработка с одной-двух сторон — вертикальный обрабатывающий центр. Поворотный стол добавляет четвёртую ось, и деталь можно повернуть другой стороной без переустановки.
• Обработка с нескольких сторон и серия — горизонтальный обрабатывающий центр. Sandvik Coromant отмечает, что на его стол ставят приспособление-«башню» с несколькими деталями сразу, а паллетная система держит станок загруженным.
• Сложные поверхности и отверстия под разными углами — пятиосевой обрабатывающий центр.

Плита

Плита, пластина, кронштейн, крышка — плоская деталь, которую обрабатывают в основном с одной-двух сторон: карманы, отверстия, контур. Начинают с вертикального обрабатывающего центра. Если плита длинная и большая, рабочей зоны обычного центра не хватит — тогда смотрят портальный станок.

Крупногабаритная деталь

Большой размер и масса меняют выбор сильнее, чем форма. Крупные кольца и диски точат на карусельном станке — вертикальном токарном. Sandvik Coromant описывает такие станки для деталей диаметром от метра и больше. Деталь лежит на горизонтальной планшайбе: вес прижимает её к столу, а не висит на шпинделе, как на горизонтальном токарном станке.

Крупные корпуса с точными отверстиями обрабатывают на горизонтально-расточном станке, большие плиты и рамы — на портальном. Для крупных деталей сразу спрашивают о кране, фундаменте и проёме цеха: станок под такую деталь тоже большой.

Мелкая длинная деталь из прутка

Тонкие оси, штифты, винты, детали медицинских и часовых изделий — длинные относительно своего диаметра. На обычном токарном станке такая деталь прогибается под резцом. Автомат продольного точения подаёт пруток через направляющую втулку, и резец работает рядом с ней, где пруток поддержан. Sandvik Coromant относит к этим станкам точные детали диаметром до 40 мм, которые делают большими партиями.

Что уточняет выбор

Семейство говорит, с какого типа станка начать. Какой именно станок нужен, решают пять вопросов.

Размер и масса. Наибольший диаметр и длина тела вращения или габарит корпуса определяют рабочую зону: ход осей, размер стола, диаметр обработки, проход прутка через шпиндель. Масса — допустимую нагрузку на стол и то, как деталь ставить в станок. Спрашивайте размер заготовки, а не готовой детали: заготовка всегда больше.

Материал. Алюминий режут быстро, на высоких оборотах. Нержавейку, титан и жаропрочные сплавы режут медленнее и с большим усилием, поэтому важен крутящий момент на низких оборотах (урок 6). Трудные материалы требуют жёсткого станка: станины и направляющих, которые гасят вибрации (урок 4).

Допуск и шероховатость. Самые жёсткие требования чертежа — точный размер, малая шероховатость, допуск на расположение отверстий — показывают, какой класс станка нужен. Иногда нужны оптические линейки на осях (урок 5) и стабильная температура в цехе. Бывает, что самые точные поверхности выгоднее получить следующей операцией, например шлифованием. Что значит точность станка и почему она не равна точности детали — в уроке 10.

Партия и годовая программа. Партия — детали одного наименования, которые запускают в обработку при одной наладке (по ГОСТ 14.004-83). Годовая программа — сколько таких деталей нужно в год (в ГОСТ 14.004-83 это объём выпуска за планируемый период). Тот же стандарт различает единичное, серийное и массовое производство. При единичном и мелкосерийном выпуске важны быстрая переналадка и универсальность. При большой и стабильной программе окупаются барфидер, паллеты, робот (урок 8) и станки под одно семейство деталей.

Операции и число сторон. Сколько сторон обрабатывать и какие элементы есть кроме основной формы. Каждая переустановка детали — это время и риск ошибки базирования. Поэтому ось Y на токарном центре, поворотный стол или пятая ось часто окупаются не скоростью, а меньшим числом установок.

Таблица «деталь → станок»

Таблица шире, чем в уроке 8: в ней есть, что проверить в коммерческом предложении и когда стоит посмотреть другой тип.

Таблица — отправная точка. Окончательную конфигурацию и время обработки определяет технолог по чертежу.

Опросный лист клиента

Задавайте вопросы до разговора о моделях. Удобно отправить клиенту список заранее и попросить вместе с ответами прислать чертежи и 3D-модели нескольких типовых деталей.

Деталь

1. Чертежи и 3D-модели типовых деталей — не одной, а тех, что составят основную загрузку станка.
2. Материал каждой детали.
3. Габарит и масса заготовки: пруток, поковка, отливка, плита.
4. Самые жёсткие допуски и шероховатость: где они на чертеже и сколько таких поверхностей.

Объём

5. Размер партии и годовая программа по каждой детали.
6. Сколько смен будет работать станок и нужна ли работа без оператора.

Как сейчас

7. На чём деталь делают сейчас: свой станок, какое время цикла, кооперация. Что не устраивает: сроки, брак, цена, нехватка мощностей.

Люди и программы

8. На какой стойке ЧПУ работают операторы (урок 3).
9. Есть ли технолог-программист и CAM-система.

Цех

10. Площадь, проём ворот, кран, допустимая нагрузка на пол.
11. Доступная электрическая мощность и сжатый воздух.

Деньги и сроки

12. Бюджет и источник: собственные средства, лизинг, субсидия.
13. Когда станок должен заработать.

Четыре запроса: как рассуждать

Примеры условные, цены и время цикла не обсуждаем — их считает технолог.

Фланец с отверстиями по окружности

Клиент делает фланцы из нержавеющей стали: наружный диаметр, торец, посадочный поясок и кольцо отверстий под болты. Партии по несколько десятков, несколько раз в год.

Фланец — тело вращения, значит, начинаем с токарного станка. Отверстия по окружности можно сверлить второй операцией на фрезерном центре, но тогда деталь переставляют, и расположение отверстий зависит от того, как точно её закрепили второй раз. Токарный центр с приводным инструментом и осью C сверлит их в той же установке. Если фланец крупный и не помещается в токарный центр, смотрят карусельный станок с фрезерной опцией.

Что спросить: допуск на расположение отверстий, нужна ли обработка с обратной стороны (тогда смотрят второй шпиндель), материал и наибольший диаметр заготовки.

Корпус редуктора

Корпус из чугуна, точные отверстия под подшипники с четырёх сторон, стабильная годовая программа.

Корпус — задача обрабатывающего центра. Четыре стороны и серия указывают на горизонтальный центр с поворотным столом: все стороны обрабатываются за одну установку, а паллеты убирают простой на закрепление. Если бы корпуса были единичными, хватило бы вертикального центра с поворотным столом, а для очень крупного корпуса смотрели бы горизонтально-расточной станок. Что спросить: габарит и масса, допуски на соосность и расстояние между отверстиями, сколько корпусов в год, есть ли приспособления.

Длинные тонкие оси из прутка

Оси малого диаметра, длинные относительно диаметра, тысячи штук в месяц, с канавками и поперечным отверстием.

Мелкая длинная деталь, большая программа — автомат продольного точения с барфидером: пруток поддержан направляющей втулкой, деталь не прогибается, станок работает с минимальным участием оператора. Если бы деталь была короткой и толстой, проще оказался бы токарный станок с барфидером. Что спросить: диаметр прутка и материал, длина детали, допуски, есть ли элементы сбоку — от них зависит набор приводного инструмента.

Крупное кольцо

Кольцо большого диаметра, единичные детали и малые серии, наружная и внутренняя поверхности, торцы, отверстия на торце.

Крупное тело вращения — карусельный станок: деталь лежит на планшайбе, её удобно ставить краном. Отверстия на торце делают фрезерной опцией, если она есть у станка, или отдельной операцией. Что спросить: диаметр, высота и масса, как деталь будут ставить в станок, какой кран в цехе, допуски на размеры и форму.

Чего не обещать

• Модель по телефону. Без чертежа и программы выпуска можно назвать только тип станка, с которого начнём.
• «Всё за одну установку». Сделать ли деталь целиком на одном станке, решает технолог: иногда вторая установка или шлифование выгоднее.
• Время цикла. Его считает технолог по чертежу и режимам резания. Цифра «на глаз» превращается в претензию, когда станок уже стоит в цехе.

Как объяснить клиенту

• «Станок подбираем под деталь: сначала форма — вал, корпус, плита, кольцо или тонкая деталь из прутка, — потом размер, материал, допуски и объём».
• «Пришлите чертежи деталей, которые будут основной загрузкой, и сколько их нужно в год. Партия и годовая программа подскажут, нужна ли автоматизация».
• «Чем меньше раз деталь переставляют, тем меньше ошибок базирования и потерянного времени. Поэтому иногда выгоднее станок с дополнительной осью, чем два простых».
• «Тип станка я назову сразу, а конфигурацию и время обработки подтвердит наш технолог по вашему чертежу».