Технологии резки меалла

Производственный процесс – это совокупность взаимосвязанных трудовых и естественных процессов, направленных на изготовление определенного продукта.

Производственные процессы на предприятии многообразны и могут быть классифицированы по ряду признаков. Основные – это процессы, превращающие сырье и материалы в готовую продукцию. Основные производственные процессы являются достаточно сложными и обычно разделяются на стадии, фазы. Такими фазами, к примеру, на машиностроительных предприятиях являются: заготовительная, обрабатывающая, сборочная.

Полученная посредством их продукция используется на предприятии для обеспечения основного производства.

В современных условиях прогрессивным может быть только такое производство, которое способно учитывать изменение спроса заказчиков и может быстро переходить на выпуск новой продукции. В результате, удается исключить выпуск не находящей спроса продукции, бесполезного расходования ресурсов.

Именно поэтому возникла принципиально новая концепция автоматизированного производства - гибкие производственные системы (ГПС).

Под гибкостью автоматизированной системы понимают ее способность быстро перестраиваться на обработку новых деталей, в пределах, определяемых техническими возможностями оборудования и технологией обработки группы деталей. Высокая степень гибкости обеспечивает более полное удовлетворение требований заказчика, оперативный переход к выпуску новой продукции, сохранение оправданного характера мелкосерийного производства, автоматизацию технологической подготовки производства на базе вычислительной техники, снижение затрат на незавершенное производство.

Давайте рассмотрим возможность объединения двух производственных стадий: заготовительной и обрабатывающей, при минимальном комплекте автоматизированного оборудования. Заготовительная и обрабатывающая стадии (в нашем примере) включают в себя процессы резания (фрезерования) профильного металлопроката для изготовления деталей, используемых далее, как комплектующие в сварочном цикле.
Какую из технологий выбрать для резки материала?

С такой проблемой часто сталкиваются технологи, главные инженеры заводов, заводское начальство, когда приходит пора модернизации производства и выбора нового оборудования. Проблема выбора технологии резки остро возрастает, как правило, когда речь идет о необходимости резки листового, профильного металла.

Почти все методы резки материалов можно разделить на: механические и термические. К первым относятся механическая резка гильотинными ножницами, фрезеровка, сверление, штамповка, распилка и т.д. Ко вторым — кислородная резка, плазменная резка, резка лазером, резка методом электрической эрозии. Принципиально один метод отличается от другого наличием либо отсутствием механического воздействия на материал, независимо от его толщины.

Нельзя однозначно сказать, что какая-то технология лучше другой, многое зависит от свойств материала, его толщины, химического состава, способа его производства, целей обработки. Кроме того, необходимо определить, что и в какой степени важнее — скорость резки, уровень вредных воздействий, нагрузка на материал, простота применения, экономичность, стоимость оборудования, стоимость расходных материалов, универсальность оборудования.

В настоящее время технология воздушно-плазменной резки металлов становится все более перспективной из-за простоты, надежности, безопасности и экономичности по сравнению с другими методами резки металлов.

В существующем разнообразии плазменного оборудования нелегко выбрать лучшую модель, однако требуемое оборудование найти достаточно просто.

Но в любом случае, нужно помнить, что приобретая оборудование для плазменной резки, необходимо выбирать оборудование, способное резать лист толще ожидаемого на 35% при врезки с кромки листа и на 50% при пробивке.

Одним из ведущих разработчиков оборудования для плазменной резки является фирма Kjellberg (ФРГ).

Последним достижением фирмы Kjellberg являются установки для тонко-струйной плазменной резки серии HiFocus, которые по качеству резки составляют конкуренцию лазерной резке, существенно выигрывая в цене.

Основные преимущества оборудования Kjellberg HiFocus:
Малая ширина реза;
Высокое качество поверхности реза;
Малая зона термического влияния;
Большой срок службы электродов и сопел;
Минимальный расход газов;
Повышенная скорость резки;
Вырезка отверстий с малыми диаметрами;
Точная вырезка углов и скруглений с малыми диаметрами;
Гибкая адаптация к двух или трехмерным системам управления таким, как роботы, машины резки профилей или машины резки труб;

Предполагаем, что мы определились с выбором технологии реза.

Теперь для нашей задачи (объединение заготовительной и обрабатывающей стадии) необходимо определиться с носителем инструмента для резки.

Использование станков с ЧПУ не решает поставленной цели, т.к. потребуется первоначально изготовить заготовки, и затем обработать детали на станках, при этом возникает необходимость перемещения между этими двумя участками и между станками.

Изготовление одной и той же детали на нескольких станках не дает точной повторяемости траектории реза на детали, т.е. с разных станков геометрия одной и той же детали имеет различия.

Еще один существенный недостаток станков - при переходе к выпуску новой продукции достаточно трудоемок процесс переналадки и программирования.

Шести-осевой робот с адаптированным (роботизированным) инструментом, в нашем примере плазменной горелкой, позволяет выполнять резы (прямые, круговые, овальные) практически в любом пространственном положении. Повторяемость геометрии детали в пределах 0.05 мм. Контроллер робота позволяет быстро и просто перепрограммировать любую траекторию реза.

Поэтому, создание на заготовительном производстве гибкой производственной системы, состоящей из шести-осевого робота, плазменного оборудования, системы вытяжки, позиционера, работающего как седьмая ось робота, универсальной оснастки для установки и автоматического перемещения используемого для изготовления детали металлопроката, позволит решить задачу объединения заготовительной и обрабатывающей стадии изготовления детали для последующей сварки.

Предложенное решение не является безальтернативным, но экономический эффект, высокая производительность изготовления готовой детали, достаточно низкая стоимость проекта делает его весьма конкурентоспособным и востребованным на современных предприятиях.

Автор: Бруцкая Э.Е. (Belfingroup начальник отдела системного программирования)