Выбор станка при приобретении. Чтобы не было мучительно больно... Не промахнуться бы при выборе станка!

Выбор станка всегда сопровождается сомнениями в правильности этого выбора и с опасениями не промахнуться, переплатив или купив станок, который не даст ожидаемых результатов. Это особенно актуально теперь, когда свою продукцию предлагают столько разных фирм, в том числе зарубежных, приводящих в пользу покупки своего станка, казалось бы, неоспоримые доказательства, как технические, так и экономические. На этот выбор изначально влияет ряд объективных и субъективных факторов. Не последнюю роль играют и репутация фирмы-изготовителя, отрасль, в которой работает покупатель и его финансовое состояние. В России, например, крупнейшими потребителями станков являются предприятия, выпускающие военные самолеты и вертолеты, заводы оборонной, атомной, нефтегазовой, энергетической и отчасти автотракторной отраслей. В США к этому списку добавляют производство медицинского оборудования.

Чтобы после того, как было принято решение о приобретении станочного оборудования, осознанно подойти к его выбору, необходимо решить, следует ли закупать новые станки или достаточно модернизировать имеющиеся. Переоснастить или модернизировать свои станки можно достаточно быстро, и обойдется это сравнительно недорого (30 - 40 % от стоимости новых того же назначения). Кроме того, к этим станкам привыкли операторы, поэтому их не придется переучивать. В то же время сохранение старых технологий не позволяет оптимизировать производственный процесс, а ремонтировать старые станки придется значительно чаще, чем новые. Поэтому необходимо подсчитать все затраты, связанные с покупкой нового оборудования, включая не только его покупную стоимость (которая нередко выше, чем значится в каталогах), стоимость доставки, монтажа и обучения операторов, но и цену того времени, которое потребуется для доведения станка до расчетной производительности. Кроме того, ряд расходов, например на оснастку, у нового станка выше, чем у старого. Однако на большинстве новых станков могут работать менее квалифицированные операторы с более низкой зарплатой. К тому же, ряд операций на новых станках можно исключить, а некоторые объединить, что при уменьшении времени наладки приводит к снижению общего времени цикла обработки.

Если все-таки принято решение о покупке нового станка, то кроме уже очевидных параметров, таких, например как перемещения по осям координат X, Y, Z, грузоподъемность стола следует выбирать такой, чтобы на станке, не превышая ее, можно было разместить любую подходящую по размерам заготовку из выбранной для этого станка номенклатуры, а инструменты при обработке могли достигать на заготовке любой точки. Выбирать следует станок с наименьшими подходящими параметрами, поскольку даже при их незначительном превышении (на 300 - 400 мм) время "от стружки до стружки" на станке возрастает независимо от размеров заготовки просто потому, что инструментам для возвращения в точку смены приходится дальше перемещаться в пределах рабочей зоны станка. Кроме того, чем меньше размеры станка, тем выше у него (по динамическим соображениям) скорости перемещений рабочих органов. На размеры станка влияют также производимые на нем операции. На обрабатывающем центре, например длина инструментов и высота зажимной оснастки может резко уменьшить реальную зону обработки по оси Y, поэтому при фрезеровании плит оно не является решающим фактором для выбора станка. При необходимости частого сверления крупных корпусов диапазон перемещения по оси Z у выбираемого станка следует тщательно проверять.

Мощности и скорости

Общеизвестно, что для труднообрабатываемых, вязких и высокопрочных материалов требуются шпиндельные узлы с высокими крутящими моментами при пониженных частотах вращения, а для более мягких - высокоскоростные. Однако это правило не работает в цехах мелкосерийного и единичного производства. Работникам этих цехов нужно все и сразу, потому что в течение одной смены на станках в таких цехах могут резать сталь (и нужен станок с высоким крутящим моментом) и алюминий (для чего требуется станок с высокой частотой вращения шпинделя), а возможно и чугун. Скорость шпинделя определяется рядом факторов, включая его опоры. У высокоскоростного шпинделя обычно устанавливают специальные керамические опоры с малым тепловыделением, а у низкоскоростного - более жесткие металлические, позволяющие выполнять прерывистое резание с большими припусками. Поэтому требуется компромисс между крутящим моментом и мощностью привода. Поскольку традиционные электродвигатели с векторным управлением обеспечивают шпинделю достаточный крутящий момент при низких скоростях вращения, но имеют ограниченную мощность при высоких скоростях, то этот компромисс состоит в выборе шпиндельного привода с двумя системами обмоток, одна из которых предназначена для более низких скоростей шпинделя, а другая - для более высоких и достаточной мощности. Переключение с одной обмотки на другую производится с помощью электронной коробки скоростей. Эту коробку можно скомбинировать с механическим редуктором.

Жесткость

Традиционным показателем жесткости станка является его масса. Чем она выше, тем лучше демпфируются колебания станка. Его конструкция и компоновка при этом также имеют кардинальное значение. Станки с литыми базовыми деталями, в первую очередь станиной, а также стойками и различными бабками отличаются жесткостью, прочностью и виброустойчивостью. Базовые стальные сварные детали могут быть и прочнее отливок, но в отношении управления колебаниями они хуже. Если станок рассчитан в целом на высокие скорости резания и съем значительных припусков, то литые базовые детали для него будут предпочтительнее. Многие известные фирмы, выпускающие токарные и шлифовальные станки, например Emag, Studer и другие, длительное время выполняют станины своих станков из полимербетона (гранитана). Эти станки, особенно фирмы Emag, пользуются достаточно широким спросом, что говорит об их высоких эксплуатационных качествах и, соответственно, доверии потребителя. Сейчас уже проводятся эксперименты по изготовлению передних бабок токарных станков из углепластика. Другими словами, литым базовым деталям в токарных и шлифовальных станках существует альтернатива, чего нельзя сказать о фрезерных и многоцелевых. Одним из способов оптимизации жесткости и виброхарактеристик станков при их проектировании является метод конечных элементов (МКЭ). Некоторые фирмы, например Mori Seiki путем компьютерного моделирования режимов резания анализируют те частоты вращения шпинделей, которые наиболее часто используют при обработке заказчики, например 1000, 1300 и 1600 мин-1 и изменяют статические и динамические характеристики базовой отливки таким образом, чтобы при указанных частотах вибрации не возникали. Однако основное преимущество МКЭ состоит в том, что конструкцию станка путем нескольких коррекций можно сделать оптимальной еще до создания опытного образца.

Направляющие тоже важны

Существенным фактором, влияющим на жесткость станка, является система его направляющих - качения и скольжения. Направляющие качения (шариковые или менее податливые роликовые), как правило, более скоростные и чувствительные к изменению нагрузки, но менее жесткие, поэтому их применяют при резании с небольшими припусками и большими скоростями. Отличающиеся более высокой жесткостью направляющие скольжения выдерживают тяжелые нагрузки при резании, но скорость перемещения по ним ниже. У небольших низкоскоростных вертикальных обрабатывающих центров применяют обычно направляющие качения. Более высокопроизводительные станки имеют направляющие качения по осям Х и Y, но направляющие скольжения по оси Z (стойка). Дело в том, что с увеличением объема рабочей зоны на вертикальных обрабатывающих центрах увеличиваются преимущества консольного расположения шпинделя, но становится более ощутимой боковая нагрузка. Наиболее мощные станки некоторых фирм полностью оснащены направляющими скольжения.

В последнее время на станках все шире стали использовать гидростатические направляющие, имеющие неоспоримые преимущества по сравнению с направляющими качения и скольжения, но более сложные по конструкции и поэтому менее надежные и в то же время более дорогие. Станки с такими направляющими могут себе позволить лишь достаточно крупные фирмы с хорошо налаженной системой эксплуатации этих станков.

Точность и гибкость

Требования к точности производимых станков у различных производителей существенно отличаются. Например, ультрапрецизионные станки для обработки однокромочными алмазными резцами лазерных дисков и оптических линз, оснащенные аэростатическими шпинделями, линейными двигателями и сверхточными измерительными линейками, обеспечивают шероховатость Rа = 2 нм и точность порядка 0,1 нм. Это, разумеется, предельные показатели, но они показывают, каких точностей можно добиться при механической обработке. У обрабатывающих центров средних размеров (со спутниками порядка 600 х 600 мм) она достигает обычно примерно ± 5 мкм. Точность своего станка каждый производитель оценивает по-разному, поскольку, как правило, не определена база сравнения, непонятно, в каких условиях проводились измерения и на каком оборудовании и были ли они результатом адекватного статистического анализа. Насколько долго будет поддерживаться первоначальная точность станка, зависит от качества его изготовления и условий дальнейшей эксплуатации. Наиболее объективный и оттого чаще всего применяемый крупными американскими предприятиями способ выяснить реальную точность покупаемого станка - обработать на нем и на аналогичных станках фирм-конкурентов серию тестовых деталей, статистически проанализировать результаты и купить тот станок, который показал наилучшие результаты.

Уровень гибкости закупаемого станка определяется сложностью выполняемых на нем операций. Для получения отверстий в мелкосерийном производстве достаточно обычного сверлильного станка. В среднесерийном производстве применяют, как правило, универсальные станки, а в крупносерийном требуются много специализированных или специальных. При этом универсальные станки дешевле специального оборудования, у них проще оснастка и короче время поставки. Когда требуется замена таких станков, их проще продать. В нынешних условиях спрос на специализированные и специальные станки сокращается, потому что во всем мире фирмы диверсифицируются и берутся за любые выгодные заказы. Для их выполнения лучше всего подходит универсальное оборудование с быстросменной оснасткой.

У многих серьезных фирм большой интерес вызывают (начинают вызывать) многофункциональные станки, на которых выполняется несколько технологических операций, например, точение совмещается с фрезерованием, шлифованием, глубоким сверлением и т.д., т.е. возможна замена нескольких станков одним с проведением многокоординатной обработки сложных деталей без переустанова (а это повышает точность обработки), что сокращает потребные площади и число операторов. Как правило, такой станок, а это чаще всего токарный центр, кроме стандартных осей координат имеет оси В, С и Y, стандартный инструментальный шпиндель с частотой вращения 10 - 12 тыс. мин-1 и 30 – 40-местный магазин инструментов, включая инструментальные головки с собственным приводом. К его недостаткам следует отнести довольно высокую стоимость (он обычно дороже отдельного токарного станка или обрабатывающего центра) и повышенную сложность эксплуатации. Такой станок окупится лишь при наличии постоянных и гарантированных заказов на изготовление (в том числе срочное) дорогостоящих партий деталей сложной формы из труднообрабатываемых материалов, причем форма эта часто меняется, иногда по нескольку раз в течение дня. В России уже насчитывается немало предприятий, на которых установлены многофункциональные станки. Хотя обычно приобретают по одному станку, срок их окупаемости существенно сокращается при закупке партии станков.

Система управления станком

Система управления во многом определяет решение о выборе того или иного станка. Она должна быть проста в использовании, как для оператора, так и для программиста, иметь систему визуализации и обладать функциями интерактивности и широкими графическими возможностями. Кроме того, она должна быть совместима с возможностями станка, в том числе в области высокоскоростной обработки. В расположении клавиатуры должна обязательно выдерживаться определенная логика.

Выбрать нужный станок непросто, и неправильное решение чревато большими потерями. Поэтому при выборе станка не следует ограничиваться изучением только его технических характеристик. Покупка станков уже известной фирмы, безусловно, имеет свои преимущества, потому что имеется опыт их эксплуатации и широко развита система сервисного обслуживания. В то же время существует опасность недостаточного совпадения возможностей станка с Вашими потребностями, что приведет к ограничению его производительности. Одним из способов избежания этой опасности является посещение машиностроительных выставок, где при общении со специалистами фирм-производителей можно собрать достаточную информацию для определения своего выбора.

Кто и как принимает решения

Решение о покупке станка или станков зависит на предприятии от многих факторов, в том числе от того, является ли это предприятие мелким (20 - 49 занятых), средним (100 - 449 занятых) или крупным (свыше 500 занятых). Проведенный в США опрос свыше 300 предприятий различных машиностроительных отраслей показал, что на 35 % мелких предприятий необходимость закупки станочного оборудования рассматривается на уровне цеховых технических специалистов предприятия, затем при их положительном решении запрос проходит через финансовое руководство для принятия окончательного решения. Финансовое обоснование закупки здесь или проводится формально, или совсем не проводится. В то же время на 61 % таких предприятий первоначальные этапы оценки совпадают, но в финансовом и коммерческом отделах серьезно анализируют финансовую сторону закупки и только после этого передают свое заключение руководству предприятия. Основные проблемы при этом - как быстро придет заказанный станок и сколько он будет стоить. Решение о закупке может определяться потребностями конкретного заказчика, общими требованиями рынка, но в первую очередь (для 65 % предприятий) окупаемостью. Лишь 9 % предприятий используют суммы, полученные в результате дисконтирования потока наличных средств. На каждом третьем предприятии существует план закупок, рассчитанный в среднем на 5 лет. Многие владельцы таких предприятий считают себя достаточно опытными специалистами и сами решают вопросы о закупке станков, не прибегая ни к каким экономическим обоснованиям.

Из средних предприятий, как и следовало ожидать, указанные процедуры экономического обоснования закупок выполняет уже 77 % предприятий, причем этим занимаются начальники цехов (на 60% предприятий), технологи (82,5%), разработчики (32%), руководители технологических служб (82 %), финансовые специалисты (61%) и региональные менеджеры (35%). На 77 % предприятий закупки станков должны преодолеть барьер окупаемости, который по российским меркам совсем невысок и составляет в среднем 2,47 года, но может опускаться и до двух лет. На остальных 23 % предприятий оценивают выгоду закупки другими способами, среди которых можно назвать, например, необходимость превышения величины корпоративной прибыли на инвестиции и ожидаемое увеличение производительности. Существуют и специфические для каждого предприятия способы определения необходимости в новом оборудовании. На одном заводе, например, отслеживают поступающие заказы и если невыполнение какого-нибудь из них станет причиной существенного снижения прибыли, то немедленно рассматривается вопрос о закупке соответствующего станка. Некоторые параметры могут стать причиной закупки станка даже при выходе предприятия за пределы окупаемости. Так, 68% респондентов считают такой причиной безопасность, 55 % ? эргономику и энергопотребление и 49% - необходимость "расшивания" или ликвидации узких мест.

Финансовый анализ для обоснования закупки оборудования проводится на 75% средних предприятий. Сумма, полученная в результате дисконтирования потока наличных средств, использовалась примерно на 26 % предприятий-респондентов, а текущая стоимость будущего платежа, исчисленная на основе определенной процентной ставки, на 60%. Почти все предприятия (89 %) имеют план капиталовложений или бюджет закупок. У примерно половины (47%) этих предприятий план распространяется на текущий год и на следующий, у 19 % - уже на два года вперед, у 13% - на три года и у 21% - на четыре года. На одном из предприятий от персонала, занятого эксплуатацией оборудования, требуется при покупке станка собрать предложения от трех продавцов нового и подержанного оборудования. После сравнивания экономии труда, получаемой от использования новых и подержанных станков и определения прибыли на инвестиции, лучшая по результатам сравнения фирма получает предложение о закупке. Предложение стоимостью свыше 100 000 долл. требует утверждения руководством предприятия.

Установленная процедура принятия решения о закупке станков соблюдается уже на 92% крупных предприятий и ведущую роль в сборе информации здесь играют цеховые технологи. Разумеется, для принятия решения требуется мнение и участие мастеров (на 58% предприятий), разработчиков (39%), руководителей технологических служб (77%), финансистов (65%) и региональных менеджеров (35%). При этом в обязательном порядке учитывается окупаемость, срок которой в среднем не должен превышать 2,37 года. Это не является догмой и если возникает возможность заключения выгодного контракта, требующая немедленного приобретения нового оборудования, на многих предприятиях его закупают, не соблюдая установленных сроков окупаемости. Причины для нарушения установленной процедуры закупки ?те же, что и на средних предприятиях, только несколько больше влияет безопасность (70%) и эргономика вместе с энергопотреблением (52%), но значительно меньшее влияние оказывают узкие места (38%), потому что производство на крупных предприятиях обычно более стабильно, чем на средних. Здесь также значительно шире используют (85 % предприятий) финансовый анализ для обоснования закупок и суммы, полученные в результате дисконтирования потока наличных средств (около 38%). Тем самым уходит на задний план использование текущей стоимости будущего платежа (всего на 45 % предприятий). Крупные предприятия, как показано выше, обычно стабильнее средних, поэтому при одинаковом количестве предприятий, имеющих планы закупок, здесь меньше планов, рассчитанных на текущий год плюс один или два года (соответственно 39% и 14%) и больше, рассчитанных на более длительный срок - три-четыре года и более (19% и 27%). Средневзвешенный показатель окупаемости составляет текущий год + 1,3 года.

На многих крупных предприятиях планы закупок устанавливают ежегодно, причем на верхний уровень руководства они поступают от каждого отдела, которые довольно сильно конкурируют между собой. Предприятия, не входящие в состав холдингов, объединений и т.д., составляют около 10% и они более самостоятельны в принятии решений на среднем уровне, но решения о наиболее крупных закупках принимает руководство предприятия. Примерно на 7% предприятий все решения о закупках оборудования принимают совместно техническое руководство предприятия, его владелец, президент и генеральный директор. Они же и расставляют приоритеты.

Таким образом, при общей "забюрокраченности" процедуры принятия решений о закупке оборудования, особенно на крупных предприятиях, она сохраняет относительную прозрачность и здравый смысл, поскольку участие в ней принимают обычно все специалисты, вовлеченные в последующее использование этого оборудования. Обращают на себя внимание два момента: наличие почти у всех средних и крупных предприятий планов закупок и незначительный по российским меркам планируемый срок окупаемости оборудования.



Потапов В.А., Главный редактор РЖ ВИНИТИ "Технология машиностроения"



Продукция   О компании   Новости   Контакты   Статьи   Прайс-лист   Станки по металлу   Станки по дереву   Скачать паспорт, книгу   Учебное Видео