ПЛАНИРОВАНИЕ ПО ИНСТРУМЕНТАЛЬНОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ СТАНКОВ С ЧПУ

Роль склада в жизни производства всегда играла огромную роль, и это не удивительно. Невозможно представить современный цех без грамотной системы регулирования потоков ресурсов, необходимых для выпуска изделия. От успешной работы данной системы, зависят результаты деятельности всего предприятия. Одним из компонентов, которым необходимо управлять является режущий инструмент.

Многие производители инструментов сопровождают свою продукцию информационным обеспечением: инструментальные калькуляторы, 3-D модели и др., которую возможно использовать на этапе технологической подготовки производства. Одним из примеров является: использование стойкости режущего инструмента, назначенной в зависимости от режимов резания, для  своевременной замены инструмента на станке с ЧПУ. Предотвращение износа инструмента позволит избежать получения брака, поломки узлов станка и самого инструмента, а своевременное обеспечение рабочего места  уменьшит риск возникновения простоев. Однако сразу возникает проблема по планированию замены инструмента в заданный срок, т.к. на данных оборудованиях будет вестись обработка различной номенклатуры изделий различными инструментами. Учитывая, что на предприятии имеется не один станок данного типа, то процесс планирования по обеспечения рабочего места режущим инструментам весьма не прост.

В настоящее время существует различные методы и компоненты САПР, необходимые для расчета режущего инструмента.

Расход инструмента можно рассчитать тремя способами:

1.   Статистический метод расчета. Здесь по отчетным данным бухгалтерского учета за прошлый период определяется фактический расход инструмента. Затем полученный результат корректируется с учетом мероприятий по сокращению расхода инструмента, намеченных в плановом периоде, и получается плановый расход. Этот метод может дать значительную погрешность, поэтому рекомендуем применять его лишь в проектном и позаказном производствах либо производстве мелкими партиями.

2.   Метод расчета по нормам оснастки. Под нормой оснастки понимается количество инструмента, которое должно одновременно находиться на соответствующем рабочем месте в течение всего планового периода. Расход инструмента здесь определяется как произведение нормы оснастки и числа рабочих, одновременно применяющих данный инструмент, деленное на срок службы данного инструмента до полного износа.

3.   Метод расчета по нормам расхода. Под нормой расхода понимается количество инструмента, расходуемого при обработке одной детали или изделия. Расход инструмента определяется как произведение нормы расхода и количества единиц продукции, подлежащих выпуску в планируемом периоде.[2]

Наиболее оптимальный из данных методов является - второй. Однако у него имеются свои недостатки. Не учитываются нерабочие дни, непонятно когда точно потребуется обеспечить рабочее место режущим инструментом, нет интеграции с CAM – системами, а вся работа, связанная с выбором инструментаи назначением режима резания, его стойкостью будет осуществляться в данной системе, а самое главное нет обратной отдачи от оборудования.

В данной работе будет предложено решение по планированию обеспечения режущим инструментов рабочего места со станками с ЧПУ.Непосредственно отслеживание режущего инструмента необходимо начинать на стадии разработки управляющей программы. Как правило, для их составления используются различные CAM - системы. В нашем случае будет использоваться система NX CAM, т.к. данная система позволит самому настроить шаблон цеховой документации. В качестве инструментального калькулятора был выбран Toolguide, рассчитывающий режимы резания для инструментов Sandvik Coromant.

Предполагается, что пользователь при составлении управляющей программы будет использовать различные инструментальные калькуляторы, благодаря которым будет выбран рекомендуемый режущий инструмент, режимы резания и его стойкость. Интеграция между системой CAM и калькуляторами была осуществлена с помощью инструментальной базой.[1, c. 16-19] После постпроцессирования управляющей программы полученная информация будет поступать в цех в виде цеховой документации. Однако стандартный шаблон цеховой документации не позволит выводить отчет в требуемом виде. Для данного случая данный шаблон был отредактирован и приведен к следующему виду.(рис.1)

Рисунок 1. Цеховая документация.

Рисунок 2. Диалоговое окно формы.

После получения цеховой документации можно приступать к планированию обеспечения режущим инструментом. Для этих целей будет использовать форма, созданная на языке программирования VBA. (рис.2)

В данном диалоговом окне пользователь будет загружать свою цеховую документацию, из которой будет считываться название режущего инструмента, его время работы, стойкость. Для этого необходимо создать папку с названием станка и поместить в нее свои отчеты об обработке. После чего пользователь вводит в диалоговое окно формы такие параметры, как загрузка оборудования в часах (ежедневная) (рис.2.a), выбирает наименование оборудования (рис.2.б) и указывает количество деталей (рис.2.в), которые будут изготовлены по данной управляющей программе. При нажатии на кнопку загрузки (рис.2.г) цеховой документации программа считывает данные с отчета об обработке и с самой формы, планирует замену режущего инструмента на месяц, при этом учитываются выходные дни.

Основная формула, участвующая в алгоритме расчета потребности рабочего места инструментом, а именно его фактическая дневная стойкость будет иметь следующий вид:

                                                        (1)

  - дневная загрузка оборудования в часах, введенная пользователем на форме.

 – время работы одной управляющей программы в минутах, полученное из цеховой документации.

 – суммарное время работы конкретного инструмента в управляющей программе в минутах, полученное из цеховой документации.

Алгоритм просчитывает возможность работы оборудования в течения дня без замены инструмента. Если же это возможно, то в поле календаря в диалоговом окне формы выводиться сообщение «Без замены», информирующее о том, что в этот день замена не потребуется. И наоборот, если без замены не обойтись, то вычисляется, во сколько потребуется замена, а в поле появляется сообщение, например «Нужна замена инструмента 345-050Q22-13H в 10:00». После чего по аналогии рассчитывается следующий инструмент до его замены.

Одновременно можно рассчитывать на одном оборудовании несколько управляющих программ, если это необходимо.

Также нередко придется сталкиваться с планируемыми простоями. Например, планово-предупредительный ремонт станка, отсутствие деталей, отсутствие рабочего, в связи с отпуском, и др. Для внесения этих данных в диалоговое окно формы была добавлена кнопка для назначения нерабочих дней (рис.2.д). При нажатии на кнопку будет предложен список причин простоя оборудования (рис.3.а).  Это позволит уже на этапе технологической подготовки производства уменьшит риск возникновения потерь, связанных с несвоевременным обеспечением рабочего места инструментом. После необходимо выйти из режима назначения нерабочих дней и нажать на кнопку загрузки цеховой документации.Алгоритм пересчитает периоды замены режущего инструмента с учетом пользовательских простоев. (рис.3.б) Имеется возможность добавления своих причин в список нерабочих дней.

Рисунок 3. Перерасчет замены инструментов с учетом нерабочих дней.

Однако полученный результат на этапе технологической подготовки производства не позволит предприятию гибко реагировать на изменяющиеся условия выпуска изделия, а лишь покажет предварительный план, по которому будет функционировать склад. Это связано с тем, что метод контроля стойкости инструмента по времени основан на обобщенных значениях. Соответственно, предложенное решение не позволит среагировать на непредвиденные условия обработки. (неоднородности материала, способ подачи СОЖ и др, т.е. стойкость режущего инструмента может превысить заданные значения на стойке или наоборот инструмент выйдет из строя раньше времени).Проблема состоит в том, что стойкость даже одной партии инструмента имеет довольно широкий разброс. Кроме того, современные машиностроительные предприятия широко применяют сборные режущие инструменты, содержащие несколько режущих пластинок, опять же имеющих неодинаковую стойкость. Все это повышает риск получения брака или поломки инструмента в процессе резания. Когда обработка заготовок продолжается в течение длительного времени, неисправимый брак почти готовой детали, вызванный поломкой инструмента, может стоить слишком больших затрат. Именно поэтому полученные данные по замене инструмента будет храниться на сервере для его дальнейшего редактирования в процессе производстве.

Как правило, в настоящее время один наладчик обслуживает 3-4 станка, находящиеся недалеко друг от друга. Чтобы осуществить обратную связь от процесса выпуска изделия к планированию инструментального склада, необходимо установить в цеху терминал (планшет на стойке), через который рабочий сможет предавать информацию системе о выходе из строя инструмента раньше положенного срока. Это позволит системе пересчитать сроки замены режущего инструмента и не допустить возникновения простоев.

Предложенная методика позволит предприятия создать эффективную систему управления режущим инструментом:

- позволяет планировать замену каждого инструмента до часу, учитывая нерабочие дни организации;

- имеется возможность перерасчета плана, в зависимости от меняющихся внешних условий;

-имеется обратная отдача от рабочего места, позволяющая повысить гибкость производства;

- а главной ее особенностью является интеграция с CAM – системами, которая не была представлена не у одного продукта ранее. Так как все исходные данные формируется в данной системе, то необходимо планировать, учитывая все особенности работы, заложенных на этапе формирования управляющих программ для станков с ЧПУ.

Список литературы:

1. Гречишников В.А. Связь базы данных инструментов и CAM - системы при проектировании технологической операции на станке с ЧПУ. // СТИН. 2017. № 7. С. 16-19.
2. Управление и оптимизация производственного предприятия  [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://producm.ru/production/service-production/maintenance-of-production/  (дата обращения: 14.07.2017)