Широкое распространение систем ЧПУ для станков ознаменовало новую эру в металлообработке. Преимущества этих систем очевидны: существенно повышается средняя точность выполнения операции при обработке за счет точности позиционирования инструмента; исключаются ошибки, вызванные «человеческим фактором»; сокращается время обработки сложных деталей; снижаются требования к квалификации станочников; и еще много других достоинств. Однако, кроме достоинств станки с ЧПУ обладают и некоторыми недостатками. Самые очевидные из них – это гораздо более высокая стоимость оборудования, а соответственно и нормочаса, и высокие трудозатраты на подготовку управляющих программ и наладку для первой детали.

Если речь идет о крупных заказах с высокой серийностью (количестве деталей в партии или заказе), то преимущество явно на стороне станков с ЧПУ. Если же говорить о малых количествах деталей, то здесь результат неоднозначный.

Еще пару десятилетий назад (по крайней мере, в России) заказы на небольшие количества токарных и фрезерных деталей выполнялись исключительно на универсальном оборудовании. Этому способствовали два фактора: во-первых, малочисленность современного легко перенастраиваемого оборудования ЧПУ, а во-вторых сложность и длительность подготовки управляющих программ в ручном режиме. Исключение в то время составляли только те детали, которые на универсальном оборудовании изготовить было невозможно.

В настоящее время практически каждое металлообрабатывающее предприятие располагает современными станками с ЧПУ, и в первую очередь – фрезерными и токарными. Появилась даже тенденция к исчезновению универсальных токарных и фрезерных станков и соответствующей категории станочников.

Многие (особенно вновь образующиеся) фирмы не имеют универсальных станков вообще, а занимаются исключительно обработкой на станках ЧПУ. Это связано со спецификой универсальной и ЧПУ обработки. Для работы на универсальных станках необходимы высококвалифицированные станочники с большим опытом – как правило, люди пожилые, не очень быстрые, знающие себе цену и, зачастую, с непростым характером. Подобными людьми предприятия обрастают долго, для недавно образовавшейся фирмы набрать штат таких сотрудников за короткий срок – нереально. Для работы на станках ЧПУ требуются аккуратные, легкообучаемые операторы, хорошо дружащие с компьютером – это люди молодые, не обремененные дурными привычками и гораздо более покладистые. В результате универсальная обработка все больше становится анахронизмом, признаком «советского прошлого» предприятия, «родимым пятном социализма».

На самом деле обработка на универсальных станках имеет место во всем мире, независимо от уровня развития технологий и социального строя. Прежде всего, это опытные работы и небольшие партии деталей. Как уже говорилось выше, при высокой серийности обработка на станках с ЧПУ (или на станках-автоматах) – вне конкуренции. Так при каком же объеме заказа универсальная обработка становится предпочтительней?

В основном это зависит от уровня сложности детали, который определяется квалитетом точности и формой образующих ее поверхностей.

Для простых деталей (14 квалитет и грубее; токарная деталь представляет собой набор цилиндрических поверхностей и плоских торцов; фрезерная деталь представляет собой набор взаимно перпендикулярных плоскостей) универсальная обработка успешно конкурирует с обработкой ЧПУ в широком диапазоне объемов заказов. Даже при партии в несколько тысяч штук универсальная обработка может быть предпочтительней, так как при равных габаритно-массовых характеристиках станков на универсальном оборудовании съемы за проход и общая производительность существенно выше. В этом случае станки с ЧПУ могут выиграть только за счет уровня дополнительной автоматизации по подаче и креплению заготовок, их смены и автоматической привязки инструмента и заготовки.

С увеличением точности растет преимущество станков с ЧПУ: на выполнение более точного размера станочник-универсал тратит больше времени, а станок с ЧПУ – практически одинаковое время. Здесь начинает проявляться разница между токарными и фрезерными работами. Если токарь успешно «ловит» не только «десятки», но и «сотки», то фрезеровщик перед «сотками» пасует или же тратит неоправданно большое время на промежуточный контроль размеров.

Усложнение формы образующих деталь поверхностей (радиусные, конусные, наклонные, криволинейные) увеличивает преимущество станков с ЧПУ. И здесь необходимо подчеркнуть разницу между токарной и фрезерной обработкой. В токарных заказах нечасто приходится обрабатывать поверхности отличные от цилиндрических. Фрезерные же работы, как правило, предполагают наличие наклонных плоскостей и радиусов. Если на прямоугольной детали все четыре угла скруглены радиусами, то фрезеровщику четырежды придется переставлять заготовку на поворотном столе. На станке с ЧПУ такая обработка производится с одного установа.

Казалось бы, что для не самых простых деталей лучший выбор – станки с ЧПУ.

Однако не стоит забывать, что опытный станочник-универсал, получив непосредственно чертеж (не технологическую карту) сам может определить последовательность операций, подобрать инструмент, заготовку и очень быстро приступить к работе. При этом токарю приходится гораздо легче, так как технологическое разнообразие токарных деталей существенно меньше, чем фрезерных. Чтобы начать работу на станке с ЧПУ необходимо подготовить управляющую программу. Именно время подготовки определяет минимальный объем заказа, при котором целесообразно использовать оборудование с ЧПУ. На различных предприятиях это время существенно разнится в зависимости от инструментария, используемого программистом (от построчной разработки вручную до использования полноценной САМ-системы).

Исходя из опыта выполнения различных фрезерных и токарных работ на заказ, можно сделать следующие выводы:

1. Для простых деталей (особенно с большим съемом стружки) токарная и фрезерная обработка на универсальном оборудовании может быть целесообразной даже при значительных объемах заказа.

2. Для деталей среднего уровня сложности токарная обработка на станках с ЧПУ может быть целесообразна при объемах от десятков или сотен штук. Аналогичная фрезерная обработка ЧПУ может начинаться от одной штуки при условии использования современной САМ-системы.

3. Для сложных деталей независимо от объема рационально использовать станки с ЧПУ.