Модернизация станков с ЧПУ

Опыт американских и германских фирм по ремонту, восстановлению и модернизации станочного оборудования
Станки, длительное время находившиеся в эксплуатации и в результате этого морально и/или физически устаревшие, сохраняют свою ценность для предприятия. Безусловно, такие станки можно продать и, добавив немалую сумму, купить на их место другие, более современные, однако в последнее время нехватка средств на покупку нового оборудования вынуждает большинство российских предприятий восстанавливать при необходимости имеющиеся у них станки по возможности с их одновременной модернизацией. Эта тенденция характерна не только для России, но и для развитых зарубежных стран. Многие станки, особенно крупногабаритные, выпускаемые сейчас в ограниченных количествах, например, расточные и карусельные, и не всегда имеющие постоянную загрузку, выгоднее модернизировать и использовать на собственном предприятии, принимая заказы от других фирм. Рынок подержанных станков в мире постоянно расширяется и охватывает уже не только действительно бедные фирмы, но и вполне платежеспособные, однако считающие деньги. Объем этого рынка достигает уже несколько миллиардов долларов. В этой связи представляет интерес опыт американских и германских фирм по восстановлению и модернизации станочного оборудования.
Экономические расчеты и практический опыт показали, что в США нецелесообразно восстанавливать и модернизировать станки дешевле 125 тыс. долл. – выгоднее купить новые, а старые утилизировать. Американские фирмы обычно стремятся отремонтировать и одновременно модернизировать очень крупные станки, имеющие довольно универсальное применение, например, горизонтально-расточные и токарно – карусельные возрастом до 30 – 40 лет. Их базовые детали, как правило, хорошо сохранились и в термическом отношении давно стабилизированы. Кроме того, потребность в деталях, обрабатываемых на этих станках, осталась достаточно велика, а новые технологии для их получения пока отсутствуют. Восстановлением и модернизацией устаревшего оборудования занимаются многие крупные фирмы – производители этого оборудования, например, Cincinnati Machine, Giddings & Lewis, Gleason Works и другие. Их преимущество по сравнению с другими фирмами состоит в том, что они из своего ассортимента могут предложить своим заказчикам технически и экономически обоснованный широкий выбор решений: покупать новый станок или модернизировать уже имеющиеся.
По нарастанию степени сложности в соответствии с классификацией фирмы Cincinnati Machine существует 3 типа ремонта и модернизации станков:
а) ремонт, главным образом механический или замена любых компонентов с целью восстановления станка до его первоначального состояния с добавлением при этом любых расширяющих технические возможности качеств, которые захочет получить заказчик, например, более высоких скоростей вращения шпинделя или перемещений рабочих органов;
б) полный капитальный ремонт, включающий ремонт или комплексную замену электрооборудования (приводов, электродвигателей и блоков управления) всего станка на такое, которое соответствует современным требованиям промышленности;
в) при комбинации указанных выше типов ремонта и модернизации станок полностью разбирают, заменяя при этом все его механические и электрические компоненты и получая в результате как минимум прежние характеристики станка, а нередко и значительно более высокие. При этом аналоговые приводы заменяют цифровыми, ручное управление -–ЧПУ, гидравлические приводы – шариковинтовыми передачами, что позволяет в среднем удвоить скорости подач и в 3 – 4 раза увеличить частоту вращения шпинделя.
У фирмы Giddings & Lewis, которая ремонтирует и модернизирует не только свои станки, но и станки других фирм, подход несколько отличается. При установке у заказчика станок получает гарантию фирмы Giddings & Lewis, после окончания срока которой пользователь при необходимости покупает на фирме Giddings & Lewis вышедшие из строя детали и получает требуемое ему платное техническое обслуживание. Примерно на половине установленного срока службы станка силами фирмы Giddings & Lewis проводится капитальный ремонт совместно с модернизацией с последующим получением новой гарантии. Пользователь вновь покупает нужные ему детали и производит при необходимости техническое обслуживание и весь этот цикл может продолжаться до тех пор, пока остаются в порядке базовые детали. Некоторые станки, выпущенные фирмой Giddings & Lewis, работали по этой системе по 15 – 20 лет, сохраняя современный внешний вид, высокую точность, производительность и надежность.
На фирме Gleason принято 4 категории ремонта с модернизацией и высшей категорией является полный капитальный ремонт станка с максимально возможным повышением его технического уровня. Станку, например для обработки конических колес, полностью возвращают его первоначальные технические характеристики, допуски, заложенные в оригинальных чертежах, а также модернизируют его систему управления, переходя, например, с релейной логики на использование программируемых контроллеров и УЧПУ типа CNC.
Следующей по сложности категорией восстановления станка является доведение его до такого состояния, когда на нем можно производить детали приемлемого качества, но доведения до первоначального состояния не предусматривается. Это обходится дешевле и поскольку здесь не предусматривается такой же длинный срок службы, как в первом случае, эта категория в наибольшей степени отвечает потребностям организаций, финансируемых из бюджета. Третья категория – это ремонт или замена важнейших узлов станка, например, шпинделей или приводных систем, и четвертая – текущая замена системы управления на более современную, проводимая примерно раз в 5 – 7 лет. Такой подход позволяет пользователям станков фирмы Gleason либо поддерживать на своих предприятиях существующий уровень производства зубчатых колес с плавным увеличением его производительности, что особенно удобно для организации с бюджетным финансированием, либо увеличивать общий технологический уровень эксплуатируемого оборудования.
В последнее время расширилась область деятельности многих фирм, занимающихся ремонтом и модернизацией станочного оборудования. По некоторым типам станков они конкурируют даже с их непосредственными изготовителями. Так, фирма New Century Remanufacturing Inc. специализируется на ремонте и модернизации крупных горизонтально – расточных и токарно – карусельных станков, заменяя в них все, кроме литья. В станках устанавливают новые подшипники, шариковинтовые передачи, электродвигатели, гидравлические, электрические и смазочные системы, а также УЧПУ и приводы фирмы Fanuc. Причем закупается это оборудование у тех же фирм, которые снабжают фирмы – изготовители, и устанавливается на всех ремонтируемых и модернизируемых станках независимо от их типа и модели. Такой подход обеспечивает большой экономический эффект. Примерно 60 % оборота фирмы приходится на покупку крупных токарно – карусельных и горизонтально – расточных станков, их реставрацию, модернизацию и последующую продажу. Этот процесс даже для самых крупных станков занимает на фирме не более 4 месяцев. В результате стоимость полностью обновленного станка составляет 55 – 60 % стоимости нового и этот предел окупаемости может быть достигнут при стоимости нового станка от 250000 долл. Нередко при модернизации заказчики выставляют требования, хотя и теоретически возможные с технической точки зрения, но несовместимые с конструктивными особенностями станка, например, хотят увеличить высоту его стойки с 1,5 до 3 м, что может отрицательно повлиять на жесткость и точность станка, либо завышают возможности управления, обеспечиваемые УЧПУ. В этих и других аналогичных случаях на фирме Century Remanufacturing проводят специальные расчеты, оплаченные заказчиком, и по возможности его требования удовлетворяют. У крупных зарубежных станков, особенно германских и швейцарских, известных своими высокими эксплуатационными качествами и нередко работающих по 20 – 30 лет на американских заводах, часто отсутствует техническая документация, особенно на гидравлические и электрические схемы, что требует особо высокой квалификации ремонтного персонала и поэтому значительно осложняет и удорожает ремонт и модернизацию этих станков.
Многие фирмы, выполняя в принципе ремонт и модернизацию любых станков, специализируются на их конкретных типах. Так, отделение шлифовальных станков фирмы Toyoda Machinery USA Corp. наряду с выпуском круглошлифовальных станков занимается их ремонтом и модернизацией в количестве 8 – 12 шт. в год. Tакой cтанок полностью разбирают, очищают паром все основные базовые детали, а при необходимости их пескоструят, затем грунтуют и красят. Одновременно все узлы разбирают и либо их ремонтируют, либо полностью заменяют. Основные базовые и все подвижные узлы шабрят вручную для обеспечения прямолинейности перемещения и плотного прилегания перемещаемых узлов к направляющим. В процессе ремонта и модернизации устанавливают прецизионные шариковинтовые передачи по осям Х и Y, новые гидравлические и смазочные системы, системы электрооборудования, а также специализированные УЧПУ, после чего подвергают станок длительным испытаниям и в случае их успешных результатов сдают заказчику.
Хотя количество заказов на ремонт и модернизацию станков, отработавших 5 лет и более, в США постоянно растет, возможности исполнения этих заказов в значительной степени ограничены дефицитом в первую очередь квалифицированных специалистов, выполняющих ручные операции, например шабрение, а также опытных слесарей-сборщиков, способных разобраться в незнакомом сложном оборудовании, тем более что на него иногда отсутствуют документация и чертежи. Одна из причин этого явления – практическое отсутствие системы подготовки на американских предприятиях рабочих наиболее распространенных специальностей – станочников на станки с ручным управлением, которых на заводах США значительно больше, чем станков с ЧПУ, слесарей, сборщиков и т.д.
В Германии, где 75% эксплуатируемых на заводах станков имеют ручное управление, границы эффективности ремонта и модернизации существенно ниже, чем в США – от 150 до 500 тысяч марок (верхняя граница – для крупных фрезерных и многоцелевых станков, например фирм Heyligenstaedt, Schiess, Dorries-Scharmann, Wotan и Skoda). Стоимость отремонтированного станка, по обобщенным сведениям ряда фирм, составляет 30-50% стоимости нового, иногда поднимаясь до 60%. Для заводов мелкосерийного производства модернизация кроме технического имеет психологическое значение. Потому что на старых и привычных, хотя и модернизированных, станках может работать менее квалифицированный персонал.
Большинство европейских производителей станков до начала 90-х годов ориентировалось на требования крупносерийного производства с его большими партиями изделий и основанной на четком разделении труда организационной структурой. Для большого количества заводов, ориентированных преимущественно на единичное, мелко- и среднесерийное производство с плоской организационной структурой, они не отвечают требованиям рынка. Это стало одной из причин закупки в те годы многими средними предприятиями токарных и фрезерных станков с ручным управлением, уже впоследствии оснащавшихся устройствами цифровой индикации и УЧПУ.
Между сегментом “переоснащенных” станков с ЧПУ, в том числе многоцелевых, и сегментом традиционных станков с ручным управлением находится ниша станков с упрощенными УЧПУ. Оснащение подержанных станков, которые после модернизации остаются по функциям фактически прежними, такими системами позволяет исключить дорогостоящее обучение операторов и сократить длительный период запуска этих станков. Кроме того, не возникает потребности в новой организации труда. Таким образом, в Германии модернизация станков, пусть даже всего лишь их оснащение УЧПУ разной степени сложности, имеет перед собой широкие перспективы.
Автор статьи: Потапов В. А.