Фельдштейн Е.Э. Обработка деталей на станках с ЧПУ (2008). Диагностика металлорежущих станков и технологической оснастки
 Скачать 1.45 Mb.
|
|
Машинно-вспомогательное время fM .B включает время на пози ционирование, ускоренное перемещение рабочих органов, подвод и отвод инструментов вазону обработки, смену инструментов и т.д. Оно может быть определено исходя из паспортных данных станка с ЧПУ. Продолжительность работы станка по управляющей программе (tу.п) равна неполному оперативному времени (tоп.н) Время на обслуживание рабочего места tобс помимо обычных со ставляющих включает время на смену затупившегося инструмента, коррекцию траектории, регулирование и подналадку станка в тече ние рабочей смены. В общем случае для станков с ЧПУ время на обслуживание рабочего места и личные потребности составляет 8...16% от основного времени. При обработке на станках с ЧПУ штучно-калькуляционное время где Tп-з — подготовительно-заключительное время на партию дета лей, мин; пп — размер партии деталей, запускаемых в производство; nзап — число запусков в год (в условиях серийного производства nзап равно 4, 6,12 и 24); N — годовой выпуск деталей, шт. Подготовительно-заключительное время состоит из времени на получение документации, ввод управляющей программы, привязку инструмента к системам координат, проверку управляющей про граммы в покадровом режиме и др. Величины составляющих подго товительно-заключительного времени зависят от конструкции станка, системы ЧПУ, способа организации производства, способа ввода управ ляющей программы (ручной или через компьютер) и ряда других факторов. Рассчитать все составляющие Tп-з часто не удается, и в этом случае используют следующий прием. Из практики известно распределение затрат на составляющие Тшт-к: время работы станка по управляющей программе — 40 %; tо б с+ tn — 14,5; Tп-з — 17; планируемые потери — 20 %. Поэтому сначала находят длительность цикла обработки по программе, а затем по приведенным выше данным определяют Tп-з и, при необходимости, другие составляющие Тшт-к. 282 8. Технология обработки деталей на станках с ЧП У Эффективность работы режуших инструментов в условиях ГПС Правильный выбор режущих инструментов может оказывать опо средованное влияние на ряд экономических показателей работы ГПС. В частности, возможно: □ увеличение режимов резания, что повышает производитель ность и снижает себестоимость обработки; □ резание без использования СОЖ, что может снизить стоимость производства до 17 %; □ обработка деталей в закаленном состоянии, что существенно упрощает технологический процесс обработки; □ резание в условиях сверхскоростной обработки — HSC (High Speed C utting — сверхскоростная обработка); □ автоматическая диагностика и замена инструментов, позволяю щие сократить количество обслуживающего персонала и работать круглосуточно; □ сокращение времени замены инструмента, т.е. простоев обору дования; □ увеличение периодов стойкости режущих инструментов, а зна чит — сокращение количества их замен и связанных с этим простоев оборудования; □ уменьшение рассеивания периодов стойкости режущ их инст рументов, влияющее на длительность безотказной работы оборудо вания, частоту замен инструментов и простои оборудования; □ использование универсальных инструментов, что сокращает их общее количество и стоимость, а также может существенно повли ять на комплектование инструментальных магазинов — сокращается количество инструментов, не принимающих участие в обработке дан ной детали, но «ожидающих» участия в обработке других деталей; □ расширение технических ограничений процесса обработки (на пример, увеличение максимальных силы резания, жесткости оправки и т.д.); □ повышение качества обработанной поверхности, изменение ус ловий ломания стружки и т.д. Выбор инструментов для обработки конкретной детали основыва ется на технических, технологических и экономических критериях (на практике используются не все показатели, а только наиболее простые и доступные, преимущественно технические и технологиче ские). 8.6. Эффективность работы режуших инструментов в условиях ГПС 283 Технические критерии выбора режущих инструментов: □ форма шпиндельного отверстия или гнезда револьверной го ловки; □ возможность автоматической смены инструмента (использова ния автооператора); □ способ идентификации (кодирования) инструмента; □ возможность обмена информацией между инструментом и сис темой управления ГПС (мониторинг); □ возможность ввода СОЖ непосредственно в зону резания через каналы в теле инструмента; □ возможность обработки всухую или в условиях минимального расхода СОЖ; □ возможность предварительной настройки инструмента на раз мер вне станка и его подналадки непЬсредственно на станке; □ высокая точность положения вершины инструмента при его замене, не требующая регулировки на размер или коррекции про граммы обработки; □ простота заточки лезвий или замены сменной пластины; □ диапазон стабильной работы, возможность гашения колебаний; а возможность динамической балансировки; □ прочность и жесткость инструмента. Технологические критерии выбора режущ их инструментов: □ возможность обработки данной формы поверхности (плоской, вращения, фасонной, резьбовой и т.д.); □ возможность обеспечения требуемого качества обработанной поверхности (шероховатости, волнистости, упрочнения и т.д.); □ возможность уменьшения рассеивания точности обработки и качества обработанной поверхности; □ соответствие свойств обрабатываемого и инструментального материалов; □ возможность использования СОЖ; □ высокие износостойкость и прочность инструмента; □ возможность дробления стружки в широком диапазоне реж и мов обработки; □ правильное сочетание формы режущих лезвий с условиями об работки, например, в условиях прерывистого резания, резания по корке, обработки труднодоступных мест и т.д. Экономические критерии выбора режущих инструментов: □ цена инструмента и стоимость его эксплуатации; □ условия договора о поставке инструмента между потребителем и производителем; 284 8. Технология обработки деталей на станках с Ч П У □ необходимость использования существующего на ЦИСе запаса инструментов; □ требуемый период стойкости инструмента; □ рассеивание периодов стойкости, влияющее на время безотказ ной работы инструмента и выбор способа мониторинга его работы; □ возможность использования более ж естких режимов обра ботки при сохранении необходимого качества обработанной поверх ности; □ время замены изношенной вершины инструмента или инстру мента в целом; □ наличие инструмента на ЦИСе или доступность на рынке. Могут использоваться и иные критерии выбора инструмента, на пример, традиции производства, стажировка работников на фир ме — производителе инструмента, реноме этой фирмы и т.д. На рис. 8.22 показаны составляющие общей стоимости операции при использовании режущих пластин из различных инструменталь ных материалов [ 6 ]: □ твердого сплава H20S (ТТ 8 К 6 ) без покрытия; □ особомелкозернистого твердого сплава TN250 с покрытием; □ режущей керамики АС5. Из рисунка видно, что наибольшее влияние на стоимость обработки оказывают основное время tQ и время на определение и ввод необхо димой коррекции параметров в программу обработки t K при условии, что в этих действиях будет принимать участие рабочий. Остальные показатели имеют гораздо меньшее значение. По мере совершенствования режущ их инструментов и гибких производственных модулей, входящих в состав ГПС, основное время обработки tQ будет иметь все меньшее значение, а влияние вспомога тельного t B, подготовительно-заключительного времени *п..3 и вре мени диагностики состояния инструмента *д будет возрастать. В мировой практике существует три системы организации инст рументального хозяйства: 1 ) соответствующие структуры внутри предприятия; 2 ) независимая фирма, отвечающая за эксплуатацию инструмен тов и гарантирующая оговоренный заранее вклад инструментов в об щую стоимость продукции; 3) экономически независимые структуры предприятия, связан ные с эксплуатацией инструментов. В практике промышленных предприятий стран СНГ фактически используется только первая из систем. В этом случае основной целью 8.6. Эффективность работы режуших инструментов в условиях ГПС 285 ее функционирования является снижение стоимости производства, причем возможны два способа определения этой стоимости: 1 ) определяется стоимость каждой операции S i и на этой основе для нее подбираются режущие инструменты. Целью выбора может быть либо снижение стоимости при сохранении производительности обработки, либо увеличение производительности до определенного уровня (например, при «расшивке» узких мест); 2) определяется стоимость продукции для ГПС в целом S ∑ с уче том поточного производства и такта выпуска. В первом случае для расчета стоимости i-й операции при обработ ке партии деталей может быть использована формула где S c .-m i — стоимость станко-минуты работы гибкого производствен ного модуля, учитывающая амортизационные отчисления, стоимость энергии, обогрева, ремонтов и др.; λt — коэффициент, учитывающий 286 8. Технология обработки деталей на станках с Ч П У многостаночное обслуживание; S oi — часовая ставка зарплаты опе ратора; t шi — штучное время; Sji — стоимость у-го режущего инстру мента, отнесенная к периоду его стойкости; Nji — количество деталей, обработанных у-м инструментом за период его стойкости; п — коли чество инструментов, участвующих в i-й операции. Штучное время обработки на i-й операции где tп.-зi — подготовительно-заключительное время; N i — количество деталей в партии; tj i — основное время работы j -м инструментом; t B ji — вспомогательное время работы у-м инструментом; *сму7 — время смены у-го инструмента; tк ji — время на определение и ввод коррек ции в программу обработки для у-го инструмента; kд i — коэффици ент, учитывающий дополнительное время. Стоимость работы j -го режущего инструмента, отнесенная к пе риоду его стойкости, где S иj — стоимость перетачиваемого инструмента; mj — количество возможных переточек; S зат j — стоимость заточки; S nокр j — стои мость нанесения покрытия; S onp j — стоимость оправки (корпуса) ин струмента; mс.н.п j — количество замен сменных неперетачиваемых пластин, которое может выдержать оправка до повреждения; Sc.н.n j — стоимость сменной неперетачиваемой пластины; mв j — число вершин пластины; nj — количество пластин в режущем инструменте. Количество деталей, обработанных j -м инструментом за период его стойкости, где Tj — период стойкости j -го инструмента; Lp.x j — длина рабочего хода инструмента; Sj — подача; nj — частота вращения шпинделя; Dj — диаметр обрабатываемой поверхности или инструмента; Uj — скорость резания. С экономической точки зрения наилучший инструмент обеспечи вает минимальное значение стоимости своей работы Sy. При этом возможны несколько сочетаний стоимости сравниваемых инстру ментов (условно — 1 и 2 ) и периодов их стойкости: 1 ) Sj1 > Sj2; Т 1 < Т2 — не имеет практического значения, поскольку нет смысла использовать более дорогой и менее работоспособный ин струмент; 2 ) Sj1 < Sj2; Т1 > Т2 — наиболее благоприятное сочетание; 3) Sj1 > Sj2; Т 1 > T 2 — более дорогой, но и более работоспособный инструмент. Такое сочетание целесообразно, если: □ при постоянстве режима резания период стойкости более доро гого инструмента будет достаточно высок, чтобы сокращение времени смены инструмента, отнесенное к одной детали, повлияло на произ водительность обработки; □ при постоянной стойкости можно увеличить режим резания и тем самым уменьшить основное время обработки, увеличить про изводительность и снизить стоимость обработки; □ имеет место комбинация двух данных вариантов, т.е. одновре менное увеличение стойкости инструмента и режима обработки; 4) Sj1 < Sj2; Т 1< Т 2 — возможно при условии, что меньший период стойкости существенно не увеличит частоту смены инструмента и, со ответственно, производительность обработки. При определении стоимости продукции для ГПС в целом можно воспользоваться уравнением 8.6. Эффективность работы режуших инструментов в условиях ГПС 287 где — tT средний такт выпуска; х — количество гибких производст венных модулей в данной ГПС. Средний такт выпуска при работе ГПС учитывает наличие в ней промежуточных накопителей, разное время работы различных произ водственных модулей и может быть определен следующим образом: где N н i — количество деталей в i-м промежуточном накопителе; N — количество рабочих мест в ГПС; tTmax — максимальный такт выпуска; 288 8. Технология обработки деталей на станках с Ч П У t 'CM— неперекрываемое время смены инструментов за период (tтmах - t0) работы гибкого модуля; t n — время перерывов в работе ГПС. Максимальный такт выпуска равен максимальному времени об работки на всех рабочих местах ГПС: где t'oj'9 t ' вj — основное и вспомогательное неперекрываемое время. Для упрощения расчетов при определении стоимости продукции для ГПС в целом можно воспользоваться уравнением Первый член этого уравнения рассчитывает среднюю стоимость продукции на рабочем месте ГПС, второй учитывает неравномер ность загрузки рабочих мест, а третий — стоимость режущих инст рументов. Основным критерием при выборе режущего инструмента для ра боты в условиях ГПС является ответ на следующий вопрос: что вы годнее — использовать дорогой инструмент высокой стойкости или более дешевый меньшей стойкости? При решении данного вопроса принимаются во внимание стоимость инструмента, стоимость про изводства детали и взаимное отношение этих величин. Рассмотрим влияние некоторых факторов обработки на ее экономи ческие показатели и производительность (расчеты выполнены в со поставимых ценах). Если обработка выполняется при постоянных условиях, а изменяется только стойкость инструмента (инструмент другой фирмы, с иной геометрией и т.д.), то изменение стоимости об работки описывается следующими зависимостями (рис. 8.23). Если обработка каждым инструментом выполняется на оптимальной скоро сти резания, то последняя возрастает по мере роста стойкости инст румента (но не более чем на 3...4 %), что снижает стоимость обработки на 1...2 %. 8.6. Эффективность работы режуших инструментов в условиях ГПС 289 Рис. 8.23. Влияние периода стойкости инструмента на стоимость обработки детали: 1 — Т= 100 %; 2 — Г = 50 %; 3 — Г= 500 % Приведенные зависимости характерны для перетачиваемых ре ж ущ их инструментов и инструментов сборных конструкций. В по |