книги из ГПНТБ / Сергиевский, Л. В. Наладка, регулировка и испытание станков с программным управлением учебное пособие

статистически определенной интенсивности отказов и доЬерительного уровня. Графическая зависимость количе­ ства запасных частей для станков с ЧПУ приведена на рис. 96.

§ 8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕГО ВРЕМЕНИ ОБСЛУЖИВАНИЯ СТАНКА С ЧПУ И ОТДЕЛЬНЫХ ЕГО БЛОКОВ И УЗЛОВ

В процессе эксплуатации станков с ЧПУ встречаются случаи, когда большое число однотипных станков перио­ дически проверяется, восстанавливается или подгото­ вляется к использованию при ограниченном количестве обслуживающего персонала, проводящего операции по обслуживанию. Если имеется К наладчиков, обслужи­ вающих М станков, то такая система, согласно теории массового обслуживания, относится к случайным процес­ сам, зависящим от технического состояния оборудования, характера требуемых регулировок и настроек, наличия возможных отказов и наличия определенного количества наладчиков. Так как одни наладчик может одновременно обслужить только один станок или устройство, то, если в момент поступления очередного требования на обслужи­ вание имеются свободные наладчики, один из них присту­ пает к устранению отказа немедленно, если же все налад­ чики в этот момент заняты, станок или устройство про­ стаивает до того момента, пока освободится один из налад­ чиков. Следовательно, если число отказов превышает число наладчиков, то образуется очередь на обслужива­ ние. В результате ожидания очереди на обслуживание величина простоя оборудования увеличивается.

Для количественной оценки процесса технического обслуживания можно воспользоваться вероятностными критериями, которые в математическом смысле анало­ гичны ранее рассмотренным критериям надежности. К числу таких критериев можно отнести среднее время обслуживания станка, узла или блока.

Под средним временем обслуживания Тт0 понимается математическое ожидание времени технического обслу­ живания станка или устройства. Математически оно опре­ деляется как отношение суммарного времени, затрачен­ ного на обслуживание всех однотипных станков, узлов

221

и блоков, к числу обслуженных станков, узлов и бло­ ков, т. е,

м

где iTOl — время обслуживания i-ro станка, узла, блока

вкалендарном периоде;

М— число станков, узлов, блоков.

Величина Т\0 показывает, сколько в среднем затра­ чивается времени на обслуживание одного станка, узла, блока. При большом объеме статистических данных ве­

личина Гт0 близка к математическому ожиданию сред­ него времени обслуживания.

Если Т*го определено для различных узлов и блоков, то, очевидно, можно определить не только количество, но и квалификацию наладчиков, необходимых для обслужи­ вания отдельных подсистем станков с ЧПУ. В табл. 9

даны среднестатистические значения времени обслужи­ вания отдельных узлов и блоков станков с фазовой сис­ темой ЧПУ, которые были определены по статистическим данным при эксплуатации этих станков в течение двух лет. По этом же данным можно определить потребное количество каждой квалификации наладчиков, необхо­ димых для обслуживания станков с ЧПУ. Для обслужи­ вания электронных блоков, пускорегулирующей аппара­ туры и лентопротяжного механизма необходим налад- чик-электроник, электрик, для гидросистемы— налад­ чик-гидравлик и для механических узлов— наладчик-меха-

222

Рис. 97. Распределение времени восстановления после отказа:

О— /, — индикация (уста­ новление) наличия отказа; 11—12—диагностика отказа; 12—12 — ремонт (замена от­ казавших элементов); — t4 —настройка, регулировка системы станка; tB — доля

времени восстановления

ник. Специализация обслуживающего персонала по ква­ лификации, особенно при больших масштабах производ­ ства, позволяет сократить время на поиск, устранение неисправности и улучшает качество ремонта после от­ каза. Время на восстановление после отказа системы автоматизированного управления распределено следую­ щим образом (рис. 97). Основную часть времени восста­ новления занимает время, затраченное на диагностику отказа, т. е. определение места (узла, блока) и отказав­ шего элемента. Не будет большой ошибкой, если эти рассуждения применить и для систем станков с ЧПУ. Продолжительность этого времени составляет более 50% от общего времени, затраченного на восстановление сис­ темы после отказа. Следовательно, снижение времени вос­ становления будет обусловлено квалификацией налад­ чика. Одним из перспективных направлений диагностики отказов является применение автоматического поиска неисправностей в системах станков с ЧПУ.

§ 9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ОТКАЗОВ

Интенсивность отказов—условная плотность вероятности отказа устройства в некоторый момент времени при усло­ вии, что до этого момента отказа не было [20]. Под интен­ сивностью отказов систем многократного действия, т. е. восстанавливаемых систем, к которым относятся станки с ЧПУ, состоящие из разнородных элементов, будем понимать количество отказов любого элемента системы в единицу времени при условии, что все отказавшие эле­ менты заменяются новыми. Учитывая, что интенсивность отказов для основного рабочего периода является величи­ ной средней, а также учитывая простоту получения по

223

известным ее значениям других характеристик надеж­ ности, целесообразно в качестве основного критерия на­ дежности систем ЧПУ принять интенсивность отказов. По интенсивности отказов легко оценивать все осталь­ ные критерий надежности станочных систем, оборудован­ ных ЧПУ, при их проектировании.

Накопление достаточных статистических данных, поз­ воляющих с определенной точностью оценивать интен­ сивность отказов отдельных узлов, блоков и элементов станков с системами ЧПУ, позволяет учесть ненадежность этих элементов при эксплуатации и проектировании по­ следующих станков и систем ЧПУ. Основной особен­ ностью полученной информации об интенсивности отка­ зов по статистическим данным об отказах является раз­ брос интенсивности отказов. Разброс пределов интенсив­ ности отказов определяется двумя группами факторов. С одной стороны, даже для однотипных узлов и блоков одних и тех же станков и при одних и тех же условиях эксплуатации интенсивность отказов в большой степени зависит от производственных факторов, а именно: от ка­ чества применяемых материалов, установочных элемен­ тов, технологии производства, организации системы тех­ нического контроля. С другой стороны, для однородных по качеству узлов и блоков интенсивность отказов зави­ сит от условий их работы, которые определяются интен­ сивностью загрузки станков с ЧПУ, нагрузками, возни­ кающими в узлах и блоках, климатическими условиями. Поэтому при определении интенсивности отказов необ­ ходимо учитывать эти факторы и рассчитывать минималь­ ное и максимальное значения интенсивности отказов.

Итак, интенсивность отказов есть количество отказов узлов и блоков в единицу времени (при этом все отказавщие элементы заменяются новыми) т. е.

4 0 = -7 - ■

Из предыдущего определения средняя наработка на отказ, полученная по среднестатистическим данным об отказах,

Т =

1о —

224

Таблица 10

З начения и н те н си в н о сти отказов по узлам и блокам ф азовой системы Ч П У

Если преобразовать формулу интенсивности в вид

мо = ф .

п

и заменить знаменатель на среднестатистическую нара­ ботку на отказ, получим

Следовательно, с учетом достоверности и точности

В табл. 10 по статистическим данным рассчитаны количественные значения интенсивности отказов узлов и блоков станков с ЧПУ фазовой системы.

8 Сергиевский

Г л а в а VI

Совершенствование конструкций и повышение надежности станков с системами ЧПУ

§ 1. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ СТАНКОВ С ЧПУ

Мероприятия по повышению надежности могут быть про­ ведены на трех этапах: при проектировании, при произ­ водстве и при эксплуатации технических устройств. Первые два этапа рассмотрены в работах по проектиро­

программным управлением проблема обеспечения высо­ кой надежности становится все более важной и актуаль­ ной. При достаточной сложности системы ЧПУ на нее возлагается и множество ответственных функций, от вы­ полнения которых зависит качество изготовления дета­ лей, точность и безопасность работы этого оборудования. Отчасти невысокая пока надежность станков с системами ЧПУ объясняется недостаточным опытом проектирующих организаций и в ряде случаев несовершенством техноло­ гии изготовления и методов эксплуатации.

Наибольшее распространение числовое программное управление получило во фрезерных, сверлильных, коор­ динатно-расточных, электроэррозионных и токарных станках. Разнообразные станки и системы ЧПУ, широко применяемые в промышленности, полностью не удовле­ творяют возрастающие потребности производства как по количественным, так и качественным показателям. Особо следует рассмотреть такие качественные показатели, как надежность в работе и эксплуатационные возможности станков. Основной метод создания надежной системы заключается в тщательной разработке конструкции. В не­ которых случаях это легко достижимо, а в других — пред-

226

усилителей и усилителей мощности из-за колебаний на­ пряжения сети, несогласованности сопротивления ма­ гнитной головки с входным сопротивлением усилителей считывания и, как следствие, падения уровня сигнала при считывании информации с магнитной ленты. Схемные ре­ шения в реальных схемах систем ЧПУ могут иметь та­ кой недостаток: схема усилителя-ограничителя в фазовой системе ЧПУ изменяет фронты сигналов в зависимости от амплитуды входного сигнала.

Характерным для электронных устройств является и то, что при замене вышедших из строя элементов вновь требуется подбор режима и выходных параметров схемы.

Отказы лентопротяжного механизма характеризуются разрегулировкой прижима магнитной ленты, загрязне­ нием магнитной головки и прижима ферромагнитными и другими частицами, растяжением ведущих пасиков, и как результат, нестабильной работой привода лентопро­ тяжного механизма. Вследствие неточной установки ма­ гнитной головки, конструкция крепления которой вы­ полнена недостаточно надежно, в процессе эксплуата­ ции возможно произвольное смещение головки; момент смещения головки предусмотреть невозможно. При на­ стройке силы прижимного ролика тон-вала и изменения толщины магнитной ленты в процессе работы также воз­ можны отказы.

Появление люфтов в механических передачах датчи­ ков обратной связи (вращающихся трансформаторов, редусинов, тахогенераторов) и зазоров в силовых передачах характерно для механических повреждений; поломка шпи­ лек, соединяющих датчики обратной связи, или валов тахогенераторов характеризует внезапные отказы механи­ ческих узлов.

Программоноситель на магнитной ленте также может быть причиной отказов, например при исчезновении сиг­ нала, вследствие обрыва, надрыва и загрязнения ма­ гнитной ленты.

§ 2. КОНСТРУКТИВНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ВОСПРОИЗВОДЯЩИХ УСТРОЙСТВ

Точность обработки и надежность работы станка с систе­ мой ЧПУ, работающего от программы, записанной на ма­ гнитной ленте, зависит от того, насколько точно считана информация с магнитной ленты при ее вводе в систему.

228

Рис. 98. Конструкции вращающегося прижима

!Одним из основных факторов, влияющих на точность и надежность воспроизведения числовой информации, яв­ ляется неполный контакт между магнитной лентой и магнитной головкой. Для устранения этого недостатка применяют специальный прижим магнитной ленты к сер­ дечнику головки при помощи рычага и пластины с наклеен­ ным на ней кусочком фетра. Но такой прижим имеет недостаток, он оказывает тормозящее действие на движу­ щуюся ленту, чем ухудшает условие равномерного протя­ гивания ее. При такой конструкции прижима необхо­ дима частая смена фетра из-за быстрого износа. Это объяс­ няется тем, что фетровый прижим неподвижен относи­ тельно движущейся ленты. Кусочек фетра, примененный в прижиме, быстро забивается частицами ферромагнит­ ного слоя магнитной ленты, уплотняется, становится жест­ ким, ухудшая при этом надежное и равномерное приле­ гание ленты к магнитной головке по ширине ленты. К не­ достаткам фетрового прижима необходимо отнести и частые обрывы магнитной ленты, увеличенный износ магнитных головок и невозможность плавной регулировки силы при-

покрытую губчатой резиной 11. Ролик вращается на под­ шипниках 9 неподвижной оси 10, закрепленной на коро­ мысле 5, которое соединено с рычагом прижима. Рабо­ тает вращающийся прижим следующим образом: под действием рычага 1 прижима, через коромысло, ролик прижимает магнитную ленту 6 к магнитной головке 7 и деформируется. Тяга 2, связанная шарнирно с рычагом 1 при помощи гайки с накаткой 4 и контргайки 3, дает воз­ можность регулировать величину силы прижима ленты к магнитной головке. При движении ленты вследствие сил сцепления между магнитной лентой и губчатой ре­ зиной вращающегося прижима ролик начинает вращаться, обеспечивая при этом надежное и равномерное прилегание магнитной ленты к магнитной головке. Преимуществом вращающегося прижима является устранение тормозя­ щего действия на движущуюся магнитную ленту. Прижим не требует частой смены, так как легко промывается от загрязнения. За счет губчатой резины он обеспечивает надежное и равномерное прилегание магнитной ленты к магнитной головке по всей ширине ленты. Применение такого прижима уменьшает износ магнитных головок

в4 раза. Если магнитную головку с фетровым прижимом необходимо снимать и перешлифовать через три месяца, то срок службы магнитной головки с вращающимся при­ жимом увеличился до года без перешлифовки.

При стабилизации скорости протягивания и устране­ нии детонации магнитной ленты необходимо применять вращающиеся направляющие втулки и ролики. Для обе­ спечения минимального биения направляющие втулки и ролики, собранные на специальной и точно изготовленной оправке, шлифуют в центрах на шлифовальных станках. Для обработки губчатой резины прижимного ролика, ролик в сборе (вместе с покрытой губчатой резиной втул­ кой и подшипниками) надевают на оправку и шлифуют

вцентрах на шлифовальных станках. После шлифования ролик в сборе промывают и ставят на место.

Как рассматривалось ранее, неточное изготовление магнитных головок приводит к амплитудным и фазовым искажениям воспроизводимых сигналов. Величина этих искажений находится в прямой зависимости от перекоса щели магнитной головки. Принятое конструктивное креп­ ление магнитных головок на станках с ЧПУ с пультами управления ПФСТ-12-500 требует очень тщательной ус­ тановки головки, которая из-за неудачного крепления

230