книги / Надежность и диагностика технологических систем

производительность всей ТС можно, используя компьютерные функциональные модели. Производительность определяет вели­ чину технологической себестоимости единицы произведенной продукции, которая в условиях рыночных отношений является главным показателем эффективности.

Удельная величина простоев автоматизированного оборудова­ ния из-за отказов инструментов и необходимости их подналадки, переточки или замены может достигать 5...20 % от общих потерь времени. Снижение производительности примерно такого же по­ рядка происходит при выборе неоптимальных режимов обработки, марки СОТС, методов упрочнения инструмента и др. Потому на производстве вопросам инструментального обеспечения уделяют особое внимание.

Себестоимость технологических операций, эффективность, на­ дежность и производительность автоматизированных ТС взаимо­ связаны и зависят от качества инструментального обеспечения, обусловленного в свою очередь комплексом факторов (рис. 5.12). Надежность инструмента влияет на потери рабочего времени обо­ рудования, простои которого происходят по следующим причинам:

• потеря размерной точности обработки из-за износа, величи­ на которого может превысить величину допуска на обработку;

• поломка инструмента, которая может привести к тяжелым авариям, неисправимому браку и значительному материально­ му ущербу (например, при поломке осевого инструмента в от­ верстии корпусной детали).

Особенно важно обеспечивать надежность инструмента на опе­ рациях, лимитирующих точность и производительность. При этом высокий уровень качества должен быть абсолютно у всех приме­ няемых инструментов и средств технологического оснащения.

Надежность инструмента определяется конструктивными па­ раметрами, методами изготовления и упрочнения, правильным выбором режимов обработки, типом применяемых СОТС, регла­ ментом обслуживания инструмента.

Получим требуемые частоты вращения: ^1» ^2> ^i> •••» ^л*

Основное время при однопроходной обработке определяется

где L — длина пути резания при выполнении технологического перехода.

Получим основное время каждого технологического перехода:

^01» ^02» •••» ^0t> *•*» ^0л*

Допустим, что такт работы АЛ равен т, тогда стойкость инст­ румента в течение смены равна

После подстановки величин t0i получим величину стойкости

Далее целесообразно построить диаграмму стойкости каждо­ го инструмента в календарном исчислении (рис. 5.13). Из диа­ граммы видно, что инструменты 1 и 2 лучше перетачивать или заменять через каждые 360 мин в течении смены, инструменты i и п — через 480 мин.

инструмента

Рис. 5.13. К расчету регламента смены инструмента

Рекомендуемые периоды Тк1 замены или переточки инстру­ мента в течение смены:

Для того чтобы реализовать полученные значения стойкости инструментов в календарном исчислении, следует провести об­ ратный расчет.

Стойкость инструмента при непрерывной работе равна:

После расчета стойкости всех инструментов получим:

Т

•••* 1 ЛП

Определяются новые значения скоростей резания V{, Т^*, V*, ..., V„ по формуле (5.14).

В заключение выполняется расчет основного и оперативного времени (fon = t0+ fB, где tB— вспомогательное время), строится диаграмма загрузки и определяются лимитирующие операции, на которых величина такта т не может быть превышена. На лимити­ рующих операциях следует или применять более прогрессивный инструмент, или же регламент смены инструмента уменьшить на 2 ч. Это позволит увеличить скорости резания и сократить основ­ ное время. Величину стойкости каждого инструмента Ttследует устанавливать с учетом фактического поля рассеяния данного параметра по его наименьшему возможному предельному откло­ нению.

Следует учитывать, что АЛ и даже все производство могут ос­ танавливаться из-за отказов оборудования, не связанных с ин­ струментом. Поэтому в СУ целесообразно использовать счетчики времени фактической работы инструмента и делать прогноз стой­ кости на ближайший период. Состояние инструмента следует постоянно контролировать в процессе работы системами диаг­ ностики, но это требует дополнительных капитальных затрат.

Эффективным методом повышения надежности функциони­ рования инструмента и ТС в целом следует считать повышение качества технологических и производственных процессов (кото­ рые целесообразно сертифицировать), а также соблюдение техно­ логической дисциплины и технических регламентов эксплуата­ ции, обслуживания и ремонта оборудования.

Рассмотрим регламент подналадок инструмента при обработке резанием. Допустимые величины износа режущих инструментов могут достигать величин, значительно превышающих заданные допуски на обработку (см. табл. 5.2). Поэтому за период стойкости

инструмента могут быть произведены несколько подналадок. Величину предельного износа инструмента можно назначать с учетом данных табл. 5.2. Так как при износе качество режу­ щей кромки ухудшается при одновременном увеличении силы резания и давлении на обрабатываемую поверхность примерно в 1,5...2 раза, то можно предположить, что интенсивность изно­ са пропорциональна времени работы инструмента.

Контрольные вопросы

1.Какие требования предъявляются к инструментальным материалам и инструментам автоматизированного производства?

2.Объясните метод планирования эксперимента при исследовании стойкости инструментов.

3.Каковы современные методы повышения стойкости инструмента? 4. В чем состоят преимущества ротационного резания?

5.Какие композиционные покрытия применяют для повышения стой­ кости инструмента?

6.Как влияет стойкость инструмента на производительность?

7.Как определяется регламент смены и подналадки инструмента?

фактической производительности £?ф не совпадает с теоретиче­ ским QT. Оптимальные значения фактической производитель­ ности Яф™ и себестоимости не совпадают (зона е). Поэтому в зоне е следует искать компромисс между производительностью и себестоимостью.

Проанализируем процесс формирования затрат времени при обработке заготовок на станке с ЧПУ (рис. 6.2). Рабочий цикл — это интервал времени между двумя одноименными операциями при бесперебойной работе машины.

Рис. 6.2. Схема обработки вала на ГПМ и элементы затрат времени: ИС — инструментальная система; СУ — система управления; Р — резец; ПР — промышленный робот; tm — пусконаладочный период

Время автоматического рабочего цикла

где fp — время рабочих ходов; tx— время холостых ходов; fB— время вспомогательное.

В теории производительности производительным принято считать только время рабочих ходов *р (участок l2 + h + h )« Од­ нако при обработке металлов резанием производительным фак­ тически является только время формообразования *ф, т.е. время съема металла на участке 1В= /ф (заштриховано). Все остальное