9 Производительность и себестоимость
МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
9.1 Производительность и себестоимость обработки
Производительность и себестоимость обработки заготовок в значительной степени зависят от предъявляемых требований точности и шероховатости обрабатываемой поверхности изготовляемых деталей. Как показывают графики, приведенные на рис. 9.1, уменьшение допусков на обработку и высоты неровностей обработанных поверхностей повышает трудоемкость и себестоимость обработки приблизительно по закону гиперболы. Это объясняется тем, что возрастает основное время в связи с появлением дополнительных ходов и снижением режимов резания; увеличивается вспомогательное время, связанное с контрольными операциями, установкой, выверкой положения заготовки на станке, установкой режущего инструмента на размер (при работе по методу пробных ходов); применяются более сложные и точные, а следовательно, и более дорогие станки; возрастают затраты на режущий инструмент и в ряде случаев применяются более дорогие способы обработки.
Диаграммы на рис.9.2) показывают, что при повышении точности обработки стальных валиков диаметром 10—18 мм на токарно-револьверных станках с 11-го до 7-го квалитетов фактически суммарные затраты времени на обработку, установку резца на размер и на измерение заготовок возрастают в три раза. При этом особенно резко увеличиваются затраты времени на контроль заготовки. Так, например, если при повышении точности обработки с 10-го до 7-го квалитета машинное время и время установки резца на размер увеличиваются почти в два раза, то время на контрольные операции возрастает в семь раз. Кроме того, в процессе точной обработки появляется брак, затраты на который составляют 2 % общей стоимости обработки заготовок при обработке по 8-му квалитету и 17 % стоимости при обработке по 7-му квалитету. При дальнейшем повышении точности обработки до 6-го квалитета затраты на брак достигают 32 % стоимости обработки заготовок,
Заданная чертежом точность обработки и требуемая шероховатость поверхности могут быть достигнуты при использовании различных видов обработки, разных станков, инструментов и приспособлений. Та, например, отверстие 9-го квалитета точности с Rz = 6,3 мкм может быть получено в стальной заготовке путем обычного растачивания быстрорежущими и твердосплавными резцами, развертывания, протягивания и прошивания, алмазного растачивания, шлифования, хонингования и раскатывания роликами или шариками.
К основным и наиболее объективным критериям целесообразности выбора наиболее подходящего для данных конкретных условий варианта обработки относятся его производительность и экономичность.
Штучно-калькуляционное
время
1,1
35
30
0,9
Технологическая
себестоимость
0,7
25
20
0,5
15
0,3
10
5
0,1
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
Допуск
на обработку, мкм
Рис. 9.1. Зависимость трудоемкости и себестоимости от точности и
шероховатости
поверхности
К в а л и т е т ы
Рис. 9.2. Зависимость трудоемкости от требуемой точности
Экономичность механической обработки зависит не только от применяемых методов обработки и станков Она изменяется в зависимости от применяемых режимов резания.
На рис. 9.3. показано, что с увеличением скорости резания экономичность обработки сначала снижаются, а затем, перейдя через некоторое минимальное значение V0с и V0т, возрастают (в связи с увеличением износа режущего инструмента и затрат времени на его замену). При этом важно отметить, что оптимальные скорости резания, соответствующие минимальным затратам времени Тmin и минимальной себестоимости Сmin не совпадают. Скорость резания , оптимальная по себестоимости, всегда меньше оптимальной скорости по производительности. Чем дешевле режущий инструмент и меньше доля затрат на него в общей себестоимости обработки, тем выше оптимальная скорость резания по себестоимости обработки и тем ближе она подходит к оптимальной скорости резания по производительности.
Рис. 9.3. Зависимость трудоемкости и себестоимости от
скорости резания
Выбор скорости резания по наибольшей производительности или по минимальным затратам осуществляется для каждого конкретного случая с учетом сложившейся обстановки (степень срочности заказа, степень загрузки данного станка, возможности инструментального цеха по выполнению повышенного расхода инструмента и т. д. В любом случае скорость резания не должна выходить за пределы оптимальных скоростей по производительности и себестоимости.
Сопоставление эффективности технологических вариантов по критериям производительности и себестоимости может привести в отдельных случаях к различным выводам. Так, например, при сопоставлении растачивания отверстия диаметром 30х40 мм по 7-му квалитету с шероховатостью Rz = 6,3 мкм в стальных заготовках быстрорежущим резцом Р18 на токарном станке 1К62 и протягивания в серийном производстве получены приведенные ниже данные.
Технологическая себестоимость, руб.:
при протягивании …………………….. 0,11
при растачивании ……………………… 0,11
Трудоемкость (штучно-калькуляционное время, мин)
при протягивании ……………………... 1,06
при растачивании ……………………… 3,63
Приведенный пример показывает, что при сопоставлении эффективности технологических процессов не следует ограничиваться определением только себестоимости обработки, а иногда требуется подсчитать как себестоимость, так и трудоемкость обработки.
В ответственных случаях определения экономической эффективности технологических процессов необходимо вести расчет по двум ее основным критериям: производительности (или трудоемкости), выраженной штучно-калькуляционным временем, и себестоимости, представленной в виде технологической себестоимости. Если по сравниваемым вариантам технологических процессов затраты на режущий инструмент различаются незначительно, можно ограничиться сопоставлением эффективности только по одному из указанных критериев экономичности. Если один из сравниваемых вариантов связан с применением дорогостоящего оборудования или специальной технологической оснастки, анализ экономичности технологических процессов следует дополнить расчетом приведенных затрат.
Экономическая эффективность технологических процессов в большой степени зависит от масштабов годового выпуска изделий и размеров партии заготовок, запускаемых в производство. Приобретение высокопроизводительных, но дорогостоящих многошпиндельных автоматов и полуавтоматов окупается только при достаточно больших программах выпуска изделий. С другой стороны структура и общая сумма затрат по эксплуатации станков различного типа существенно различаются (рис. 9.4).
Рис. 9.4. Зависимость составляющих затрат себестоимости от вида оборудования и
количества выпускаемой продукции: 1 – затраты на заработную плату; 2 – затраты
на амортизацию; 3 – затраты на освоение станка; 4 – затраты на материалы
На рис. 9.4 приведена зависимость составляющих затрат себестоимости от вида оборудования, а также от количества выпускаемой продукции. При использовании простых и дешевых токарных и револьверных станков основная часть себестоимости обработки состоит из заработной платы, достигая 80-90 %.При переходе к высокопроизводительным автоматам доля заработной платы в общей себестоимости снижается до 55 % для одношпиндельных и до 20 % для шестишпиндельных автоматов. Соответственно увеличивается доля затрат на амортизацию (до 35 %) и освоение (до 20 %) станка. Повышенные эксплуатационные расходы окупаются за счет высокой производительности станка при достаточно большом выпуске изделий.
Большое влияние видов и режимов обработки, применяемых станков и технологической оснастки на экономичность изготовления деталей, а также зависимость экономичности технологических процессов от размеров партий обрабатываемых заготовок делают актуальной проблему оценки экономической эффективности технологических процессов. Правильное и своевременное определение экономической эффективности создания и применения новой техники и технологии производства в значительной степени определяет направление и темпы дальнейшего технического прогресса машиностроения.
На современном этапе развития технологии машиностроения как науки учение об экономичности технологических процессов становится неотъемлемой частью, равнозначной таким ее разделам, как учение о точности и производительности.