Области применения металлорежущего оборудования.
Классификация станков по технологическому назначению.
Возможности металлорежущего станка:
По обработке той или иной номенклатуры деталей связано с выбранным методом обработки, с движением формообразования, а также его степенью концентрации на одном станке различных технологических операций. Характер обрабатываемой поверхности заготовки оказывает влияние на принцип работы и компоновку станка Dr – главное движение резания; Ds (Ds1, Ds2) – движение подач
.
Обработка одним инструментом привела к созданию простых универсальных станков. К таким станкам относятся токарные, расточные, строгальные и долбежные станки.
Применение многолезвийного инструмента позволяет увеличить производительность, однако требует от станка повышенной точности конструкции, которая может воспринимать статические и динамические нагрузки.
Абразивный инструмент (шлифовальные круги) применяют для финишной обработки детали. К таким станкам относятся шлифовальные, хонинговальные и притирочные станки.
Многоинструментальная обработка на однопозиционном станке (когда в данный момент времени обрабатывается одна деталь):
Последовательный вид обработки – различный инструмент входит в рабочую позицию станка, передаваясь из инструментальной позиции с помощью манипулятора (револьверные станки, многоцелевые станки с инструментальными магазинами).
Параллельная – одновременно обрабатывается несколько поверхностей обработки с помощью инструмента, установленного в суппорте или инструментальных головках (токарные многорезцовые станки, карусельные станки, агрегатные станки с многошпиндельными головками, координатно-расточные станки с инструментальными головками).
Параллельно-последовательная обработка – возможна только при наличии на станке двух револьверных головок или одной револьверной головки и поперечного суппорта (токарно-револьверные станки).
Наибольшая концентрация операций достигается в многопозиционных станках при одновременной обработке на одном станке несколько заготовок.
В многопозиционных станках последовательного действия заготовка устанавливается в загрузочную позицию, последовательно переходит через все рабочие позиции. Станки для подобного вида имеют поворотные станки или шпиндельные блоки, которые могут поворачиваться и перемещать заготовку из одной позиции в другие (многошпиндельные прутковые токарные автоматы, агрегатные станки с поворотными столами).
В многопозиционных станках параллельного действия в каждой позиции осуществляется одна и та же операция. Такой метод обработки применяется при простых технологических процессах, но с высокими требованиями к производительности (плоскошлифовальные станки с вращающимся столом, роторные станки).
Параллельно-последовательная многопозиционная обработка – роторно- конвейерная линия, состоящая из отдельных рабочих роторов, в каждом из которых осуществляется одна своя технологическая операция.
Лекция №3
Требования к инструментальным системам.
В неавтоматизированном производстве механизировано только рабочее движение инструмента. Установка, настройка и замена инструмента, а также контроль за его состоянием осуществляется оператором или наладчиком.
Автоматизация процесса обработки может быть достигнута только при применении только специальных систем, обладающих всеми элементами, необходимыми для механизации процесса, связанных с эксплуатацией инструмента, таких как установка, настройка на размер детали, подналадка после износа, замена инструмента по достижении износа, замена инструмента в связи с его поломкой.
Кроме того должно быть обеспечено снижение себестоимости операций изготовления деталей с учетом более высокой стоимости оборудования.
Себестоимость операции выражает в денежной форме часть издержек производства, включающую затраты на средства труда и заработную плату.
Q=tpE+tвE+tпрE+Qин+Qп
Q – полная себестоимость операции изготовления детали, коп.;
tp – продолжительность рабочего хода и дополнительных движений, зависящих от режима резания, коп.;
Е – себестоимость станко-минуты, коп.;
tв – продолжительность вспомогательной работы, включающее время рабочего хода и независящая от режима резания, мин.;
tпр – продолжительность внеплановых простоев, вызванных случайным выходом инструмента из строя или другими причинами, зависящей от инструментальной оснастки, мин.;
Qин – плановые затраты, связанные с износом инструмента, коп.;
Qп – прочие затраты на деталь, независящие от темпа операции, коп..
Себестоимость станко-минуты (Е) учитываются средства труда и заработную плату. Данные затраты являются постоянными во времени и не зависят от типа операции.
Переменная доля себестоимости, зависящая от инструментальной оснастки.
Qпер
= 
, где
П1 — плановые потери времени работы станка на установку и замену инструмента, мин;
П2 — плановые потери времени работы станка на наладку, подналадку или размерное регулирование инструмента, мин;
ЕИ — заработная плата наладчика за одну минуту, грн.;
SИ — затраты на амортизацию и заточку инструмента на период его работы без замены, т. е. за период стойкости, грн.;
ТП=Т/λ — продолжительность работы инструмента без замены, мин; Т — стойкость инструмента по принятому критерию затупления, мин;
λ — отношение длительности резания к длительности рабочего хода.
Постоянная доля себестоимости зависит от конструкции механизмов станка и учитывает время вспомогательных ходов, время на установку и замену заготовок и т. д. Для снижения потерь времени, необходимо увеличение скорости вспомогательных ходов и сокращение времени на установку, закрепление и снятие детали: Qв = tвE .
Доля себестоимости, связанная с простоями оборудования: Qпр=tпрE, частично зависит от инструментальной оснастки, а также со случайным выходом инструмента из строя.
В автоматизированном производстве оборудование должно работать со скоростью резания, обеспечивающей минимальную величину полной себестоимости обработки (Q) или ее переменной доли (Qпер).
Из формулы для определения Qпер следует, что переменная доля себестоимости зависит от режима резания, потерь времени на установку и замену инструмента, потерь времени на наладку инструмента на размер обрабатываемой детали, стоимости инструмента за период его стойкости и от самой стойкости инструмента.
Зависимость составляющих себестоимости операции от скорости резания
1–стоимость машинного времени обработки;
2–затраты на инструмент, его замену и наладку;
3–непроизводительные затраты, учитывающие постоянную долю себестоимости;
4–суммарная кривая.
Из графика видно, что зависимость переменной доли себестоимости (4) имеет минимум при экономической скорости резания (Vэк), обеспечивающей минимальную себестоимость операции.
Vэк
= V(
)m,
где
V – нормативная скорость резания;
T – нормативная стойкость резания;
ТЭК – экономическая стойкость:
m – показатель стоимости.
Tэк
= 
Для многоинструментальных наладок экономическую стойкость увеличивают согласно следующей формуле:
Tэк.м = kтTэк, где kт – коэффициент увеличения стоимости инструмента.
kт
= 
,
где N
– количество инструментов в наладке.
Из приведенных выше формул следует снизить себестоимость операции можно созданием инструментальной оснастки, обеспечивающей Vэк , а так же устройств, обеспечивающих снижение простоев оборудования, вызванных случайными поломками оборудования в результате формирования стружки.
Инструментальная система, обеспечивающая повышение экономической скорости резания.
На основании анализа затрат, связанных с эксплуатацией режущего инструмента, разработана классификация инструментальной оснастки, обеспечивающая возможность повышения Vэк .
Устройства, обеспечивающие снижение простоев оборудования п вине инструмента.
Осуществление полной автоматизации обработки деталей резанием невозможно без информации состояния об режущих кромках инструмента.
Информация о характере стружки.
Устройство, обеспечивающее снижение простоев оборудования по вине инструмента на автоматических линиях и станках с ЧПУ применяют относительно редко. Эти устройства применяют главным образом для мелкоразмерного инструмента или для инструментов, работа которых протекает с интенсивным износом. Для ГПС применение данных устройств обязательно, иначе не может быть обеспечена их непрерывная работа в течение длительного времени.
Лекция №4