Повышение надежности и производительности технологических процессов

АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА

М.С.Уколов, К.А.Батышев

Производительность и надежность – важнейшие показатели, объективно отражающие технический уровень средств автоматизации и производства в целом. Производительность определяется как количество годной продукции, выдаваемой в единицу времени:

. (1)

Основу технологических систем (ТС) автоматизированного производства составляют станки с ЧПУ. Для точного расчета и оценки производительности необходимо исследовать все составляющие потерь времени в условиях автоматизированного производства (рис. 1).

Рисунок 1. Обобщенная модель обработки заготовок на станках с ЧПУ; ИС – инструментальная система; СУ – система управления; Р – резец;

ПР – промышленный робот; – пуско-наладочный период.

Автоматический рабочий цикл – это интервал времени между двумя одноименными операциями при бесперебойной работе машины:

(2)

где и – время рабочих и холостых ходов; – время вспомогательное.

Величина – время движения резца к заготовке на ускоренной подаче на участкеl₁. Величина – время отвода резца от детали в «нулевую» точку на ускоренной подаче (участкии). Таким образом, с учетом составляющих,ивремя холостых ходов равно:

. (3)

Вспомогательное время цикла: , (4)

где – время загрузки (установки) заготовки в патрон;

–время разгрузки детали со станка (может быть частично совмещено).

Используя формулы (1- 4), получим формулу для расчета штучного времени изготовления одной детали с учетом всех составляющих потерь ТС:

(5)

где – время пуско-наладочное (подготовительно-заключительное), включающее составляющую(время на подготовку станка к работе, осмотр и прогрев станка, настройка, проверка УП) и составляющую(затраты времени инструментальной системы – кодирование инструмента, наладка вне станка, подача к станку, установка на станке);n – количество деталей в партии.

В теории производительности принято считать производительным время рабочих ходов (участок). Однако при обработке металлов резанием производительным фактически является только времяформообразования , т.е. время съёма металла на участке . Анализ модели и формулы ( 5) подтверждает, что из десяти составляющих только одна является производительной (теоретически) – это . Поэтому общепринятое правило «считать производительным время рабочих ходов» – не совсем корректно.

Любая эксплуатируемая ТС может находиться в двух состояниях:

1. Состояние бесперебойной работы, когда выдается годная продукция – период .

2. Состояние, когда по различным причинам не выдается годная продукция.

Этот период равен суммарной длительности всех видов простоев .

Таким образом, общий фонд времени механической обработки заготовок:

(6)

Все составляющие периода можно разбить на пять групп

(см. рис. 1):

1. Время процесса формообразования , т.е. время снятия стружки – «полезное время».

2. Время – движение резца на рабочей подаче до и после процесса формообразования «потерянное время».

3. Время холостых ходов (подвод и отвод режущего инструмента) – «потерянное время».

4. Время выполнения вспомогательных операций (установка заготовки в приспособление, зажим-разжим заготовки, снятие заготовки) – «потерянное время».

5. Время пуско-наладочное – «потерянное время».

Общий период простоев можно разделить натри вида (рис. 2):

Рисунок 2. Виды простоев и затрат времени автоматизированного оборудования.

1. Собственные простои (время ).

2. Организационно-технические простои (время ).

3. Простои из-за переналадки ().

К собственным простоям относятся:

простои из-за оборудования (причины – отказы, остановы, устранение неисправностей, настройка механизмов, отладка УП);

простои из-за оснастки (причины – поломка деталей, неисправности гидро-пневмосистемы, вибрации, износ, снижение усилий зажима, потеря точности приспособлений);

простои из-за инструмента (причины – поломка, сколы, предельный износ, затупление, потеря точности, вибрации, смена, подналадка); простои из-за брака (время, когда производится бракованная продукция, считается простоем). Брак – индикатор и интегрированный показатель низкой надёжности ТС.

Простои по организационно-техническим причинам не связаны непосредственно с состоянием и уровнем надежности оборудованияТС. Они определяются в основном «человеческим фактором»: несвоевременные

приход или уход рабочего; несвоевременные пуск или останов станка; отсутствие электроэнергии, заготовок, инструмента, УП; неправильные действия работающих; уборка, осмотр, регламентные функции.

К простоям из-за переналадки оборудования для изготовления деталей другого типоразмера относятся: замена приспособлений и инструмента;

подготовка УП и обработка пробных деталей; корректировка УП. Суммарное время простоев:

(7)

В общем фонде времени простоев собственные простоиявляются превалирующими и обусловлены общим техническим уровнем оборудованияТС и уровнем его надежности.