Методика написания технологического процесса с учетом потери точности для многофункционального оборудования Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 6219 С. С. АНИЩЕНКО

А. Ю. ПОПОВ

Омский государственный технический университет

МЕТОДИКА НАПИСАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА С УЧЕТОМ ПОТЕРИ ТОЧНОСТИ ДЛЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ_

Предлагается новая концепция эксплуатации оборудования, которая заключается в том, что при написании технологического процесса будет рассматриваться ряд требований, которые будут полезны каждому технологу, при внедрении детали на многофункциональный станок.

Установлено, что при таком методе новые станки сохраняют высокую точность обработки значительно дольше.

Ключевые слова: многофункциональное современное оборудование, точность.

Главное требование к металлообрабатывающим станкам — многофункциональность и универсальность. Эффективность работы машиностроительного предприятия во многом зависит от способности быстрой переналадки оборудования с одного вида деталей на другой. Многоцелевые станки с ЧПУ (обрабатывающие центры) являются универсальным оборудованием и делятся на две группы: токарно-сверлильно-фрезерно-расточные, предназначенные для обработки заготовок деталей типа тел вращения (компоновки таких станков аналогичны компоновкам традиционных токарных станков с ЧПУ); фрезерно-сверлильно-расточные, предназначенные для обработки деталей сложной геометрической формы (компоновки этих станков схожи компоновкам фрезерных станков с ЧПУ) [1].

В настоящее время многофункциональные станки широко используются в самых разных отраслях производства. Закупка станков для предприятий осуществляется за счет средств, выделяемых в основном по государственным программам. Новейшие станки рассчитаны на срок эксплуатации 4 — 5 лет. За этот промежуток времени они теряют свою точность и их обычно продают на фирму изготовитель за половину стоимости для капитального ремонта и последующей продажи на рынке. Предприятие покупает новый станок, и цикл повторяется. Вызывает сомнение, что за 4 года отечественные предприятия смогут выйти на режим самоокупаемости, с возможностью приобретения оборудования за собственные средства. При нормальном развитии производства на это уйдет 6 — 8 лет. И задача состоит в том, чтобы за это время сохранить точность дорогостоящего оборудования. Однако одной из главных причин неэффективного использования новейшего оборудования является оценка экономических показателей производства только по трудоемкости, т.е. зарплате и стремлению загрузить новые станки в две-три смены любой номенклатурой и выполнять на них черновые и чистовые операции [2, с. 137].

Целью исследования является разработка методики разработки технологического процесса с учетом потери точности для нового, приобретенного, многофункционального оборудования.

Предлагается иная концепция эксплуатации оборудования, которая заключается в том, что при разработке технологического процесса рассматривается ряд требований, на которые должен опираться технолог перед тем как внедрить деталь на многофункциональный станок. Методика разрабатывалась на примере эксплуатации токарно-фрезер-ного станка БР-280 (рис. 1). Станок предназначен для производства сложных деталей с высокой точностью обработки. На станке возможно выполнять все стандартные виды обработки, включая обработку неротационных и сложных по форме деталей, деталей фланцевой формы и деталей из прутка. Обработка деталей с двух сторон возможна благодаря левому и правому шпинделю и специальной инструментальной головке, способной обрабатывать деталь в том числе и приводным инструментом по всей рабочей зоне в обоих шпинделях.

Очевидно, что необходимо разделить операции. Основной (до 80 — 90%) припуск необходимо удалять на универсальных или устаревших станках с ЧПУ, а чистовые операции выполнять на новых

Рис. 1.Токарно-фрезерныйстанок8Р-280

программных станках с целью сохранения их точности. Комплексную оценку экономической целесообразности необходимо провести по стоимости станко-часа, в котором учитывается реальная, а не директивная амортизация, включая потерю стойкости. Это позволит определить экономическую целесообразность применения нового оборудования [3].

1. Расчет станко-часа работы станка [4].

Ст. ч = (А + (Зп х Нр) )х 1,1; где, А — амортизация станка в час, Зп — заработная плата рабочих,

Нр — накладные расходы. Приняты в размере 3,5, или 350 %.

1,1 — коэффициент, принятый 10 % от общего количества на все несущественные факторы (электроэнергия, площадь здпимаемого станка ит.д).

2. Расчет станко-часа универсального или устаревшего станка с ЧПУ:

А= 0 руб.месячная Зп = 25000р.

3.Расчетчасовой уп:

25000 / 22 дня а 8 часов = 1Л2 рубля в рае.

Ст. ч универсального или устаревшего станка с ЧПУ = (0 + (142 х 3,5)) х 1,1 = 546,7 руб.

4. Расче8 аа8имости /оанко-часа станка БР-280:

Станок Бр-280 приобретен за 15000000 руб. Срок

амораизации раеаао роооаоляет 5 лео.

Са.ч = (1-5 + (099 х 3,5)) а 1,1 =р1ЬЬЗа Дубля, гаа

3000000/4800= 625 рублей— амортизация станка л од-1

ЗРЛ/ОДИ — годовая амортизация; 400 нормо-ча-сов — месьчная трудоемкость, 4800 — годовая тру-ооем/оооь.

35000/2Л хе = 1аДрублей в час.

Р220 — клличеьтволой очих дней в месяц;

8 — /оеирества часов в смену;

35000 — месячная заработная плата оператора.

Методика разработкитехнологическогопро-цесса, с учзкчм забери точооепи,для многофунк-цсонаиьногк аоакбдаоaнио, П]эи те^ообработке на повеллрсеьд длеомо обрро^еся оддаина, иска-жеьрля формо и бвз^едо—недет/ео происаалра по небольшим ооттам, рооо^ю мд/°о деформарюваве-ся ха смащааь псте>жедио деи оаготовки в п]Ю]о^схо обработки. Погрешность установки заготовки мож-ло рлеьвотатьпо фоамеле:

Е,,

-ЕЕ,

+ Е2 + Еп

Еп

= л/еЕ

+ ЕЕ + ЕЕ

где Еб — погрешностьбазирования; ЕЗ — погреш-ностл зaкpeпяоно:ь: Е — погртшдпсть положения заготовки.

где ЕУС — погрешность вызванная неточностью из-готовленияисборки установочных элементовпри-способления; ЕИ — погрешность, вызванная износом установочныхэлементовприспособления; ЕС — по-грешностьустановкиприспособлениянастанке [5]. Окалина и дефектный слой, по сути, являются абразивом ивыводятиз строядорогую оснастку. Необходимо очищать поверхности детали после термообработки по причине того, что окалина, в процессе обработки, попадает на направляющие станка (толщина окалины составляет 0,5 — 0,8 мм). В результате происходит быстрый износ направляющих и, в конечном счете, на обрабатываемых деталях появляется дробление или отсутствие требуемой по техническим требованиям чертежа шероховатости заданной поверхности. Неточные заготовки с дефектным слоем должны обрабатываться дешевым ин-

Рис. 2. Токарная операция

струментом на режимах, принятых для обработки в 1970— 1980-х годах (большая глубина резания при малой скорости). В настоящее время не установлены виды твердого сплава, которые бы эффективно работали по окалине и на удар. Следовательно, обработка таких заготовок на новых станках и устаревших программных или универсальных, будет занимать одинаковое время. Учитывая стоимость станко-часа устаревшего оборудования примерно в 3 раза меньше стоимости станко-часа нового оборудования, использовать для обработки таких деталей, выгоднее универсальные или устаревшие программные станки.

При внедрении новой детали должна учитываться массазаготовки (детали), которая будет обрабатываться на станке. Она не должна превышать допустимую, т.к увеличивается нагрузка на шпиндель, следовательно, увеличивается его износ, что ведет к дроблению, отсутствию требуемой шероховатости, потереточности обработки и поломке станка. Необходима балансировка приспособлений при обработке на станке для отсутствия дисбаланса. Необходимо минимизировать «обработку с ударом», снижая подачу и глубину резания. Обработка с ударом — это обработка, при которой в силу геометрических особенностей заготовки процесс резания прерыва-етсяи возобновляется в течение цикла обработки. Основной проблемой при обработке с ударом является выкрашивание режущей части, вследствие чего стойкость инструмента оставляет желать лучшего, так же негативное влияние оказывается на подшипники шпинделя станка [6].

На многофункциональных станках необходи-моиспользовать комплексную обработку. Для эффективного использования новейшего оборудования необходима загрузка, только свойственной номенклатурой для данного станка. Детали, которые переводятся на станок, должны быть правильной формы с точностью в пределах 0,1 мм и с шероховатостью поверхности не ниже ,25. Нет необходимости переводить на новые станки детали со свободными размерами (по 5, 7 классу точности), так как их изготовить может большое количество исполнителей, а на новом оборудовании необходимо изготавливать только сложные по форме детали. В качестве примера рассматривается изготовление детали «обойма».

Вариант 1. Токарная операция на станке с ЧПУ Ые1-400. Трудоемкость изготовления составляет

Ш2

6Н11

Ш

Рис. 3. Фрезерная операция

10 минут. Станко-час = 1000 рублей (рис. 2). Фрезерная операция на универсальном фрезерном станке. Трудоемкость — 8 минут. Станко-час = 500 рублей (рис. 3).

Вариант 2. Изготовление детали на токарно-фре-зерном станке БР-280. Трудоемкость изготовления детали — 9 минут. Станко-час = 1453 р.

Экономическая эффективность изготовления детали по варианту 1.

Ээ 1: 0,167*1000 + 0,133*500 = 233,5 р.

Экономическая эффективность изготовления детали по варианту 2.

Э.э 2: 0,15 *1453= 218 р.

Вывод: деталь «обойма» выгоднее изготавливать на токарно-фрезерном станке 8Р-280, так как затрачивается меньше времени на изготовление и более низмзя сооимость мзеали.

Актуальным вопросом является определение оп-онмальной величиаыпартии деталей. Следует заметить, что при наличии в цехе нового многофункци-оетльного оОорултьаниг, идя максимальноэффек" тивного использования, необходимо его загрузить как можнь Яойш^м^я парлиями деталей. Чем: Зо;н-ше партия деталей, тем быстрее окупится приобре-ление еаанка.

Расчет минимального размера партии деталей. Когда для обработки деталей применяется оборудование, требующее значительного времени на пе-Яемаьадку, яредлтьначенофа мин подготовительно-заключительного времени. В данном случае для обрабмзар летааеНиминкмальныйразеер партии определяется по формуле: пшт= 1пз Л*аоб, где 1;пз — подготовительно-заключительное время, мин; t — норма штучного времени (с учетом вывполне-ния норм), мин; аоб — допустимые потери времени на переналадку оборудования, доли еденицы.

5. п шт= 60/ 0,15*1= 400 шт.

Расчет периодичности запуска-выпуска партии деталей. Периодичность запуска — выпуска партии деталей определяется по формуле: Язв = пппп: Исрд, Язв = 400 2,27 = 176 дн,

где Исрд — среднедневная потребность в деталях. Последняя рассчитывается по формуле [7]:

6. Исрд = Им : Др = 50:22 = 2,27 шт. где Им — месячный выпуск изделий, шт.;

Др — число рабочих дней в месяце.

Расчет оптимального размера партии деталей. Оптимальный размер партии деталей определяется по формуле:

7. пн = Язв * Исрд= 176*2,27= 400 шт.

Вывод. Технологический процесс целесообразно

составлять по разработанной методике для максимального сохранения точности новейшего покупного оборудования, минимизации затрат на производство и сокращении себестоимости изделий. В цехе, где проводились исследования на соответствие методики, не выявлено технологических проблем.

Библиографический список

1.М ногоцелевые станки (обрабатывающие центры) [Электронный ресурс]. — Режим доступа : Ьйр://чпу— станки.рф/ index.php?route = information/information&information_id = 8 (дата обращения: 23.05.2014).

2. Анищенко, С. С. Методика определения рационального состава оборудования / С. С. Анищенко, А. Ю. Попов // Омский научный вестник. — 2013. — № 2 (120). — С. 137-140.

3. Многооперационный токарный двухшпиндельный станок ЭР-280 8У,81БМБК8 [Электронный ресурс]. — Режим доступа : http://www.oao-tmz.ru/node/117 (дата обращения: 22.05.2014).

4. Расчет станко-часа [Электронный ресурс]. — Режим доступа : http://compass-r.ru/st-2-05-14.htm (дата обращения: 10.03.2014).

5. Базирование. Основные формулы для расчета погрешностей базирования и закрепления заготовки [Электронный ресуес]. — Режим досолю tehkd.ru/tehn_ articles/7_form_baz.html (дата обращения: 10.05.2014).

6. Точеоиес ударом[Нлелтрннлый реьурс]. — Режим доступа : http://tochmeh.ru/info/tochud.php (дата обращения: 23.05.2014).

7. Межцеховое оперативное планирование [Электронный оесурс]. — Режим доступа: http://www.bestreferat.ru/ referat-260540.html (дата обращения: 03.06.2014).

АНИЩЛНКОНтзнудлею Сергеевич, аспирант кафедры «Технология машиностроения» Омского государственного технического университета (ОмГТУ); старший мастер цеха 8 ПО «ПОЛЕТ». Адрес для переписки: stanislav.anischenko@yandex. га

ПОПОВ Андрей Юрьевич, доктор технических наук, профессор (Россия), заведующий кафедрой «Металлорежущие станки и инструменты» ОмГТУ. Адрес для переписки: popov_a_u@list.ru

Статья поступила в редакцию 05.06.2014 г. © С. С. Анищенко, А. Ю. Попов