CC BY
98
УДК 621.9-114
И. Л. Волчкевич, канд. техн. наук, доц., (499)2636468, vil@bmstu.ru (Россия, Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана)
МИНИМИЗАЦИЯ ВРЕМЕН ОТЛАДОК СТАНКОВ С ЧПУ В УСЛОВИЯХ МНОГОНОМЕНКЛАТУРНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Приведены данные производственных исследований, доказывающие актуальность проблемы снижения доли времени, затрачиваемого на наладочные процессы при использовании станков с ЧПУ в условиях многономенклатурного, часто переналаживаемого производства. Показаны причины существенных затрат времени на первичные отладки. Предложены пути уменьшения времени отладочных процессов.
Ключевые слова: машиностроение, станки с ЧПУ, работоспособность, наладка, использование оборудования.
Опыт использования станков с ЧПУ в условиях многономенклатурного, часто переналаживаемого производства показывает, что существенная доля фонда времени работы оборудования приходится на процессы отладок и переналадок. Типичный пример распределения затрат времени токарного станка с ЧПУ в подобных условиях приведен на рис. 1.
Рис. 1. Распределение действительного фонда времени токарного станка с ЧПУ
Ситуация, когда оборудование с ЧПУ тратит на выпуск продукции не более 25...40 % действительного фонда времени своей работы, имеет объективные причины, но является совершенно недопустимой. Высокие
16
затраты, связанные с использованием, как капитальных, так и эксплуатационных типов оборудования, требуют решения задачи повышения фактической работоспособности. Различные пути решения данной задачи могут быть предложены как на этапе эксплуатации технологических комплексов (ТК) из станков с ЧПУ, так и при их проектировании.
Как видно из рис. 1, один из главных путей повышения эффективности использования оборудования с ЧПУ — снижение времени, затрачиваемого на наладочные процессы - рассмотрен подробнее в связи с высокой долей затрат времени на наладки в общем фонде времени работы оборудования и малой изученности специфики наладочных процессов станков с ЧПУ.
Возможны два способа снижения затрат времени, на процессы наладки:
- сокращение количества первичных отладок и возвратных переналадок в рамках планируемого периода работы ТК;
- сокращение длительности единичных отладок и переналадок.
Количество первичных отладок может быть уменьшено применением известных принципов преемственности конструкций. Количество возвратных переналадок с точки зрения необходимого количества оборудования и степени его фактического использования должно быть минимальным. Эту минимизацию необходимо учитывать при составлении планов работы ТК на рассматриваемый календарный период. Однако для данного параметра существуют и другие определяющие факторы, такие, как график поставок или потребности сборки.
Длительности единичных возвратных переналадок в основном определяются затратами времени на установку и настройку приспособлений и инструментов. Эти затраты не зависят от качества технологической подготовки производства и не могут быть существенно уменьшены.
Длительности единичных первичных отладок от качества технологической подготовки производства зависят напрямую и в наибольшей степени. Как показали проведенные исследования, во время отладочных процессов существуют организационные простои, связанные с отсутствием наладчиков, технологов, необходимых инструментов или заготовок, а также с ожиданием контроля пробных деталей. Однако данные простои, как и время, затрачиваемое на установку и настройку приспособлений и инструментов, не составляют большой доли временных затрат.
Основные затраты времени в рамках первичных отладок - это время написания и коррекции программ, а также время изготовления пробных деталей.
На рис. 2 представлено распределение по категориям затрат времени на первичную отладку деталей в рамках участка токарных станков с ЧПУ. Как видно из рис. 2, обработка деталей по программе и контроль в сумме занимают немногим более 30 % суммарного времени, затрачиваемо-
го на отладочные процессы, в то время как более 60 % - на обсуждение наладки, написание и коррекцию программы.
Рис. 2. Соотношение по категориям затрат времени наладочных процессов участка токарных станков с ЧПУ по данным производственных исследований
Первый из возможных путей сокращения времени отладочных процессов - создание универсальных наладок на группы деталей. Данная идея, которая легла в основу науки о групповых технологиях, в свое время не получила широкого внедрения в производство. Основной причиной этому явилась сложность необходимой оснастки. В настоящее время идею можно реализовать, создавая универсальные инструментальные наладки. В первую очередь универсальная инструментальная наладка позволит существенно сократить время возвратных переналадок, а при должной организации ТПП — и первичных отладок.
Подобная работа в настоящий момент выполнена в отношении листовой штамповки, где доказано, что большинство необходимых технологических воздействий может быть осуществлено ограниченным комплектом инструментов (порядка 30), включая 2-3 инструмента «нестандартных», например, клеймо с логотипом предприятия. Это позволило использовать оборудование данных типов практически в качестве «принтеров», которые автоматически формируют управляющую программу, имея в качестве исходных данных только конструкторскую документацию.
Применительно к механообработке создание универсальных инструментальных наладок представляет собой задачу гораздо более сложную по причинам очевидным. Тем не менее, емкость инструментальных магазинов современных станков с ЧПУ, достигающая сотен инструментов, позволяет начать разработку идеи универсальной инструментальной наладки на группу деталей, обрабатываемых на конкретном станке.
К примеру, для обработки отверстий вместо использования отдельного сверла для каждого из диаметров можно разбить весь диапазон требуемых диаметров на группы, в рамках каждой из которых отверстие минимального диаметра получать сверлением, а остальные - сверлением с последующим растачиванием. При обработке внутренних резьб данную идею можно реализовать переходом от нарезания метчиком к резьбофре-зерованию. Сократив таким образом номенклатуру необходимых инструментов, возможно даже с учетом неизбежного возрастания основных времен существенно сократить времена возвратных переналадок.
Еще одним путем сокращения данных времен является введение в конструкцию деталей специальных унифицированных базирующих элементов, которые позволяют не менять приспособления при наладках внутри группы деталей, закрепленных за конкретным станком.
Но, вероятно, главный путь - уменьшение необходимого количества пробных деталей. На рис. 3 приведена гистограмма распределения количества деталей, списанных при отладке, полученная на одном из ведущих предприятий машиностроения.
Рис. 3. Частота повторения количества деталей, списанных
при отладке
Из рис. 3 видно, что среднее количество списанных деталей превышает три, а максимальное - более десяти.
Каждая списанная деталь требовала времени на свое изготовление, контроль, а в дальнейшем — коррекцию программы с неизбежными обсуждениями. Причиной списания - отказа в приемке данной детали с разрешением изготавливать партию практически всегда является несоответствие полученных параметров качества допускам, т. е., брак. Одна из главных причин получения брака при отладке деталей — отсутствие достоверной методики прогнозирования параметров качества на стадии технологической подготовки производства.
Проведенный на ряде машиностроительных предприятий опрос технологов, в том числе цеховых и работников ОГТ, а также руководителей технологических служб, показал (таблица), что ни один из опрошенных ни разу не использовал в своей профессиональной деятельности расчеты ожидаемой точности механической обработки.
Экспертные оценки частоты использования технологических расчетов на машиностроительных предприятиях
Технологические расчеты Варианты ответа
«Постоянно» «Часто» «Время от времени» «Редко» «Никогда»
Расчет режимов Резания 30 % 70 %
Расчет настроечных размеров инструментов 50 % 50 %
Расчет траекторий движения инструментов 100 %
Расчет ожидаемой точности обработки 100 %
Расчет размерных Цепей 30 % 70 %
Ситуация может показаться странной, поскольку именно точностные расчеты являются одним из основных и фундаментальных направлений технологической науки. Тем не менее, объективные причины «игнорирования» существуют.
Методики определения суммарной погрешности механической обработки, разработанные разными научными школами, ([1 - 5]) имеют своей целью расчет искомой погрешности в виде числа, которое можно сравнить с величиной допуска на размер. Однако даже если суммарная
погрешность окажется численно меньше допуска, это еще не гарантирует изготовления партии годных деталей. Причина в том, что существующие методики не позволяют решить задачу прогнозирования параметров распределения фактически полученных размеров, которое можно затем сравнить с допуском не только по величине, но и по взаимному расположению.
Поэтому на практике технологи предпочитают пользоваться рекомендациями о возможности достижения определенной точности, используя конкретные технологические методы, а не проводить расчеты. Однако рекомендации также не дают возможности определить, будет ли полученное фактическое распределение размеров расположено «внутри» поля допуска.
Именно отсутствие методики, позволяющей на этапе разработки технологической операции спрогнозировать соответствие фактически получаемых параметров качества регламентируемым, является, по мнению авторов, основной причиной многоитерационности процессов первичных отладок и, как следствие, существенных затрат времени на эти процессы.
Таким образом, задача создания подобной методики является актуальной.
Список литературы
1. Технология машиностроения: в 2 т. Т.1. Основы технологии машиностроения: учебник для вузов / В.М. Бурцев [и др.]; под ред. А.М. Дальского. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997. 564 с.
2. Технология машиностроения: учеб. пособие / Пашкевич М.Ф. [и др.]; под ред. М.Ф. Пашкевича. Минск: Новое знание, 2008. 478 с.
3. Жуков Э.Л. Технология машиностроения: в 2 кн. Кн. 1. Основы технологии машиностроения: учеб. пособие / под ред. С.Л. Мурашкина. 3-е изд., стер. М.: Высш. шк., 2008. 278 с.
4. Клепиков В.В., Порошин В.В., Голов В.А.. Качество изделий: учеб. пособие. 3-е изд., доп. и перераб. / М.: МГИУ, 2008.288 с.
5. Лебедев Л.В. Проектирование технологических систем и оснастки: учеб. пособие. М.: Издательский центр «Академия», 2009. 336 с.
I.L. Volchkevich
MINIMIZING TIME FOR TESTING AND REFINING NC MACHINERY UNDER CONDITION OFMULTIPRODUCT MANUFACTURING
The manufacturing research data on the timely problem of reducing time for alignment procedures when using NC machinery under conditions of multiproduct versatile manufacturing and the causes of substantial time consumption for initial refining are presented. The methods to reduce refining time are proposed.
Key words: machinery manufacturing, NC machinery, operating capability, alignment, utilization of equipment.
Получено 16.09.11
