Оценка ресурса работы металлорежущего станка Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

лась в 4 раза при общем улучшении качества изделий. Технология изготовления протяжек при снижении трудоемкости в 5...10 раз внедрена на ЗАО «Инструментальный завод - ПМ» применением прогрессивных станков для заточки всех режущих и вспомогательных кромок протяжек без переустанова Arthur Klink RSB 1600, высокоточного плоскошлифовального станка для профиля любой сложности Fib-Schliff Micij-Cut A12 CNC и оптического проектора Dr. Schneider ST 1000 для контроля профилей (снижение трудоемкости в 4-5 раз и точность контроля 1 мкм).

Другой метод получения эвольвентных щлицевых отверстий - электроискровой проволочно-вырезной обработки на станке AP200L LQ1W фирмы «Sodick».

Пример вырезки детали, произведенной на этом станке за 17 проходов показан на рис. 2.

Рис. 2. Профиль детали, полученной электроэрозионной обработкой

Деталь из карбида вольфрама G5 со сложным наружным профилем с шестью и сорока зубьями имеет толщину 80 мм. Вырезка проводилась в масле при черновом резании проволокой из материала KH-W 0 0,2 мм и TW-S 0 0,03 мм (Sumitomo) при чистовом резании. Общее время резания 31 ч 00 мин, проволокой 00,2 мм -10 ч 40 мин, 00,03 мм - 20 ч 20 мин. При этом точность контура ±0,0015 мм, шероховатость поверхности Rz 0,38.. ,0,40мкм, Ra 0,06 мкм.

Рис. 3. Зубчатые колеса, полученные электроэрозионной обработкой

Зубчатые колеса из карбида вольфрама в5 с эвольвентным профилем изготовлены на станке ЕХС100 М20Р за 5 проходов, имеют 30 зубьев толщиной 1,5 мм с модулем 0,2. Общее время резания на два зубчатых колеса 6 ч 50 мин. При этом точность контура ±0,0015 мм, шероховатость поверхности Ра0,012 мкм.

Сравнение методов получения эвольвентных отверстий предполагалось по технологической себестоимости и качеству, но определить стоимость предлагаемого оборудования не удалось.

Замеры остаточных напряжений растягивающие на элементах деталях, МПа: на лопатках 9,8...22,5; на покрывном диске 37,2.70,5; на основном диске 65,7.112,7, полученных протягиванием. Искровой обработкой получены замеры как растягивающие, так и сжимающие напряжения, МПа: на лопатках -3,92.5,88; на покрывном диске - 39,2.59,8; на основном диске 84,3.105. Испытания проведены при одинаковых условиях и показали, что эти напряжения находятся в пределах допустимых.

Вывод: Получение эвольвентного шлицевого отверстия с применением электроэрозионной обработки более универсально, не требует изготовления дорогостоящей протяжки.

© Гаврилов В. А., Кочкина Г. В., Зверинцев В. В., 2012

УДК 621.9.06

А. И. Ермоленко, С. А. Степанов, А. П. Грибанов, Р. Ю. Буйнов Научный руководитель - Е. В. Раменская Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ОЦЕНКА РЕСУРСА РАБОТЫ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА

Рассмотрены вопросы оценки технического состояния станков на основе функции ресурса точности с целью технического обслуживания конкурентоспособных конструкций станков.

Проблема принятия решения по анализу технического состояния металлорежущих станков является важнейшей задачей возрождения экономики России. По многочисленным данным 75-85 % станочного парка страны нуждается в модернизации, а в отдельных случаях в полной замене. Современный парк станков, состоит из различных видов и групп, боль-

шого числа типов и моделей, обусловленных многообразием и сложностью выполняемых ими функций. До сих пор в машиностроении эксплуатируются металлорежущие станки, имеющие значительный физический износ, снижающие качество выпускаемой продукции при низкой производительности. Авиационно-космическая отрасль нуждается в пополнении

Секция « Технология производства ракетно-космической техники»

новым прогрессивным технологическим оборудованием, что предъявляет повышенные технические требования к создаваемым конструкциям металлорежущих станков, особенно по ресурсу точности.

Ресурс точности станков является не регламентированным показателем, несмотря на свою практическую значимость, как для промышленности, так и маркетинга.

Для металлорежущих станков ресурс технологической точности станка, определяется по формуле

Rt ~ [^М ' КСМ ' КМИ

v v v v J7*0,5! ■ ' КТС ' ККС ' КВ ' КД ' KV J ■

:(«c +1

q (t) = 1 - P(t).

Вероятность безотказной работы металлорежущего станка для определенного класса точности имеет установленное значение см. табл. 1.

Таблица 1

Исходное значение вероятности безотказной работы станка [1]

(1)

Класс точности Н П В А С

ГОСТ 8-82 - (H) (P) (SP) (UP)

ИСО 230-2

Вероятность безот- 0,8 0,90 0,9 0,99 0,99

казной работы, р(Г) 5 9 9 99

где СМ - видовая константа, отражающая ремонтный цикл станка, См = 16 800 ч; Ксм, Кми, Ктс, Ккс, Кв, Кд, Ку - коэффициенты, характеризующие соответственно обрабатываемый материал; материал применяемого режущего инструмента; точность станка; массу конструкции; возраст станка; долговечность; вибрационные процессы; nc - число средних ремонтов в ремонтном цикле.

При проектировании вероятность безотказной работы металлорежущего станка по геометрической и технологической точности оценивается по функции Пуассона

P(t) = ехр (-t/Тр), (2)

где t - запланированное время работы станка без поломок; Тр - межремонтный цикл работы станка, причем Тр = Rt • (Пс + 1).

Из формулы (2) получаем

t/Тр = ln (1 / P(t)). (3)

Вероятность отказа работы станка за время t по геометрической и технологической точности можно оценить по функции

Для удобства оценки вероятности безотказной работы МРС в зависимости от соотношения времени работы станка без поломок и межремонтного цикла работы станка с учетом формулы (3) составлена табл. 2.

Значение P(t) от HTV

Таблица 2

t/Тр 1/2 1/4 1/6 1/8 1/10 1/12 1/14

P(t) 0,61 0,78 0,85 0,88 0,905 0,92 0,931

t/Тр 1/16 1/18 1/20 1/30 1/40 1/100 1/1000

p(t) 0,939 0,946 0,951 0,967 0,975 0,990 0,999

Расчетные значения периодов безотказной работы анализируемого станка с межремонтным циклом работы Тр = 12 000 часов представлены в табл. 3.

По нормам технического обслуживания и планово-предупредительного ремонта определяется межремонтный период для металлорежущих станков

Т = Т /9

± мр ± р' J •

(5)

(4)

Предельный период безотказной работы Гп определяется по формуле

4 = 4 + 4 • 40%. (6)

Расчетный период безотказной работы Гм определяется по формуле

1М = 4 + 4 • 10%. (7)

Расчетные значения (Тр = 12 000 ч)

Таблица 3

Показатель функции Г/Тр 1 0,5 0,25 0,125 0,0625 0,03125

Расчетная вероятность безотказной работы, Р(Г) 0,37 0,608 0,780 0,883 0,940 0,970

Межремонтный период для металлорежущих станков, Тмр 1333 2667 5333 10667 21333 42667

Нормальный период безотказной работы, Гн 12000 6000 3000 1500 750 375

Предельный (40 %) период безотказной работы, Гп 16800 8400 4200 2100 1050 525

Расчетный (10 %) период безотказной работы, Гм 18480 9240 4620 2310 1155 577,5

Для поддержания ресурса точности станка, необходимо выполнять регламентные нормы технического обслуживания и планового ремонта с целью обеспечения качества и точности изготовления с минимальными затратами труда и ресурсов.

Библиографическая ссылка

1. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: Справочник-учебник. В 3-х т. Т. 2. Ч. 1. Расчет и конструирование узлов и элементов станков / А.С. Проников, Е.И. Борисов, В.В. Бу-шуев и др. -М.: Машиностроение, 1995. - 371 с.

© Ермоленко А. И., Степанов С. А., Грибанов А. П., Буйнов Р. Ю., 2012