animateMainmenucolor
activeMenucolor
Главная / Фрезерный станок с ЧПУ / Производительность Станков

Производительность Станков

Производительность станка является его важной характеристикой станка. Наиболее простым и наглядным показателем производительности является количество обработанных деталей за единицу времени. Этот показатель относителен, так как на одном и том же станке при различной его настройке и наличии тех или иных приспособлений можно обработать различное количество деталей за одно и то же время. Возможно Вам будет полезно изучить производительность фрезерных станков.

Максимальная производительность станка достигается в основном сокращением вспомогательного времени, связанного со сменой заготовки, инструмента и управлением циклом обработки. При прочих равных условиях многоинструментная обработка является одним из способов повышения производительности. Максимальное сокращение вспомогательного времени и возможность многоинструментной обработки обеспечиваются автоматизацией цикла работы станка.

На универсальных станках с ручным управлением производительность повышают путем рационального и удобного расположения органов управления и применения преселективного управления. Последнее позволяет сократить время на перестройку режимов обработки путем предварительного, в процессе рабочего хода на предыдущей операции, набора нужного сочетания блочных колес коробок скоростей и подач, требуемых на следующей операции. Автоматизация управления металлорежущим станком является основным направлением развития которого придерживается современное станкостроение в России.

Производительность станка определяет его способность обеспечивать обработку определенного числа деталей в единицу времени.

Штучная производительность (шт./год) выражается числом деталей, изготовленных в единицу времени, при непрерывной безотказной работе:

Q = To/T,

где То - годовой фонд времени; Т - полное время всего цикла изготовления детали.

При изготовлении на универсальном станке разных деталей его штучную производительность определяют по условной, так называемой представительной детали, форму и размеры которой берут усредненными по всему рассматриваемому множеству деталей. Все исходные параметры представительной детали (масса, размеры, допуски и т. д.) определяют для всей группы (семейства) рассматриваемых деталей как средневзвешенные величины

x = Σхδсхс,

где х - величина данного параметра внутри каждого интервала; δсх - частость по интервалам изменения величины х; δс - общая частость (весомость) деталей рассматриваемой группы.

Для станков широкой универсальности рассматривают набор представительных деталей, каждая из которых соответствует семейству однотипных деталей, сходных по форме и технологии обработки. Производительность определяют по среднему значению времени цикла обработки, которое без учета потерь выражается как:

T = tp + tв

где tp - время обработки резанием; tв - время на все виды вспомогательных операций, не совмещенных по времени с обработкой.

Если процесс обработки осуществляют непрерывно и дополнительное время на вспомогательные операции не затрачивается, т. е. если tв=0, а Т= tp, то штучная производительность совпадает с понятием технологической производительности:

Qт = 1/tp,

определяемой только по машинному времени. Штучная производительность связана с годовым выпуском деталей коэффициентом использования и, учитывающим потери годового фонда времени (рис. 1) по организационным и техническим причинам:

N = Qη.

Рис. 1. Потери годового фонда времени: 1 - выходные, отпуск; 2 - отсутствие третьей смены; 3 - односменная работа; 4 - отказы; 5 - переналадка; 6 - использование станочного оборудования

Кроме штучной производительности иногда используют для сравнительной оценки различного по характеру оборудования и разных методов обработки другие условные показатели. Производительность формообразования измеряют площадью поверхности, обработанной на станке в единицу времени:

Qф = (vp/L)(tp/T)

где vp, L - скорость и полный путь перемещения инструмента по образующей линии на обрабатываемой поверхности.

Производительность резания определяют объемом материала, снятого с заготовки в единицу времени. Этот показатель применяют иногда для оценки возможностей станков для предварительной обработки или для сравнения различных технологических способов размерной обработки (рис. 2). В таблице приведены также данные по затратам мощности при удалении 1 см3 металла за 1 мин.

Рис. 2. Производительность размерной обработки

Основные пути повышения производительности станков и станочных систем связаны со следующими тенденциями: увеличением технологической производительности; совмещением разных операций во времени; сокращением времени на вспомогательные движения; сокращением всех видов внецикловых потерь.

Технологическая производительность увеличивается с повышением скорости обработки (рис. 3) и с увеличением суммарной длины режущих кромок инструмента, участвующих в процессе формообразования. Повышение скорости обработки ограничивается свойствами материала режущего инструмента. Резкое повышение скорости возможно при переходе на новые инструментальные материалы. При замене режущего инструмента из быстрорежущей стали и твердого сплава инструментом из порошкового твердого сплава и алмазным инструментом можно ожидать существенное повышение скорости резания и соответственно подачи. Значительное повышение производительности достигается применением эффективных смазочно-охлаждающих жидкостей. Увеличение суммарной длины режущих кромок приводит к усложнению и удорожанию режущего инструмента, что оправдывает себя, как правило, при соответствующем увеличении масштаба производства.

Рис. 3. Изменение скорости резания (ориентировочные значения) при использовании режущих инструментов из: 1 - инструментальной стали; 2 - быстрорежущей стали; 3 - твердого сплава; 4 - порошкового материала; 5 - керамики

Повышение производительности можно достичь за счет совмещения по времени различных операций, как основных, так и вспомогательных. Одновременное выполнение нескольких рабочих операций осуществляется на многопозиционных станках и автоматических линиях, используемых в крупносерийном и массовом производстве. Совмещение рабочих операций с вспомогательными всегда целесообразно, если это не связано с излишним усложнением и удорожанием станка. Применение непрерывных методов обработки (бесцентрового шлифования, накатки резьбы непрерывным способом, непрерывного протягивания и др.) дает возможность полностью совместить все вспомогательные операции с рабочими и обеспечить наибольшую производительность станка.

Сокращение времени на вспомогательные движения (холостые ходы) для повышения производительности станка обеспечивается совершенствованием привода и системы управления. Ограничения по скорости вспомогательных движений связаны с возникающими при этом инерционными нагрузками и их отрицательным влиянием по различным критериям работоспособности деталей и механизмов станка. Все виды внецикловых потерь сокращаются при комплексной автоматизации и совершенствованни системы управления как отдельным станком, так и всем автоматизированным производством на базе ЧПУ.

Автоматизация смены инструмента и совмещение операций смены затупленного инструмента на станке с рабочими операциями сокращают потери времени на замену инструмента. Повышение надежности станков и автоматических систем снижает число отказов и общие затраты на устранение этих отказов.