Мещерякова В.Б. 2015 Металлорежущие станки с ЧПУ (849655), страница 19
Текст из файла (страница 19)
В револьверных головках могут устанавливаться вращающиеся инструментыс самостоятельным приводом. Шпиндель станка, кроме обычноговращения, может иметь управляемый поворот по координате С. Наряде станков стали устанавливать еще дополнительно противошпиндель.На рис. 4.1 показана последовательность обработки заготовки 5при ее установке в патроне основного шпинделя 1 и в патроне противошпинделя 3, который имеет перемещения по координате R. Обработка производится инструментами, установленными на верхней 2и нижней 4 револьверных головках, перемещающихся на суппортахпо координатам X, Z, U и W.Пример обработки заготовки 4 на токарном многоцелевом станкефирмы Hommel (Германия), имеющем три револьверные головки 1,2 и 3 (первая не имеет перемещений, вторая и третья перемещаютсяпо координатам X, Z, U и W), показан на рис.
4.2. Противошпиндель108213XZRUW5а)4б)г)в)Рис. 4.1. Последовательность обработки заготовки на станке с двумяревольверными головками и противошпинделем:а — установка заготовки в шпиндель станка; б — обтачивание заготовки с револьвернойголовки 2; в — подрезка с револьверной головки 4; г — перехват заготовки впротивошпиндель 31243а)б)в)Рис. 4.2. Последовательность обработки заготовки на станке с тремяревольверными головками:а — обтачивание заготовки с револьверной головки 2; б — зажим заготовки вревольверной головке 4 и ее отрезка с револьверной головки 3; в — обработказаготовки осевым инструментом с револьверной головки 1109здесь отсутствует. Обработка заготовки с другой стороны производится при ее зажиме в патроне на револьверной головке 2.Ряд фирм для повышения производительности выпускают двухшпиндельные токарные станки с ЧПУ. При наличии управляемогоповорота по координате С и независимых суппортов с револьверными головками на каждый шпиндель такие станки имеют такжедостаточно широкие технологические возможности.Для обработки корпусных заготовок широко применяются многоцелевые станки с горизонтальной компоновкой шпинделя, с поворотным столом, с управлением по четырем координатам(X, Y, Z, B) и с автоматической сменой большого количества различных режущих инструментов.
В этом случае станок имеет широкиетехнологические возможности для обработки заготовки с четырехбоковых сторон.В том случае, когда необходима обработка и с верхней (пятой)стороны заготовки, могут применяться станки с поворотной шпиндельной головкой (рис. 4.3). В этом случае шпиндель 1, расположенный в головке 2, может при повороте на 180° занимать горизонтальное и вертикальное положения. Расфиксация и последующая фиксация шпиндельной головки производятся зубчатой муфтой 3.Многоцелевые станки с вертикальной компоновкой шпинделяимеют, как правило, меньшие технологические возможности (управление по трем координатам X, Y, Z), чем предыдущие, и применяются для обработки плоских заготовок типа плит и фланцев. Здесьобработка производится в основном с одной стороны заготовки.321Рис. 4.3. Конструктивная схемаповоротной шпиндельнойголовки110Расширение технологических возможностей станков с ЧПУ проводилось не только за счет большего количества выполняемых технологических переходов различными инструментами (рис.
4.4), нои за счет увеличения количества управляемых координат, и особенноколичества одновременно управляемых координат (см. рис. 1.6, б ирис. 2.8). Такие станки необходимы в основном для обработки сложных объемных заготовок с криволинейным профилем (часто толькоодним инструментом — фрезой). На этих станках имеется пять, а внекоторых случаях — шесть управляемых координат — три или четыре прямолинейные (X, Y, Z, W) и две поворотные (С и B(A)).Поворотные координаты может иметь шпиндельная бабка (см.рис. 2.8), или это реализуется при применении соответствующегостола. Иногда для получения двух поворотных координат на поворотный стол (координата В) ставят второй поворотный стол (координата С) (см. рис. 1.6, б).
Необходимо отметить, что данные станкис ЧПУ очень сложные, имеют высокую стоимость.а)б)в)г)д)е)ж)Рис. 4.4. Технологические переходы, выполняемые на многоцелевом станке:а — нарезание резьбы; б — контурное объемное фрезерование; в — фрезерованиеповерхности, расположенной под любым углом; г — фрезерование торцовой фрезойгоризонтальной поверхности; д — сверление под любым углом; е — расточка;ж — фрезерование концевой фрезой1114.2.
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ СТАНКОВ С ЧПУИ ПУТИ ЕЕ ПОВЫШЕНИЯПроизводительность станка с ЧПУ характеризуется количеством годных деталей, изготавливаемых им в единицу времени. Принепрерывной работе станка с ЧПУ его производительность (приусловии, что вся продукция является годной) определяется двумяфакторами: длительностью Т рабочего цикла и числом деталей, изготавливаемых за цикл. Этот показатель получил название цикловаяпроизводительность Qц. Как правило, станки с ЧПУ за рабочий циклвыдают одну деталь, и поэтому формулу цикловой производительности чаще всего записывают в видеQц = 1/T.(4.1)Каждый рабочий цикл содержит: время tр рабочих ходов, когдапроводится обработка заготовки (это производительные затраты времени); время tв несовмещенных вспомогательных ходов, когда процесс обработки прерывается (это непроизводительно затраченноевремя, хотя загрузка и зажим обеспечивают необходимые условиядля обработки заготовки).
Тогда мы можем записать:Qц =1.t р + tв(4.2)Однако цикловая производительность Qц характеризует лишь потенциальные возможности станка с ЧПУ по изготовлению деталей вусловиях, когда он работает непрерывно, без простов, и при этом всявыпущенная продукция является годной.
В реальных условиях этогодобиться невозможно. Поэтому формула производительности (4.2)должна учитывать простои станка с ЧПУ и вероятность появленияиногда бракованных деталей.Влияние простоев оборудования на его производительность определяют с учетом коэффициента использования или внецикловыхпотерь.
Коэффициент использования ηис численно показывает, какую долю планового фонда времен θ станок с ЧПУ действительнофункционирует и выдает детали. Например ηис=0,7 означает, что 70%времени, принятого за базу, станок работал, а 30% этого временипростаивал. По определениюηис =θрθ=θрθ р + ∑ θп=1,1 + ∑ θп / θ р(4.3)где θр и θn — соответственно суммарное время работы и простоястанка за общее время θ.112Очевидно, что тогда фактическая производительность равна цикловой производительности, умноженной на коэффициент использования:Q=1ηис .t р + tв(4.4)В большинстве случаев необходима расшифровка, почему величина ηис принимает те или иные значения, какие причины и видыпростоев являются преобладающими.Для станков с ЧПУ характерны:1) собственные или технические простои ∑ θc , обусловленныетехническими характеристиками самого станка (затраты времени насмену и регулирование инструмента, обнаружение и устранение отказов в работе, уборку и очистку станка, ремонт и профилактикуи др.); они непосредственно связаны с технологическими процессами и конструкцией станка и его механизмов;2) организационные простои ∑ θорг , обусловленные внешнимифакторами, которые, как правило, не связаны с технологическимпроцессом и конструкцией станков (отсутствие обрабатываемых заготовок, режущего инструмента, электроэнергии, несвоевременныйприход и уход обслуживающих рабочих и др.).
Они определяютсяуровнем производства, степенью загрузки станка с ЧПУ в данныхконкретных условиях;3) простои ∑ θпер для переналадки станка с ЧПУ на изготовлениеновых деталей. Эти простои занимают промежуточное положениемежду предыдущими видами простоев, так как частота их определяется организационными факторами, а длительность — техническими.Суммарные простои за произвольный период времени θ∑ θп = ∑ θс + ∑ θорг + ∑ θпер .(4.5)Тогда имеемθр1(4.6).11+∑ θс + ∑ θорг + ∑ θперθрКоэффициент использования можно выразить как произведениечастных коэффициентов, отражающих влияние тех или иных видовпростоев:ηис =θ=(ηис = ηтех ηпер ηзагр ,)(4.7)113где ηтех — коэффициент технического использования, численно показывающий долю времени, в течение которого станок с ЧПУпри обеспечении всем необходимым работает:ηтех =θрθ р + ∑ θс=1.1 + ∑ θс / θ р(4.8)Например, ηтех = 0,8 означает, что в периоды, когда станок с ЧПУобеспечен всем необходимым для изготовления деталей, он 80% времени работает, а 20% этого времени простаивает по техническимпричинам (без учета переналадок).Коэффициент переналадок ηпер показывает долю плановогофонда времени, когда при условии обеспечения всем необходимымстанок с ЧПУ может функционировать после его переналадки наизготовление другой детали:ηпер =или имеемθ р + ∑ θсθ р + ∑ θс + ∑ θперηпер =1∑ θпер1+θ p + ∑ θc,.(4.9)(4.10)Например, ηпер = 0,9 означает, что в периоды, когда станок с ЧПУимеет все организационные предпосылки для работы (есть заготовки, инструмент, электроэнергия и пр.), он 10% времени простаивает для переналадок для изготовления других деталей, а 90% времени может их обрабатывать с чередованием бесперебойной работыи технических простоев.Коэффициент загрузки ηзагр показывает, какую долю плановогофонда времени станок с ЧПУ обеспечен всем необходимым для работы, т.е.
насколько он загружен в данных конкретных условиях производства. Например, ηзагр =0,9 означает, что 90% фонда временистанок имеет все необходимое для работы (есть заготовки, инструмент, рабочие на месте и т.д.), а в течение 10% времени чего-то нехватает:ηзагр =θ − ∑ θорг=1−∑ θорг .(4.11)θθПреимуществом оценки фактической производительности с помощью относительных коэффициентов ηис, ηтех, ηпер, ηзагр являетсянаглядность и простота интерпретации численных значений. Если114станок с ЧПУ, например, загружен согласно производственной программе на 90% (ηзагр = 0,9), кроме того, 10% оставшегося временипростаивает для переналадок (ηпер = 0,9) и в периоды обеспечениявсем необходимым работает лишь 80% времени (ηтех = 0,8), то в итогедоля планового фонда времени, когда станок работает и изготавливает детали, составляет по формуле (4.7)ηис = ηтех ηпер ηзагр = 0,8 ⋅ 0,9 ⋅ 0,9 = 0,65,т.е.
потенциальные возможности станка с ЧПУ используются на 65%.Однако для углубленного анализа более употребительна оценкафактической производительности (с учетом простоев) через так называемые внецикловые потери (∑ B или ∑ tп):∑В∑ θп ;=∑ tп =∑ θп ,θрZгде ∑ B — внецикловые потери как простои, приходящиеся на единицу времени бесперебойной работы; ∑ tп — внецикловые потери как простои, приходящиеся на единицу изготовленнойдетали, мин/шт.; ∑ θп — простои станка с ЧПУ за некоторыйпроизвольный период времени, мин; θр — суммарное непосредственное время работы станка с ЧПУ за тот же период, мин; Z —количество деталей, изготовленных за тот же период.Связь внецикловых потерь с коэффициентом использования была показана в формуле (4.6).Тогда, подставляя значение ∑ B, получаемηис =Выразим ηис черезηис =∑ t п:11+ ∑Bθр / Zθ р / Z + ∑ θп / ZПодставляем значение=.(4.12)1.θп Z∑1+⋅Zθр∑ tп, получаемηис =1∑ tп1+.(4.13)TСуммарные внецикловые потери в соответствии с классификацией простоев делятся на собственные, организационные и потерииз-за переналадки:115∑ B = ∑ Bс + ∑ Bорг + ∑ Bпер ;(4.14)∑ tп = ∑ tс + ∑ tорг + ∑ tпер .(4.15)Качественные характеристики работы станков с ЧПУ учитываются в формулах производительности с помощью безразмерногокоэффициента γ выхода годных деталей, численно равного доле годных деталей, принятой ОТК.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
