20-11-2020-Лекции_3_4 (Лекция Иванов В.А.)

Лекция 33.1 Основные показатели работоспособности станковДля сравнительной оценки технического уровня станков икомплектов станочного оборудования, а также для выбора станков всоответствии с решением конкретной производственной задачииспользуют набор показателей, характеризующих качество, какотдельных станков, так и набора станочного оборудования. Этихпоказателей – 5 и они рассмотрены ниже.1. ЭффективностьЭффективность – комплексный (интегральный) показатель,который наиболее полно отражает главное назначение станочногооборудования–повышатьпроизводительностьтрудаисоответственно снижать затраты труда при обработке деталей.Эффективность станков:А = N/C, шт./руб.,где N – годовой выпуск деталей;С – сумма годовых затрат на их изготовление.12.

ПроизводительностьПроизводительность станка определяет его способностьобеспечивать обработку определенного числа деталей в единицувремени.Штучная производительность выражается числом деталей,изготовленных в единицу времени, при непрерывной безотказнойработе:0=[шт./год],где Т0 – годовой фонд времени;Т – полное время циклаизготовления детали.Производительность определяют по среднему значению временицикла изготовления, которое без учета потерь выражается как: = Р + Вгде tP – время обработки резанием; tB – время на все видывспомогательных операций.23. НадежностьНадежность станка – свойство станка обеспечивать бесперебойныйвыпуск годной продукции в заданном количестве в течениеопределенного срока службы и в условиях соблюдения техническогообслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.Безотказность станка – свойство станка сохранять работоспособность втечение некоторого времени.Долговечность станка – свойство станка сохранять работоспособностьдо наступления предельного состояния с необходимыми перерывамидля технического обслуживания и ремонта.

Изнашивание подвижныхсоединений в станке является важнейшей причиной ограниченийдолговечности по критерию сохранения его точности.Технологическая надежность станков и станочных систем - свойствосохранять во времени первоначальную точность оборудования исоответствующее качество обработки в условиях длительной иинтенсивной эксплуатации.Диагностирование - эффективное средство повышения надежностистанков и станочных систем, при этом осуществляется сбор текущейинформации о состоянии станка и его важнейших узлов.34. ГибкостьГибкость станочного оборудования - это способность кбыстрому переналаживанию при изготовлении других, новыхдеталей.

Чем чаще происходит смена обрабатываемых деталей ичем большее число разных деталей требует обработки, тембольшей гибкостью должен обладать станок или набор станочногооборудования.Гибкостьхарактеризуетсядвумяпоказателями–универсальностью и переналаживаемостью.Универсальностьопределяетсячисломразныхдеталей,подлежащих обработке на данном станке, т. е. номенклатурой Uобрабатываемых деталей. При этом, отношение годового выпускаN к номенклатуре U определяет серийность изготовления S = N/U.Применение средств вычислительной техники для управлениястанками, оснащение их манипуляторами и устройствами ЧПУпозволили существенно повысить гибкость оборудования привысокой степени автоматизации.4Рис.

3.1 Связь гибкости с номенклатурой55. ТочностьТочность станка предопределяет точность обработанных нанем изделий. По характеру и источникам возникновения всеошибки станка, влияющие на погрешность обработанной детали,условно разделяют на несколько групп.Геометрическая точность станка зависит от точности изготовленияи соединений базовых деталей и от качества сборки станка.Кинематическая точность важна для станков, в которых сложныедвижения требуют согласования из нескольких простых.Нарушение согласования движений нарушает правильностьзаданной траектории движения инструмента относительнозаготовки и искажает форму обрабатываемой поверхности.Точностьпозиционированияхарактеризуетсяошибкойпозиционирования узла станка по одной или несколькимкоординатам.

На точность позиционирования влияет большоечисло системных и случайных погрешностей.6Жесткость станков характеризует их свойство противостоятьпоявлению упругих перемещений под действием постоянныхсиловых воздействий.Жесткость – отношение силы к соответствующей упругойдеформации  в том же направлении j = F/. Величину обратнуюжесткости называют податливостью:с = 1/j = /FЖесткость станка при большом числе упругих деталей исоединений между ними обычно сохраняет постоянное значение.Жесткость отдельных соединений, предварительно не затянутых иимеющих зазоры, существенно не линейна и зависит от величинысилы.Для повышения общей жесткости станка необходимо выявлятьэлементы с пониженной жесткостью и принимать меры к ееповышению до уровня жесткости других нагруженных элементов.7Виброустойчивостьстанкаопределяетегоспособностьпротивостоятьвозникновениюдинамическихотклонений(колебаний), снижающих точность и производительность станка.Особую опасность при вынужденных колебаниях представляютрезонансные колебания, возникающие при совпадении частотывнешних воздействий с частотой собственных колебаний одного изупругих звеньев станка.Основные пути повышения виброустойчивости: устранениеисточников динамических возмущений; подбор параметровупругой системы станка и режима обработки; повышениедемпфирующих свойств станка.Теплостойкость станка характеризует его сопротивляемостьвозникновению недопустимых температурных деформаций поддействием источников теплоты.

Основные источники теплоты:процесс резания, двигатели, трение в подвижных соединениях(особенно при значительных скоростях относительного движения).83.2 Вспомогательные показатели качества станкаПоказатели экономного использования материалов иэлектроэнергиихарактеризуютэкономичностьрасходаматериалов при производстве станка и экономичность расходаэлектроэнергии при его эксплуатации.Эргономические показатели оценивают соответствие станкафизическим возможностям человека и приспособленностью станкак условиям эксплуатации с учетом требований санитарных норм.Показатели технологичности характеризуют трудоемкостьизготовления станка. Показатели стандартизации и унификацииопределяют исходя из коэффициента применяемости стандартныхдеталейиунифицированныхузлов,чтовлияетнаремонтопригодность станка и экономичность его изготовления.Патентоправовые показатели – это показатели патентнойчистоты и патентной защиты.Показатели безопасности характеризуют обеспечение защитыоператора, находящегося в зоне возможной опасности.9Лекция 4Основные этапы проектирования и освоения (доводки) новыхавтоматизированных станковОсновныеэтапыпроектированияновыхстанковрегламентированы ГОСТ 2.103-67.

Создание нового станка илитехнологической системы (ТС) – сложный процесс, которыйвключает несколько этапов – от составления ТЗ на станок дозапуска его в серию (рис. 4.1).Характерныепризнакипроектированиястанка–неопределенность и многовариантность. Однако, каждыйпоследующий этап проектирования последовательно уменьшаетнеопределенность и число вариантов проектной задачи.

Основныепринципы, обеспечивающие решение задачи проектирования:• последовательность;• итерационность.Последовательность заключается в строгой очередностивыполнения этапов проектирования станка. Итерационность – вкорректировке проектных решений, полученных на предыдущихэтапах проектирования, исходя из результатов, полученных напоследующих этапах.10Отличительнаяособенностьпроектированиясовременныхавтоматизированныхстанков(станочныхкомплексов)итехнологических систем – это внедрение модульно-агрегатногопринципа конструирования.Модульно-агрегатныйпринципприменяюттакжеприпроектировании гамм станков, где модели сходны по целевомуназначению и конструкциям, но различны по габаритам, приразработкемодификацийстанковсизмененнымихарактеристиками на основе базовых моделей, а также припроектировании различных по целевому назначению иконструкциям станков, которые компонуют из общего набора узлов(модулей).Модульно-агрегатный принцип дает возможность в значительнойстепени формализовать и автоматизировать проектирование.11Рис.

4.1 Этапы проектированияи освоения (доводки)новых станков12Техническое задание (ТЗ) обосновывает те новые качества,которыми должен обладать проектируемый станок. Оноустанавливает основное назначение проектируемого станка,обосновывает целесообразность его создания и регламентируетосновные технические характеристики.

Исходные данные длясоставления ТЗ: реализуемый станком техпроцесс (ТП); номенклатураизготавливаемыхдеталей(конфигурация,требования по точности, материал, твердость); тип производства (от единичного до массового).ТЗ обосновывает техническую и экономическую целесообразностьпроектирования нового станочного оборудования.Техническая целесообразность вызвана появлением новыхтехнологических процессов или материалов, или существеннымповышением точности обработки (появление нанотехнологий), длячего и предназначен проектируемый станок.13Экономическая целесообразность обоснована существеннымповышением производительности или универсальности, либопригодностью использования проектируемого станка в составеГПС или АЛ.

Проектируемый станок должен иметь более высокиетехнико-экономические показатели, чем существующие станки,для чего выполняют анализ характеристик лучших станков ипатентный анализ.В итоге ТЗ регламентирует основные показатели станка:• Максимальные габаритные размеры заготовок;• Диапазоны рабочих нагрузок;• Точность обработки;• Производительность;• Универсальность;• Оснащенность вспомогательными системами.14Техническое предложение (ТП) уточняет и развивает ТЗ исостоит из конструкторских документов, где обосновывают иуточняют технические характеристики (диапазон нагрузок искоростей главного привода, приводов подач и вспомогательныхперемещений).

Выбирают двигатели для всех движений иобосновывают их рациональную мощность.На этом этапе выбирают окончательный вариант компоновкистанка и всего комплекта станочного оборудования на основесинтеза и оптимизации вариантов компоновки. Определяют общиегабаритные размеры.Разрабатывают принципиальные схемы станка: кинематическую;гидравлическую; пневматическую; электрическую.В итоге окончательно устанавливают технические характеристикии проводят технико-экономическое обоснование целесообразностипроектирования нового станка.ТП дает полное представление о компоновке и возможностяхстанка.15Эскизныйпроект(ЭП)содержитпредварительнуюконструкторскую проработку всех основных узлов. Он базируетсяна анализе вариантов возможных конструкторских решений,результатов расчетов, оптимизации важнейших параметров ихарактеристик станка.Исходные данные для проектирования:• параметры режимов обработки (скорости резания, подачи,припуски на обработку);• массы обрабатываемых деталей и требования к точности ихизготовления для заданных техпроцессов.Конструкцию и размеры перемещаемых узлов станка определяюттакже силы инерции (на ускоренных ходах) и силы трения внаправляющих и кинематических парах.Необходимомаксимальноиспользоватьстандартныеиунифицированные детали, механизмы и элементы, чтоудешевляет проектируемый станок.Каждый конструкторский вариант должен быть рассмотрен с точкизрения технологичности изготовления и сборки, надежности,удобства эксплуатации, ремонтопригодности, экологичности.16Техническийпроект(ТП)включаетокончательнуюконструкторскую проработку всех узловых чертежей и схем станка.На этом этапе выполняют все проектные оптимизационныерасчеты узлов и систем станка.