Современные машиностроительные производства должны иметь возможность гибко и быстро реагировать на изменение спроса заказчиков. Это приводит к необходимости использования таких технологических систем, которые обеспечивали бы быстрые изменения в действующем производстве. Во многих отраслях промышленности, в частности, в автомобилестроении, наряду с требованием гибкости, сохраняется требование обеспечения высокой производительности. Наиболее перспективными в данных областях промышленности были бы технологические системы, позволяющие обеспечить высокую степень гибкости при высокой производительности. Таким требованиям удовлетворяют агрегатные станки с ЧПУ. В настоящее время выпуском таких станков занимается множество станкостроительных фирм, конструкции, схемы построения таких станков хорошо отработаны.
Агрегатные станки с ЧПУ состоят из унифицированных узлов, собранных вместе в единую конструкцию и объединенных единой системой числового программного управления. Распространению агрегатных станков с ЧПУ способствует развитие систем ЧПУ. Наличие систем ЧПУ с возможностью многоканальной (многоконтурной) обработки дает возможность одновременно и независимо управлять позициями агрегатного станка.
Преимущества применения агрегатных станков перед другими видами оборудования (однопозиционными станками с ЧПУ, агрегатными станками с жестким циклом) заключаются в следующем:
1. Повышение производительности за счет многопозиционной и многоинструментальной обработки. Естественно, что переходы между позициями должны распределяться так, чтобы обеспечить приблизительно одинаковое время обработки на позициях.
2. Повышение гибкости за счет:
2.1. Принципиальной возможности обработки деталей различной конфигурации за счет большого количества управляемых по программе движений, применения программного управления и возможности смены инструмента.
2.2. Сокращения времени переналадки. Переналадка заключается в замене управляющей программы, замене инструментов, замене приспособлений. При хорошей организации производства:
А) возможна подготовка управляющих программ заранее, во время обработки предыдущей партии деталей, с возможностью предварительной отладки.
В) возможна предварительная настройка режущих инструментов, с передачей их параметров в систему ЧПУ станка через локальную сеть или электронные носители информации.
Г) возможна предварительная сборка и настройка приспособлений на паллетах, с возможностью определения нуля программы.
Если принять производительность однопозиционного обрабатывающего центра с ЧПУ:
Qф= 1/ (tр+ tх+ tвсп+ tсоб+ tорг+ tпер), (1)
где tр – время рабочих ходов, tх – время холостых ходов, tвсп – время вспомогательных переходов, tсоб – собственные простои, tорг – простои по организационно-техническим причинам, tпер – простои из-за переналадки оборудования.
В агрегатном станке с ЧПУ сокращаются потери времени:
1. Операция распределяется между позициями станка. Обработка на позициях выполняется одновременно, поэтому:
tр агр = tр/q, (2)
где q – число позиций в агрегатном станке.
Если в агрегатном станке предусмотрена обработка с помощью многошпиндельных коробок, то затраты времени на рабочие переходы приблизительно можно определить:
tp агр = tр/(q1 + q2 qми), (3)
где q1 – число позиций, на которых производится одноинструментальная обработка, q2 – число позиций, на которых производится многоинструментальная обработка, qми – число одновременно обрабатываемых поверхностей при многоинструментальной обработке.
2. Поскольку операции обработки разными инструментами распределяются между различными позициями, то время холостых ходов, которое тратится в основном на смену, подвод и отвод инструмента, также можно считать распределенным между позициями:
tx агр = tх/q. (4)
3. Вспомогательное время, которые в агрегатном станке с ЧПУ затрачивается на смену заготовки, является совмещенным, так как переустановка заготовки производится во время обработки на других позициях. К вспомогательному времени можно отнести перемещение заготовки из одной позиции в другую, которое выполняется за 1–3 секунды. Поэтому в производительности агрегатного станка это время можно не учитывать.
4. Что касается времени собственных простоев и простоев по организационно-техническим причинам, то для агрегатного станка с ЧПУ они могут оказаться выше, чем у однопозиционного обрабатывающего центра. Поскольку многопозиционный агрегатный станок представляется системой, в которой элементы соединены последовательно, следовательно, отказ любого из них ведет к отказу всей системы. Поэтому степень увеличения времени можно приблизительно указать как:
tсоб агр + tоргагр = kq(tсоб+tорг), (5)
где k – коэффициент, зависящий от степени надежности агрегатов станка, k<1.
Таким образом, общая производительность агрегатного станка с ЧПУ:
Qагрф =1/ (tр/(q1 + q2 qми)+ tх/q+kq(tсоб+ tорг)+ tпер). (6)
В общем случае, эффективность построения технологической системы из агрегатных станков с ЧПУ по сравнению с другими вариантами может быть определена из целевой функции [1]:
F=a1Qф/ Qфб + a2Tпзб/Tпз+ a3Сб/с, (7)
где Qагрф – производительность выпуска продукции при использовании агрегатного станка с ЧПУ Qфб – производительность выпуска продукции по базовому варианту (при использовании однопозиционных станков с ЧПУ или агрегатных станков с жестким циклом), Tпз – среднее подготовительно – заключительное время при использовании агрегатного станка с ЧПУ:
, (8)
где n – число наименований деталей, предполагаемых к выпуску; Tпзi – подготовительно- заключительное время при наладке станка к обработке каждой из партий деталей; Tпзб – аналогичный показатель по базовому варианту; C – капитальные и эксплуатационные затраты при использовании агрегатного станка с ЧПУ:
С= K + Cp + Cз, (9)
где К – начальное капиталовложение в оборудование, включающее его цену, затраты на доставку, монтаж, пуско-наладку; Cp – затраты на техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонт оборудования; Cз – зарплата основных производственных рабочих, занятых за работой на оборудовании; Сб – аналогичные показатели по базовому варианту; a1, a2, a3 – весовые коэффициенты, характеризующие важность отдельных показателей, причем a1+ a2+ a3=1.
Если F≥1, то применение агрегатного станка с ЧПУ можно считать целесообразным.
Заключение. Агрегатные станки с ЧПУ позволяют обеспечить высокую производительность, наряду с гибкостью производственного процесса. Однако их применение должно быть обосновано технико-экономическими расчетами.
Библиографическая ссылка
Мифтахов А.Ф. Преимущества применения агрегатных станков с ЧПУ // Современные наукоемкие технологии. – 2013. – № 8-2. – С. 211-213;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=32087 (дата обращения: 16.04.2024).