9.6. Оптимальная стойкость инструмента

9.6.1. Постановка вопроса

По стойкости инструмента и зависимости (9.4) определяется скорость резания, а следовательно, производительность обработки резанием и затраты на нее. Поэтому изменение стойкости вызывает изменение производительности и стоимости обработки. Скорость резания следует определять по оптимальной стойкости. Однако существуют два критерия оптимальности: критерий наименьшей стоимости обработки и критерий наибольшей производительности. Первому критерию соответствует экономический режим резания со скоростью V_Э и стойкостью Т_Э, второму - режим наибольшей производительности со скоростью резания V_П и стойкостью Т_П.

Экономический режим резания - это такой режим, который обеспечивает заданное качество обработки при ее наименьшей стоимости.

Режим наибольшей производительности обеспечивает заданное качество обработки при наибольшей производительности.

В правильно организованном производстве применяются экономические режимы резания. Режим наибольшей производительности применяется на узких участках производства, где имеется недостаток оборудования или рабочей силы.

Для получения первого или второго режимов резания нужно знать величину соответствующей стойкости и подставив ее в зависимость (9.4), определить скорость V_Э или V_П.

9.6.2. Определение экономической стойкости

Все виды затрат на обработку резанием можно разделить на две группы: постоянные затраты, не связанные с режимом резания и переменные затраты, зависящие от режима резания. В плане поставленной задачи имеет значение только вторая группа.

Переменные затраты на единицу продукции включает следущее:

С = С_З + С_И + С_С,

где С_З - затраты на заработную плату производственных рабочих, необходимые для обработки;

С_И - затраты на эксплуатацию режущего инструмента, необходимые для обработки одной заготовки на данной операции;

С_С - затраты на эксплуатацию станка.

Выразим эти величины через стойкость.

Пусть обрабатывается точением заготовка диаметром d, длиной при подаче S₀. Тогда зарплата рабочего составит С_З = Т_Ш С_м,

где Т_Ш - штучное время, мин;

С_м - тарифная ставка за минуту работы, руб/мин.

Штучное время складывается из основного и вспомогательного:

Т_Ш = Т_О + Т_В.

Основное время .

Обозначив A = 1000S₀/πd, запишем

.

Заменив V = C_V/T^m, получим

.

Вспомогательное время складывается из времени на замену затупившегося инструмента T_y и времени на оргтехобслуживание станка, отдых и другое - T':

T_B = T'_y + T.

Второе слагаемое T' не связано с режимом резания и поэтому не рассматривается.

T'_y = T_у N_З,

где T_у - время, необходимое для одной замены затупившегося инструмента;

N_З - количество замен инструмента, необходимое для обработки данной заготовки.

Зарплата производственного рабочего за обработку одной заготовки определяется так:

(9.5)

Затраты на эксплуатацию режущего инструмента, приходящиеся на одну обработанную заготовку,

,

где С_Н - цена нового инструмента, руб.;

С_Р - затраты на переточку и ремонт инструмента за период, определяемый его ресурсом;

N - количество заготовок, обработанных инструментом за период, определяемый его ресурсом, при количестве переточек К.

Полный период стойкости инструмента, определяемый его ресурсом

Т_С = (К + 1) Т.

Количество заготовок, обработанных за полный период стойкости

.

Затраты на эксплуатацию инструмента

. (9.6)

Затраты на эксплуатацию станка, приходящиеся на одну обработанную заготовку

где С_НС - цена нового станка, руб.;

А_М - годовая норма амортизации, составляющая 0,1…0,15 от цены станка;

С_РС - затраты в год на ремонт станка, руб.;

N_Г - количество заготовок, обработанных на станке в течение года.

(9.7)

где Г - годовой фонд времени станка, мин.

Сложив правые части выражений (9.5), (9.6), (9.7), продифференцировав сумму по Т и приравняв полученную производную к нулю dС/dТ = 0, получим уравнение, решив которое относительно Т, получим Т_Э:

мин (9.8)

где М_С = (С_НСА_М + С_РС)/Г - затраты в рублях на эксплуатацию станка в мин., т.е. стоимость станкоминуты.

Из этой зависимости видно, что с увеличением цены станка и сложности выполняемой работы по обработке заготовки, экономическая стойкость уменьшается, что, согласно зависимости (9.4), приводит к увеличению скорости резания. Отсюда следует, что увеличение стоимости оборудования неизбежно вызывает повышение его быстроходности. Этим объясняется тот факт, что станки с ЧПУ значительно быстроходнее станков с ручным управлением. Увеличение стоимости инструмента приводит к увеличению экономической стойкости и уменьшению скорости резания. Поэтому чем выше цена инструмента, тем меньше скорость резания, при которой должна производиться обработка данным инструментом.