Лекция 6

2.4. Гибкость.

Вопросы по теме: 2.4.

2.4.1. Что такое гибкость станочного оборудования?

2.4.2. Показатели гибкости?

2.4.3. Что такое переналаживае­мость?

2.4.4. С чем связаны общие затраты на переналадку?

Гибкость станочного оборудования — способность к бы­строму переналаживанию при изготовлении других, новых деталей. Чем чаще происходит смена обрабатываемых деталей и чем большее число разных деталей требует обработки, тем большей гибкостью должен обладать станок или соответствующий набор станочного обо­рудования. Гибкость характеризуют двумя показателями — универ­сальностью и переналаживаемостью.

Универсальность определяется числом разных деталей, подлежа­щих обработке на данном станке, т. е. номенклатурой И обрабаты­ваемых деталей. При этом следует иметь в виду, что отношение годового выпуска N к номенклатуре И определяет серийность изготов­ления

(2.17)

Целесообразная гибкость оборудования связана с номенклатурой обрабатываемых деталей (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Примерные области использования станочного оборудования различной универсальности.

Переналаживаемость определяется потерями времени и средств на переналадку станочного оборудования, при переходе от одной партии заготовок к другой партии. Таким образом, переналаживае­мость является показателем гибкости оборудования

и зависит от числа Р партий деталей, обрабатываемых на данном оборудовании в течение года.

(2.18)

При этом средний размер партии связан с характером производства и с переналаживаемостью обору­дования.

Для каждого вида станочного оборудования существуют вполне определенные затраты на каждую переналадку (рис. 2.4).

суммарные затраты

суммарные затраты

затраты на незавершенную продукцию

затраты на переналадку

Рис. 2.4. Оптимизация размера партии в зависимости от гибкости оборудования:

С увеличе­нием числа деталей в партии общие затраты на переналадку сни­жаются, но при этом увеличиваются затраты на хранение деталей, которые не сразу идут в дальнейшую работу, например, на сборку, а создают незавершенное производство.

Таким образом, для каждого вида станочного оборудования с его переналаживаемостью суще­ствует оптимальный размер партии обрабатываемых деталей. Чем меньше оптимальный размер партии, тем большей гибкостью обла­дает станочное оборудование. Применение средств вычислительной техники для управления станками, оснащение их манипуляторами и устройствами ЧПУ позволили существенно повысить гибкость оборудования при высокой степени автоматизации.

2.5. Точность.

Вопросы по теме: 2.4.

2.4.1. Что такое геометрическая точность?

2.4.2. Что такое кинематическая точность?

2.4.3. Чем характеризует жесткость (податливость) узлов станка?

2.4.4. С чем связана виброустойчивость станка?

2.5.5. Источники и характеристики колебаний в станках?

2.5.6. Что такое теплостойкость?

2.5.7. С чем связана точность позиционирования?

Точность станка в основном предопределяет точность обработанных на нем изделий. По характеру и источникам возник­новения все ошибки станка, влияющие на погрешности обработан­ной детали, условно разделяют на несколько групп.

Геометрическая точность зависит от ошибок соединений и влияет на точность взаимного расположения узлов станка при отсутствии внешних воздействий. Геометрическая точность зависит главным образом от точности изготовления соединений базовых деталей и от качества сборки станка. На погрешности в расположении основ­ных узлов станка существуют нормы; соответствие этим нормам проверяют для нового станка и периодически при его эксплуатации. Нормы на допустимые для данного станка геометрические погреш­ности зависят от требуемой точности изготовления на нем деталей.

Кинематическая точность необходима для станков, в которых сложные движения требуют согласования скоростей нескольких простых. Нарушение согласованных движений нарушает правиль­ность заданной траектории движения инструмента относительно за­готовки и искажает тем самым форму обрабатываемой поверхности. Особое значение кинематическая точность имеет для зубообрабатывающих, резьбонарезных и других станков для сложной контурной обработки.

Жесткость станков характеризует их свойство противостоять появлению упругих перемещений под действием постоянных или медленно изменяющихся во времени силовых воздействий. Жест­кость — отношение силы к соответствующей упругой деформации б в том же направлении

(2.19)

Величину, обратную жесткости, называют податливостью

(2.20)

Податливость сложной системы из набора упругих элементов, работающих последовательно, равна сумме податливостей этих элементов:

(2-21)

Жесткость станка, его несущей системы должна обеспечить упругое перемещение между инструментом и заготовкой в заданных пределах, зависящих от требуемой точности обработки. Жесткость и соответственно податливость базовых деталей станка из чугуна или стали подчиняются закону Гука и для каждой детали есть вели­чина постоянная. Жесткость большинства соединений, таких, как неподвижные стыки, направляющие, подшипники качения и сколь­жения, не является постоянной величиной вследствие отсутствия прямой пропорциональности между силой и упругим перемещением. В этом случае жесткость следует понимать как отношение прираще­ния силы к соответствующему приращению перемещения

(2.22)

Жесткость несущих систем станков при большом числе упругих деталей и соединений между ними обычно близка к постоянному значению (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Жесткость несущей системы станка: 1 — упругие перемещения резца относи­тельно заготовки; 2 — перемещения конца шпинделя; 3 — упругие перемещения сто­ла и станины

Жесткость же отдельных соединений, предва­рительно не затянутых и имеющих зазоры, существенно нелинейна и зависит от характера приложения силы. Кроме того, жесткость соединений зависит от случайных изменений рельефа контактиру­ющих поверхностей в первую очередь от шероховатости и волни­стости. В связи с этим жесткость соединений и жесткость сложных деталей, изменяющаяся из-за изменения, например, толщины сте­нок, могут влиять на разброс значений жесткости даже одинаковых станков (рис. 2.6).

Рис. 2.6, Жесткость токарного станка по результатам испытания 25 токар­ных станков:

1 — у переднего центра; 2 — в середине рабочего пространства; 3 — у заднего центра

На общую жесткость станков большое влияние оказывают соединения инструмента и заготовки с соответствующими узлами станка, поскольку эти соединения типа конусов, кулачков патрона, центровых отверстий имеют небольшую жесткость. Для повышения общей жесткости станка целесообразно выявлять эле­менты с пониженной жесткостью и затем принимать меры к ее повы­шению до уровня жесткости других последовательно нагруженных упругих звеньев.