8 Показатели производительности станков, основные направления ее повышения.

Производительность станка определяет его способность обеспе­чивать обработку определенного числа деталей в единицу времени.

Штучная производительность (шт./год) выражается числом де­талей, изготовленных в единицу времени, при непрерывной безот­казной работе

Q=T₀\T, (2.5)

где Т₀ — годовой фонд времени; Т — полное время всего цикла изготовления детали.

При изготовлении на универсальном станке разных деталей его штучную производительность определяют по условной, так назы­ваемой представительной детали, форму и размеры которой берут усредненными по всему рассматриваемому множеству деталей. Все исходные параметры представительной детали (масса, размеры, допуски и т. д.) определяют для всей группы (семейства) рассматри­ваемых деталей как средневзвешенные величины

x= ∑хδ_сх/δ_с,

где х — величина данного параметра внутри каждого интервала; б_сх — частость по интервалам изменения величины х; 6_С — общая частость (весомость) деталей рассматриваемой группы.

Для станков широкой универсальности рассматривают набор представительных деталей, каждая из которых соответствует семей­ству однотипных деталей, сходных по форме и технологии обработки. Производительность определяют по среднему значению времени цикла обработки, которое без учета потерь выражается как

Т =t_р + t_B, (2.6)

где t_p— время обработки резанием;t_B— время на все виды вспо­могательных операций, не совмещенных по времени с обработкой.

Если процесс обработки осуществляют непрерывно и дополни­тельное время на вспомогательные операции не затрачивается, т. е, если /_в = 0, а Т =t_v,то штучная производительность совпадает с понятием технологической производительности

Qi = 1/tр, (2.7)

определяемой только по машин­ному времени. Штучная произво­дительность связана с годовым выпуском деталей коэффициентом использования г), учитывающим потери годового фонда времени (рис. 2.1) по организационным и техническим причинам:

N = Qη. (2.8)

Кроме штучной производитель­ности иногда используют для сравнительной оценки различ­ного по характеру оборудования и разных методов обработки другие условные показатели. Производительность формообразования измеряют площадью поверхности, обработанной на станке в единицу времени

Q_f = v_p/Lt_p/T ⁽²'⁹⁾

гдеL— скорость и полный путь перемещения инструмента по образующей линии на обрабатываемой поверхности.

Производительность резания определяют объемом материала, снятого с заготовки в единицу времени. Этот показатель применяют иногда для оценки возможностей станков для предварительной обработки или для сравнения различных технологических способов размерной обработки (табл. 2.1). В таблице приведены также данные по затратам мощности при удалении 1 см³ металла за 1 мин.

2.1. Производительность размерной обработки

Вид обработки	Произво­дитель­ность, с^Ча-н	Мощ­ность, к Вт	Внд обработки	Произво­дитель­ность, сма/мии	Мощ­ность, кВт
Тот т:е	1500	0,06	Электрохимическая	15	10
Шлифование	800	0,6	Ультразвукоая	1	25
Электроискровая	15	1,0	Лазерная	0,01	4000

Основные пути повышения производительности станков и ста­ночных систем связаны со следующими тенденциями: увеличением технологической производительности; совмещением разных опера­ций во времени; сокращением времени на вспомогательные движения; сокращением всех видов внецикловых потерь.

Технологическая произво­дительность увеличивается с по­вышением скорости обработки (рис. 2.2) и с увеличением сум­марной длины режущих кромок инструмента, участвующих в процессе формообразования. Повышение скорости обработки ограничивается свойствами ма­териала режущего инструмента. Резкое повышение скорости воз­можно при переходе на новые инструментальные материалы.

При замене режущего инструмента из быстрорежущей стали и твердо­го сплава инструментом из порошкового твердого сплава и алмазным инструментом можно ожидать существенное повышение скорости резания и соответственно подачи. Значительное повышение произво­дительности достигается применением эффективных смазочно-охлаждающих жидкостей. Увеличение суммарной длины режущих кромок приводит к усложнению и удорожанию режущего инструмента, что оправдывает себя, как правило, при соответствующем увеличении масштаба производства.

Большим резервом повышения производительности является сов­мещение во времени различных операций, как основных, так и вспо­могательных. Одновременное выполнение нескольких рабочих опе­раций осуществляется на многопозиционных станках и автоматиче­ских линиях, используемых в крупносерийном и массовом производ­стве. Совмещение рабочих операций с вспомогательными всегда це­лесообразно, если это не связано с излишним усложнением и удоро­жанием станка. Применение непрерывных методов обработки (бес­центрового шлифования, накатки резьбы непрерывным способом, непрерывного протягивания и др.) дает возможность полностью сов­местить все вспомогательные операции с рабочими и обеспечить наибольшую производительность станка.

Сокращение времени на вспомогательные движения (холостые ходы) для повышения производительности станка обеспечивается совершенствованием привода и системы управления. Ограничения по скорости вспомогательных движений связаны с возникающими при этом инерционными нагрузками и их отрицательным влиянием по различным критериям работоспособности деталей и механизмов станка. Все виды внецикловых потерь сокращаются при комплексной автоматизации и совершенствовании системы управления как отдель­ным станком, так и всем автоматизированным производством на базе вычислительной техники.

Автоматизация смены инструмента и совмещение операций смены затупленного инструмента на станке с рабочими операциями сокра­щают потери времени на замену инструмента. Повышение надежности станков и автоматических систем снижает число отказов и общие затраты на устранение этих отказов.