Технико экономические показатели станков

3.1.3. Технико-экономические показатели станков

Для сравнительной оценки технического уровня станков и комплексов станочного оборудования, а также для выбора станков в соответствии с решением конкретной производственной задачи используют набор показателей, характеризующих качество как отдельных станков, так и набора станочного оборудования. К таким показателям относятся эффективность, производительность, надежность, долговечность, ремонтопригодность, гибкость, точность и надежность.

Эффективность– комплексный (интегральный) показатель, который наиболее полно отражает главное назначение станочного оборудования – повышать производительность труда и соответственно снижать затраты труда при обработке деталей. Эффективность станков определяется как

, шт./руб.,

где N– годовой выпуск деталей;с– сумма годовых затрат на их изготовление.

При проектировании или подборе станочного оборудования всегда следует стремиться к максимальной эффективности, а показатель А при этом следует рассматривать как целевую функцию, т.е.

Если задана годовая программа выпуска, то данное условие приводится к минимуму приведенных затрат (с min).

Сравнение эффективности двух вариантов станочного оборудования при заданной программе выпуска ведут по разности приведенных затрат

где индекс «2» относится к более совершенному варианту станочного оборудования по сравнению с базовым (индекс «1»).

Производительностьстанка определяет его способность обеспечивать обработку определенного количества деталей в единицу времени.

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

где T0– 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

где х– величина данного параметра внутри каждого интервала;с– частость по интервалам изменения величиных;сх– 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=tp+tв,

где tp– время обработки резанием;tв– 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 tв= 0, аТ=tp, то штучная производительность совпадает с понятием технологической производительности, определяемой только по машинному времени. Штучная производительность связана с годовым выпуском деталей коэффициентом использования, учитывающим потери годового фонда времени (рис.5) по организационным и техническим причинам.

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

Производительностью резания определяют объем материала, снятого с заготовки в единицу времени. Этот показатель применяют иногда для оценки возможностей станков при предварительной обработке или для сравнения различных технологических способов размерной обработки.

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

Рис.5. Потери годового фонда времени:

1 – выходные, отпуск; 2 – отсутствие третьей смены; 3 – односменная работа;

4 – отказы; 5 – переналадки; 6 – использование станочного оборудования

Технологическая производительность увеличивается с повышением скорости обработки 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.

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.

Надежностьстанка – свойство станка обеспечивать бесперебойный выпуск годной продукции в заданном количестве в течение определенного срока службы и в условиях правильного применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Нарушение работоспособности станка называют отказом. При отказе продукция либо не выдается, либо является бракованной. В автоматизированных станках и автоматических линиях отказы могут быть связаны с нестабильностью условий работы под влиянием отдельных случайных факторов и их сочетания. Причиной отказов может быть потеря первоначальной точности станка из-за изнашивания его узлов и ограниченной долговечности важнейших его деталей (направляющих, опор, шпинделей, передач винт-ганка, фиксирующих устройств и т.п.).

Безотказностьстанка – свойство станка непрерывно сохранять работоспособность в течение определенного времени. Она может быть оценена следующими показателями: вероятностью отказа по результатам испытаний и вероятностью безотказной работы в зависимости от интенсивности отказов.

Отказы, связанные с изнашиванием элементов станка, обычно подчиняются законам нормального распределения или логарифмически-нормального распределения. В первом случае известны две характеристики распределения: средняя наработка на отказ и среднеквадратичное отклонение.

Комплексным показателем надежности станков является коэффициент технического использования. Он дает возможность оценить фактическую производительность Qфпо сравнению с номинальным значением производительностиQ(при абсолютной надежности).

Долговечностьстанка – свойство станка сохранять работоспособность в течение некоторого времени с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта до наступления предельного состояния. Долговечность отдельных механизмов и деталей станка связана главным образом с изнашиванием подвижных соединений, усталостью при действии переменных напряжений и старением.

Изнашивание подвижных соединений в станке (направляющих, опор, шпинделей, передач винт-гайка и др.) является важнейшей причиной ограничений долговечности по критерию сохранения первоначальной точности.

Ремонтопригодность– свойство, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Этот критерий является особенно важным для станков с высокой степенью автоматизации и автоматических станочных систем, так как определяет стоимость затрат на устранение отказов и связанные с этим простои дорогостоящего оборудования.

Техническийресурс– наработка от начала эксплуатации или ее возобновления после среднего и капитального ремонтов до перехода в предельное состояние. Для определения долговечности отдельных элементов (деталей и механизмов станка) используют средний ресурс (математическое ожидание).

Современные станки и станочные системы (автоматические линии, участки и производства) являются сложными системами, состоящими из большого числа разнородных элементов (механических, электрических и радиоэлектронных). Оценка надежности сложной системы должна осуществляться на основе учета и анализа всех действующих факторов.

Технологическая надежностьстанков и станочных систем как свойство сохранить во времени первоначальную точность оборудования и соответствующее качество обработки имеет важное значение в условиях длительной и интенсивной эксплуатации. В основе аналитических методов оценки технологической надежности станков лежит разработка математической модели, отражающей характер изменения точности обработки или точности систем станка во времени.

Диагностирование является эффективным средством повышения надежности станков и станочных систем. При этом осуществляют направленный сбор текущей информации о состоянии станка и его важнейших узлов и элементов.

Гибкостьстаночного 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.

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

Целесообразная гибкость оборудования связана с номенклатурой обрабатываемых деталей (рис.6).

Рис.6. Примерные области использования станочного оборудования различной

универсальности:

1 – автоматические линии; 2 – переналаживаемые автоматические линии;

3 – гибкие станочные системы; 4 – станочные модули и станки с ЧПУ;

5 – станки с ручным управлением

Переналаживаемостьопределяется потерями времени и средств на переоснащение станочного оборудования при переходе от одной партии заготовок к другой.

Таким образом, переналаживаемость является показателем гибкости оборудования и зависит от количества партий деталей, обрабатываемых на данном оборудовании в течение года. При этом средний размер партии связан с характером производства и переналаживаемостью оборудования.

Для каждого вида станочного оборудования существуют вполне определенные затраты на каждую переналадку (рис.7). 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 при высокой степени автоматизации.

Рис.1.7. Оптимизация размера партии в зависимости от гибкости:

1 – затраты на незавершенную продукцию; 2 – затраты на переналадку;

3, 4 – суммарные затраты

Точностьстанка 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:

1. Геометрическая точностьзависит от ошибок соединений и влияет на точность взаимного расположения узлов станка при отсутствии внешних воздействий. Она зависит, главным образом, от точности изготовления стыковых соединений базовых деталей и от качества сборки станка.

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

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

Величину, обратную жесткости, называют податливостью. Податливость сложной системы, состоящей из набора упругих элементов, работающих последовательно, равна сумме податливостей этих элементов.

Жесткость станка, его несущей системы должна обеспечить упругое перемещение между инструментом и заготовкой в заданных пределах, зависящих от требуемой точности обработки.

studfiles.net

Технико-экономические показатели станков

Одним из основных требований, которые предъявляются к современным металлорежущим станкам являются требования точности работы. Под термином точность работы станка понимается стабильность обеспечения станком получения заданной геометрической формы обрабатываемой детали, качества ее поверхности и точности размеров, определяющих основные параметры формы. Точность работы станка зависит от многих факторов, связанных с проектированием и изготовлением станка, правильности его эксплуатации и своевременного профилактического ремонта станка. Повышение точности станка достигается совершенствованием технологии изготовления его деталей и сборки его узлов, а сохранение первоначальной точности на длительное время в эксплуатационных условиях - тщательностью ухода и принудительным профилактическим осмотром.

Производительность станка

Другим не менее важным показателем работы станка является его производительность. Производительность станка характеризуется различными показателями, из которых наиболее простым и наглядным является количество обрабатываемых деталей в единицу времени. Этот показатель является относительным, так как на одном и том же станке при различной его настройке и наличии тех или иных приспособлений, особенно на станке универсального назначения, можно получить различные значения этого показателя. Для достижения максимальной производительности основное внимание должно быть обращено на сокращение вспомогательного времени, связанного со сменой заготовки, инструмента и управлением циклом обработки на станке. При прочих равных условиях многоинструментальная обработка является одним из способов повышения производительности. Максимальное сокращение вспомогательного времени и возможность применения многоинструментальной обработки обеспечивается автоматизацией цикла работы станка.

На универсальных станках с ручным управлением производительность достигается путем рационального и удобного расположения органов управления, применения преселективного управления, позволяющего сократить время и перестройку режимов обработки, путем предварительного, в процессе рабочего хода на предыдущей операции, набора нужного сочетания блочных колес коробок скоростей и подач, требуемых на следующей операции. Автоматизация управления металлорежущим станком является основным направлением развития современного станкостроения. Автоматизированные станки получили широкое внедрение не только в крупносерийном и массовом производстве, но начали широко применяться и при мелкосерийном и единичном производстве. Последнему способствует появившиеся в последнее время станки с программным управлением, которые, как указывалось выше, могут легко переналаживаться на обработку любой детали.

Надежность станка

Способность станка работать безотказно и обеспечивать бесперебойную обработку деталей в заданных условиях эксплуатации называется надежностью. Степень надежности характеризуется так называемым коэффициентом надежности и определяется статистическим путем, как отношение фактического времени работы станка к запланированному

где Тпр - время простоя станка вследствие неисправностей;

Трп - время рабочего периода. Значение коэффициента надежности колеблется в пределах 0,8-0,98.

Долговечность

Под понятием долговечность подразумевается срок службы станка в заданных условиях эксплуатации, когда затраты на восстановление его работоспособности экономически целесообразны. Большое значение для обеспечения нужного класса чистоты обрабатываемых деталей, стабильности работы станка, увеличения его надежности и долговечности является жесткость конструкции станка, что позволяет исключить или снизить возможность появления в процессе работы станка вибраций нежелательной частоты. Виброустойчивость станка обеспечивается не только увеличением массы корпусных деталей, но также учетом возможных источников возникновения вибраций и создания рациональных конструкций. В этом направлении ведутся теоретические и опытные изыскания по разработке методов расчета динамической прочности конструкции станка.

Рациональность конструкции

Рациональная конструкция станка и отдельных его механизмов, в свете требований охраны труда, считается такой, которая обеспечивает бесшумность его работы. При конструировании нового станка необходимо обеспечивать условия «технологичности конструкции». Под этим понятием подразумевается соблюдение при проектировании ряда условий, обеспечивающих возможность применения при обработке и сборке деталей станка наиболее прогрессивных и экономичных технологических процессов.

Технологиченость станка

Технологичность конструкции характеризуется: себестоимостью станка, как суммарного показателя трудоемкости и металлоемкости, конструкции; сроком оборачиваемости средств, связанным с длительностью производственного процесса изготовления станка, степенью унификации узлов станка и нормализацией его деталей.

www.metalcutting.ru

Технико-экономические показатели и критерии работоспособности станков

Для сравнительной оценки технического уровня станков и комплектов станочного оборудования, а также для выбора станков в соответствии с решением конкретной производственной задачи используют набор показателей, характеризующих качество, как отдельных станков, так и набора станочного оборудования. Этих показателей – 5 и они рассмотрены ниже.

Эффективность – комплексный (интегральный) показатель, который наиболее полно отражает главное назначение станочного оборудования – повышать производительность труда и соответственно 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.

При проектировании станочного оборудования всегда следует стремиться к максимальной эффективности, а показатель А при этом следует рассматривать как условную функцию А=N/C  max.

Распространенным критерием оценки новой техники является срок окупаемости дополнительных капиталовложений, который определяется по формуле

где К1, К2 – капиталовложения соответственно по новому и базовому вариантам производства;

С1, С2 – текущие затраты по двум вариантам производства.

Величина обратная сроку окупаемости, коэффициент эффективности дополнительных капиталовложений, определяется так

Показателем сравнительной экономической эффективности является также минимум производственных затрат. Приведенные затраты по i-ому варианту

где Сi – годовые текущие затраты;

Кi – капиталовложения по i-ому варианту;

ЕН – нормативный коэффициент эффективности капиталовложений.

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

шт./год,

где Т0 – годовой фонд времени;

Т – полное время цикла изготовления детали.

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

где х – величина данного параметра внутри каждого интервала;

сх – частость по интервалам изменения величины х;

с – общая частость (весомость) деталей рассматриваемой группы.

Производительность определяют по среднему значению времени цикла обработки, которое без учета потерь выражается как

где tP – время обработки резанием;

tB – время на все виды вспомогательных операций, не совмещаемых по времени с обработкой.

Штучная производительность связана с годовым выпуском деталей коэффициентом использования , учитывающим потери годового фонда времени

Причины потери годового фонда времени приведены на рис.

Станки общего назначения

Станки с ЧПУ

Все виды внецикловых потерь сокращаются при комплексной автоматизации и совершенствовании системы управления.

studfiles.net

ТЕМА 3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СТАНКОВ.

Для сравнительной оценки технического уровня станков и комплектов станочного оборудования, а также для выбора станков в соответствии с решением конкретной производственной задачи используют набор показа- телей, характеризующих качество, как отдельных станков, так и набора станочного оборудования.

Существуют следующие основные технико-экономическиепоказате-

ли:

-эффективность;

-производительность

-надежность;

-гибкость.

1 Эффективность

Эффективность — комплексный(интегральный) показатель, который наиболее полно отражает главное назначение станочного оборудования—

повышать производительность труда и соответственно снижать затраты труда при обработке деталей. Эффективность станков оценивается по

формуле

A = N

åc

N -годовойвыпуск деталей;

åc - сумма годовых затрат на их изготовление.

При проектировании или подборе станочного оборудования всегда следует стремиться к максимальной эффективности, а показатель«А» при

этом следует рассматривать как целевую функцию Сравнение эффективности двух вариантов станочного оборудования

при заданной программе выпуска ведут по разности приведенных затрат

P = (åc)1 − (åc)2

где индекс «2» относится к более совершенному варианту станочного оборудования при сравнении с базовым(индекс«1»).

2. Производительность

Существуют несколько показателей производительности по которым сравнивают различные типы станков.

Штучная производительность – это способность станка обеспечивать обработку определенного числа деталей в единицу времени.

Q = TO T

где ТО — годовой фонд времени; Т— полное время всего цикла изго- товления детали.

При изготовлении на универсальном станке разных деталей его штуч- ную производительность определяют по условной, так называемой пред- ставительной детали, форму и размеры которой берут усредненными по

всему рассматриваемому множеству деталей. Все параметры представи- тельной детали(масса, размеры, допуски и т. д.) определяют как средне- взвешенные величины(рис. 3.1)

X = å X× δδCX

где х — величина данного параметра внутри каждого интервала; dCX — частость по интервалам изменения величины х

d — общая частость(весомость) деталей рассматриваемой группы.

Рис. 3.1 Определение параметров представительной детали

Производительность формообразования. Ее применяют для сравнения разного по характеру оборудования. Она определяется по формуле:

QФ = VP××tPL T

VP иL – скорость резания и полный путь инструмента по образующей

линии

tP – время резания

T – время цикла обработки

Производительность резания определяют объемом материала, снятого с заготовки в единицу времени. Этот показатель применяют для оценки

возможности станков для предварительной размерной обработки или для сравнения различных технологических способов размерной обработки

Вид обработки	Производительность см3/мин	Мощность кВт
Точение	1500	0,06
шлифование	800	0,6
Лазерная обработка	0,01	4000

Надежность станка — свойство станка обеспечивать бесперебойный

выпуск годной продукции в заданном количестве в течении определенного срока службы и в условиях применения, технического обслуживания, ре- монтов, хранения и транспортирования.

Нарушение работоспособности станка называют отказом. При отказе продукция либо не выдается, либо является бракованной.

Безотказность станка — свойство станка непрерывно сохранять рабо- тоспособность в течение некоторого времени. Безотказность может быть оценена следующими показателями.

Вероятность отказа по результатам испытаний определяется по фор-

муле

Q(t) = NOT NO

NО – общее количество элементов, из которых отказалиNOT = NO - N И - число отказавших элементов

NИ – число исправных элементов

Вероятность безотказной работы

P(t) = 1- Q(t) = 1- NOT = N И NONO

Интенсивность отказов — условная плотность вероятности возникно-

вения отказа в единицу времени

Комплексным показателем надежности станков является коэффициент технического использования

η =			1
æ	n	ö

	ç1+ åλi×tCPi÷
	è	1	ø

где

n — число независимых элементов, подверженных отказам; li — интенсивность отказовi-гоэлемента;

tCPi — среднее время на устранение отказа(на восстановление).

Тогда фактическая производительность определяется

QФ = Q×η

Долговечность станка — свойство станка сохранять работоспособ- ность в течение некоторого времени с необходимыми перерывами для тех- нического обслуживания и ремонта до наступления предельного состоя- ния.

Ремонтопригодность — свойство, заключающееся в приспособленно-

сти к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов и восстановлению работоспособности.

Гибкость – способность к быстрому переналаживанию. Она характе- ризуется универсальностью и переналаживаемостью.

Универсальность определяется числом разных деталей, подлежащих обработке на данном станке, или отношением количества деталей выпу- щенных на станке за год к номенклатуре детале.

Переналаживаемость определяется затратами времени и средств на переналадку станка при переходе на обработку новой партии деталей.

studfiles.net

Смотрите также

Плоский ремень для станка
Техника безопасности при работе на сверлильном станке
Передняя бабка токарного станка
Станок токарно карусельный
Выполняемые работы на фрезерных станках
Продольно строгальный станок
Сверлильные станки с чпу
Станок для переработки шин
Вакансии оператор станков с чпу
Станок рейсмусный по дереву
Станки для производства кирпича лего