Файл: Корытин, А. М. Оптимизация управления металлорежущими станками.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 107
Скачиваний: 0
Числовые значения коэффициентов в уравнении (15) приве дены в работе [Ю], их рассчитывают по следующим зависимо стям:
R2 — £2Rx + 0,08nx, R3 = 0,15n2;
здесь k — коэффициент, для агрегатных станков и автоматиче ских линий с числом электродвигателей более двух &= 0,3, для станков с одним или двумя электродвигателями &= 0,1; ti\, п2— количество электроаппаратов (магнитных пускателей, предо хранителей, реле, выпрямителей и др.), установленных соответ ственно вне станка и на нем.
Категория сложности ремонта для радиоэлектронных эле ментов, входящих в систему, может быть определена в зависи мости от количества элементов п по соответствующему графику
[10] |
либо по формуле |
|
R j « |
1 + (п — 500) • 0,506 • 10-3; |
(16) |
п > 500.
Например, необходимо определить категорию сложности ре монта Rj для вычислительного устройства, если количество эле ментов в нем /г= 1000. По выражению (16) рассчитывают, что в данном случае i?j=l,25. На основании уравнений (14) — (16) находят суммарные затраты З с.э на ремонтное и межремонтное обслуживание системы. Годовые затраты на устранение отка зов электронной части системы [45]
30 = |
2 KiCst + C yZ |
к » |
|
|
i=1 |
г=1 |
|
где |
п — общее |
число |
элементов электронной части системы; |
Лэi — интенсивность отказов в год t-го элемента; Сэг — средняя стоимость восстановления работоспособности системы при отка
зе элемента; |
Су— затраты, связанные с порчей обрабатываемых, |
||||||
деталей при отказах. |
стоимости |
восстановления работоспособ |
|||||
Величина |
средней |
||||||
ности системы после отказа |
|
|
|
||||
СЭ1— C3i + Cpi + |
CBi -j- Сз.эо |
|
|
|
|||
где C3i — стоимость заменяемого элемента с учетом |
его достав |
||||||
ки; |
Cpj — затраты на персонал, |
производящий ремонт восстанав |
|||||
ливаемых элементов; |
Св, — средняя стоимость работ |
по замене |
|||||
отказавшего элемента новым; |
С3.Эг — затраты на содержание за |
||||||
пасных элементов. |
|
|
|
|
|||
В тех случаях, когда затраты на содержание запасных эле |
|||||||
ментов С3.эг |
невелики и малы затраты Су, можно принять, что |
||||||
С3.эг = Су= 0. При этом получим |
|
|
|
||||
Зо = |
2 Я Э/Сзг + |
2 CpjKi + 2 |
з вiKi, |
(17) |
|||
|
i—l |
|
i~\ |
i=1 |
|
|
|
58
где пн и np — число невосстанавливаемых и восстанавливаемых элементов системы, соответственно, п = пн+ пр.
Полагая, что отказы элементов независимы и выход из строя любого из них вызывает отказ всей системы, принимаем
в качестве |
основного показателя надежности системы пара |
||
метр потока отказов [44] |
|
||
= 2 |
= 2 |
+ 2 |
= K -h яр; |
£=1 |
£=1 |
£=1 |
|
здесь Ян и Яр — поток отказов невосстанавливаемых и восстанав ливаемых элементов системы.
Найдем составляющие выражения (17):
C . I = а Ц и С р г = H p t p i ' , C Q[ = |
|
|
где a — коэффициент |
увеличения расходов |
на доставку и уста |
новку; Ц{ — оптовая |
цена элемента; Я в, |
Нр— соответственно |
нормированные затраты на персонал, производящий замену и
ремонт; tBi — время восстановления; |
tpi— время ремонта. |
||
Запишем выражение (17), пользуясь понятием |
параметра |
||
потока отказов: |
|
|
|
•^о — \Сз.ср + ^Э^В^В-СР -ЬЯрЯрГр.ср; |
|
|
|
здесь Сз.ср — средняя |
стоимость замены элементов; Гв.ср и |
||
Я'р.ср— соответственно |
среднее время |
ликвидации |
отказа при |
замене и ремонте элементов системы:
Отказы системы вызывают дополнительное уменьшение ко эффициента загрузки станка по времени
$ = 6„ |
яугв.ср |
|
Ф„ |
||
|
||
.здесь |
6Н— нормированная величина коэффициента загрузки. |
|
На |
основании рассмотренных соотношений получим общее |
выражение приведенных затрат на систему оптимизации:
59
Пс — СэФдбРСр.с -J- tfyKQcp.K+ Нщ [2/?i (1 + К) + 0,08% + 0,15% -Ь
+ Rjj-^-y (Нпл-\-ЦплЕа) Sc-\-‘kaC3,Cp-j-'k3HBTBCpJ^XpH pTp,CpJf-EH— — - f -
+ аДс (Ея + — ^ • |
О®)' |
Определив по уравнению |
(18) приведенные затраты на срав |
ниваемые варианты систем |
оптимизации, находят по формуле |
(12) годовой экономический эффект при внедрении лучшего варианта, у которого общая сумма приведенных затрат на ста нок [выражение (8)] минимальна.
Касаясь вопроса эффективности применения в станках тех или иных систем оптимизации, следует отметить, что примене ние самоприспособляющихся систем целесообразно в первую очередь [12] для условий крупносерийного и массового произ водства и для операций значительной продолжительности.
Поскольку тяжелые станки часто являются лимитирующим участком производства и они практически не взаимозаменяемы, оснащение их системой оптимизации, по-видимому, тоже ока жется экономически эффективным, учитывая относительно не большие по сравнению со стоимостью станка капиталовложе ния в эти системы. Чем выше степень автоматизации станка, тем эффективнее самоприспособляющаяся система. Весьма актуаль но применение таких систем для станков с ЧПУ. Создание си стем оптимизации металлообработки на таких станках упро щается в связи с возможностью использования уже имеющихся на них элементов: регулируемых приводов, вычислительных ма шин, датчиков и др. Хотя наибольшая эффективность управле ния металлообработкой достигается при использовании само приспособляющихся систем, широко применяют системы ста билизации и системы ограничения параметров, которые значи тельно проще и требуют меньше затрат на реализацию.
В заключение отметим, что помимо создания явных источни ков экономической эффективности внедрение систем оптимиза ции управления металлообработкой открывает пути для исполь зования скрытых ресурсов производства, имеющих важное са мостоятельное значение. К таким ресурсам относятся: увеличе ние доли интеллектуального труда, что положительно влияет на производство; уменьшение доли ручного труда; повышение гибкости производства, состоящее в сокращении сроков смены типа обрабатываемых деталей; повышение надежности произ водства.
Г л а в а 11
Системы стабилизации режимов резания
1. Стабилизация скорости резания
Сравнительно широкое применение в металлорежущих станках получили системы стабилизации. При построении самонастраи вающихся систем используют некоторые положения, присущие системам стабилизации. Поэтому создание первых можно осу ществлять дополнением системы стабилизации приставкой, про изводящей поиск экстремума путем изменения уставок отдель ных регуляторов. Ниже рассмотрены вопросы, связанные с применением, проектированием и теоретическим исследованием систем стабилизации, а также приведен их анализ.
Система поддержания постоянства скорости резания явля ется одной из наиболее распространенных систем стабилизации и ее применяют, в основном, при обработке торцовых, кониче ских, сферических и фасонных поверхностей на тяжелых токар ных и карусельных станках, а также на токарных станках сред них размеров. Системы стабилизации находят применение в шлифовальных станках, где для повышения производительно сти необходимо поддерживать постоянную скорость резания по мере износа шлифовального круга, а также в некоторых спе циальных станках.
Относительное сокращение машинного времени за счет при менения системы стабилизации скорости резания (ССР) при обработке торцовых и конических поверхностей
где Тмп — машинное |
время при обработке с постоянной |
часто |
той вращения, мин; |
TMV— машинное время при обработке с |
|
постоянной скоростью резания, мин; D — диапазон |
измене |
|
ния скорости. |
|
|
При обработке сферических поверхностей относительное сок ращение машинного времени может быть рассчитано по фор муле
При ступенчатом изменении частоты вращения шпинделя, путем автоматического переключения на ходу коробки скоро стей, повышение производительности зависит от начального и конечного радиуса обработки и от знаменателя ряда ср чисел оборотов коробки скоростей. Относительное сокращение машин ного времени при торцовой обработке
Тут— Тую |
_ | ___ Ф (D Ч~ 1) |
Тут |
Т) (1 + ф) |
Теоретически максимально возможное сокращение машин ного времени при обработке с постоянной скоростью резания по сравнению с машинным временем при постоянной частоте вра щения шпинделя составляет 50%• На практике наиболее целе сообразный с точки зрения повышения производительности диапазон регулирования составляет 3—4 для обработки сфери ческих поверхностей и 6—10 для обработки торцовых и кони ческих поверхностей. Дальнейшее увеличение диапазона регу лирования не приводит к существенному сокращению времени обработки. Другим ценным свойством систем ССР является улучшение качества обработанной поверхности, что особенно важно при чистовой обработке.
Снижение скорости резания при уменьшении диаметра обра ботки приводит к увеличению высоты микронеровностей поверх ности. При этом увеличивается величина нароста, который не разрушается при дальнейшей обработке вследствие низкой тем пературы, уменьшения объема и изменения характера сходя щей стружки. Экспериментальные исследования [21] показы вают, что при обработке на токарном станке особо высокой точ ности диска диаметром 300 мм из стали 40Х с начальной ско ростью резания 300 м/мин резцом с напайкой из сплава Т15К6 при глубине резания 0,5—1,5 мм и подаче 0,02 мм/'об высота микронеровностей поверхности возрастает с уменьшением диа метра обработки от 0,5 до 1,7 мкм. При обработке этой же де тали и поддержании постоянной скорости резания при измене нии диаметра обработки от 300 до 40 мм высота микронеров ностей поверхности колеблется в пределах 0,47--0,57 мкм.
Последний результат приблизительно совпадает с данными, приведенными в книге [49], где указано, что при обработке керамическим резцом диска с наибольшим и наименьшим диа метрами 510 и 25,5* мм соответственно, глубине резания 0,38 мм, подаче 0,152 мм/об, постоянной скорости резания 142 м/мин высота микронеровностей на 94% обработанной поверхности не превышала 0,41 мкм при диапазоне регулирования 10: 1. При обработке той же детали с постоянной частотой вращения шпин деля возникала необходимость применения резцов с напайкой из твердого сплава, а высота микронеровностей увеличивалась
* Здесь и далее английские меры переведены в метрические.
62