Файл: Когут, А. Е. Выбор экономичных параметров машин при конструировании.pdf

Использование станка на предельных (меньших или больших) режимах их экономической зоны отражает тот или иной уровень его интенсификации.

Объективно существуют и самые экономичные параметры режи­ мов резания внутри экономической зоны, но до сих пор исследо­ ватели не нашли их количественного выражения. Нам предста­ вляется, что внутри зоны [vc, vq] есть скорость резания наивыс­ шей общественной производительности труда ѵ3 для конкретных условий обработки /-й детали при і-й операции, которая обусло­ вливает оптимальное сочетание величин себестоимости операции и выработки станочника, себестоимости и станкоемкости продук­ ции, наибольшую величину прибыли ЯП1ах, приходящуюся на данную і-ю операцию за определенный период работы станочника на данном станке (за час, смену, сутки и т. д.), и наименьшую величину совокупных затрат живого и овеществленного труда при і-й операции.

Исследователи всегда искали такие режимы интенсификации использования станка, которые оптимально соединяли бы в себе возможность обеспечения высокой выработки станочника и мини­ мальной себестоимости каждой технологической операции, изго­ товленной им.

Создатели новых машин, улучшая их качественные параметры, должны знать, что в экономической зоне находятся и более эко­ номичные интенсивные режимы обработки, соответствующие таким показателям, которые все в большей мере выражают требования критерия оптимальности — достижение минимума совокупных затрат труда, приходящихся на і-ю операцию. Поэтому целе­ сообразны поиски такого показателя оптимальности для выбора экономически интенсивных режимов обработки и для конструи­ рования прогрессивных моделей нового оборудования (станков).

Чем больше продукции производится на станке в единицу времени, тем выше его станкоотдача (фондоотдача), тем меньше станкоемкость продукции. Но этот обобщающий экономический показатель не увязан с минимизацией всех совокупных затрат живого и овеществленного труда на производство единицы про­ дукции, изготовленной на данном станке, и в значительной мере теряет свои обобщающие достоинства.

Хозрасчетные интересы предприятия требуют не максималь­ ной, а оптимальной величины станкоотдачи, полученной при режимах экономичной интенсификации использования станка и режущего инструмента, которые обеспечивают сочетание опти­ мальных величин трудоемкости, станкоемкости и себестоимости каждой единицы продукции, позволяя достичь максимальной величины прибыли на каждой технологической операции.

Если в экономической зоне при увеличении интенсивности режимов обработки возрастает себестоимость (кривая зависи­ мости себестоимости от режимов обработки имеет экстремальный характер) Сх, то соответственно уменьшается величина прибыли П,

Приходящаяся на единицу изделия. Но в то же время идет про­ цесс возрастания величины выработки за единицу времени q. Тогда для любой величины скорости резания (для любого интен­ сивного режима обработки) можно найти величину прибыли Pyq, соответствующую той же единице времени работы станка. И мак­ симальная ее величина Ятах будет соответствовать минимальным совокупным затратам живого и овеществленного труда, приходя­ щимся на единицу продукции при выполнении і-й операции.

Аналитическим путем была получена величина стойкости ин­ струмента, которая соответствует наиболее экономичному режиму использования станка, и скорость резания.

Нам представляется, что предлагаемые ниже аналитические зависимости отражают эту взаимосвязь и соответствуют требова­ ниям наиболее эффективных величин стойкости режущего инстру­ мента Тэ, скорости резания ѵэ и максимальной величины при­ были /7тах, приходящейся на і-ю операцию за час работы ста­ ночника на данном станке (для конкретных условий жесткости системы СПИД данного станка):

2 Б ) +

щая не свое экстремальное (минимальное) значение, а оптималь­ ную величину относительно достижения Лтах; qonT— выработка станочника, выражающая не свое экстремальное (максимальное) значение, а оптимальную ее величину относительно достиже­ ния Птах.

Для частного неоптимального режима прибыль можно найти

любой частной величиной скорости резания, коп./шт.; Ру — при­ быль, приходящаяся на одну штуку (деталеоперацию) при выпол­ нении і-й операции, коп./шт.

Поэтому формула (122) может иметь и другую модификацию

116

Иснижение удельной станкоемкости продукции, что соответствует интересам предприятия и народного хозяйства при интенсифика­ ции производства; но это явление сопровождается повышением себестоимости единицы изготовляемой продукции (и соответствую­ щим снижением величины прибыли), т. е. повышением доли ове­ ществленного труда, приходящегося на единицу продукции, и снижением динамики интенсификации производства;

2) экономически интенсивное использование станка должно обеспечить оптимальное сочетание величин себестоимости еди­ ницы продукции и выработки станочника за единицу времени его работы, что должно соответствовать достижению наиболее эконо­ мичных величин станкоотдачи (станкоемкости) и производитель­ ности оборудования (выработки станочника). При создании новой машины следует учитывать, что в интересах предприятия и об­ щества повышение интенсивности использования оборудования и инструмента должно быть экономичным.

Для достижения экономичной интенсификации станка необхо­ димо задаваться величиной стойкости инструмента, рассчитан­ ной, исходя из интересов производства, аналитическим путем (например, стойкостью инструмента для максимизации прибыли при выполнении і-й операции). Выбранная стойкость принимается для условий і'-й операции величиной постоянной, которая обеспе­ чивается соответствующими значениями величин параметров ре­ жима резания, и в то же время данная совокупность параметров обусловит достижение тех затрат живого и овеществленного труда на і-ю операцию, на которые они были ориентированы.

Величины Сх опт и уопт рассчитываются по формулам (115), (118), (119), когда в них подставляются значения Тэ и ѵэ (и пред­ варительно полученные величины tM, ішт). Соблюдаются условия, когда режущий инструмент соответствует станку и не налагает ограничений на полное его использование по мощности, кото­ рая необходима для выполнения данной технологической опера­ ции.

Порой технологи допускают неэкономичное сочетание станка и инструмента. Это пример отрыва технологических требова­ ний («надо обработать») от экономических («дешевле обрабо­ тать»). Оптимальный режим резания может быть найден и при неэкономичном сочетании инструмента и станка, но в этом случае находят лучший из плохих, неэкономичных вариантов величин параметров режима резания, которые определят сравнительно высокую себестоимость обработки и малую производительность при данной операции, т. е. практически произойдет снижение интенсификации использования станка и инструмента.

Часто зона технологически возможных скоростей резания [»ц п2] на координатной оси может занимать иное положение, чем зона экономических скоростей резания [ѵс, uq], и тогда экстремум функции кривой Руq = / (ѵ) будет находиться за пределами зоны [ux, иа]. Иначе говоря, рассчитанные аналитическим путем

117

величины Тэ и гіэ будут не достижимы и не приемлемы ДЛЯ усло­ вий і-й операции, т. е. величина Тэ будет больше или меньше допустимых значений [Т^, Т 2].

В этих случаях устанавливается лишь характер ветви функ­ циональной кривой Pyq = f (V), проходящей в зоне технологи­ чески возможных скоростей резания [ѵѵ оа], и принимается в ка­ честве экономичной скорости резания та ее величина (ÜJ или ѵ2), которая соответствует наибольшей возможно достижимой вели­ чине прибыли. Технически этот прием весьма прост: если Тэ —

— T t > 0, то в качестве наиболее эффективной скорости резания принимают величину ѵѵ т. е. наименьшую технологически допу­ стимую скорость. А соответствующее ей значение стойкости ин­ струмента Т 1 определяется из формулы (121), в которой вместо ѵэ подставляется значение и уравнение решается относительно Т; если Тэ— Т{ < 0 , то принимают величину ѵ2 (максимально до­ пустимую скорость резания) как наиболее эффективную. TL— любое значение стойкости инструмента, соответствующее зоне технологически возможных скоростей резания [их, ѵ2]. Таким образом, если величины Тэ и ѵэ, рассчитанные по формулам (120) и (121), выходят за пределы технологически возможной зоны ис­ пользования станка, то в качестве экономичных принимают те предельные технологически возможные параметры режимов, кото­ рые наиболее близки к экономичным.

Для определения величины наибольшей достижимой прибыли можно использовать формулы (115), (118), (119) и (122), где в ка­ честве экономичных значений принимаются величины ѵх и Т г

(или ѵ2 и Т 2).

Цена операции для условий і-й операции является величиной постоянной. Точность и строгость определения ее величины необходима лишь при сравнении вариантов выполнения одной и той же операции на разных станках. При этом оптимизации подвергались только те части штучного времени выполнения опе­ рации, которые зависят от режимов работы машины (например, от режимов резания). Если уменьшить другие составляющие эле­ менты штучно-калькуляционного времени, независимые от режи­ мов работы машины, то величина выработки возрастет (и соответ­ ственно возрастет величина прибавочного продукта) за счет интен­ сификации живого труда станочника, но эти вопросы уже выходят за пределы данной работы и не подлежат дальнейшему рассмо­ трению.

Экономическую результативность любого производственного процесса можно выразить в следующем виде:

S ’

где R — объем продукции, произведенной на данном оборудова­ нии за определенный отрезок времени, шт; S — затраты живого и овеществленного труда, которые потребовались на производ­

ив

ство этого объема продукции, руб. Естественно стремление к боль­ шей результативности, т. е. наибольшему объему продукции на единицу совокупных затрат труда. Экономическую результатив­ ность можно выразить иначе, т. е.

_S_

R’

истремиться к минимизации затрат на единицу продукции. При этом числитель может включать разный состав затрат. На­ пример: затраты 5 могут быть представлены лишь затратами живого труда. В таком случае использование станка ориенти­

руется на режимы минимального штучного времени выполнения операции (режимы максимальной выработки рабочего-станочника). Они могут быть представлены только себестоимостью и тогда ис­ пользование станка ориентируется на режимы наименьшей себе­ стоимости операции.

Выше было показано, что предельные значения экономической зоны характеризуют достижение оптимальных значений лишь только некоторых частей совокупных затрат труда, потребляемых в производственном процессе по изготовлению единицы продук­ ции. Следует заметить, чем уже экономическая зона, тем в меньшей мере различаются показатели оптимальности, приближаясь по своей величине и по составу затрат к критерию оптимальности, этим упрощается задача создателей машин, которые будут эксплуа­ тироваться на высокоэкономичных режимах интенсивного их использования. Но чем шире эта зона, тем более обстоятельно следует аргументировать выбор показателя оптимальности, стре­ мящегося выполнять функции критерия.

Полный состав всех затрат живого и овеществленного труда на і-ю операцию тоже будет изменяться под влиянием режимов интенсификации по функциональной кривой экстремального вида. А минимальная его величина (ОНЗТ,- — общественно необходи­ мые затраты труда на і-ю операцию) будет соответствовать наи­ более экономичному режиму интенсификации станка и инстру­ мента (при условии, что станок полностью используется по мощ­ ности его двигателей).

Выявить ОНЗТ операции практически сложно. Поэтому в ра­ боте предлагается иной подход. Допустим, что мы знаем цену операции цр которая соответствует общественно необходимым затратам труда на ее выполнение, т. е. ОНЗТг = цр и на опреде­ ленный отрезок времени будет величиной постоянной (ці = const). Разность между себестоимостью и ценой операции дает нам при­ быль, которую надо максимизировать с учетом влияния произ­ водительности (выработки) станочника.

При каждом режиме интенсивного использования станка и инструмента обеспечивается своя величина прибыли за время t, которая является экономической результативностью данного режима. И чем больше эта результативность, тем экономичнее

1 \ 9