Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ решения задач оптимизации режимов резания. 14
Цель и задачи исследования. 14
1.1. Обзор литературных источников по оптимизации режимов резания. 14
1.2 Цель и задачи исследования. 42
Глава 2. Определение характеристик надежности систем м еханической обработки 44
2.1 Критерии надежности систем механической обработки 44
2.2 Функция готовности и коэффициент готовности одноинструментного станка .
2.3 Функция и коэффициент готовности многоинструментной наладки 56
2.4Функция и коэффициент готовности автоматической линии 61
2.5 Коэффициент готовности системы контроля 67
2.5.1 Коэффициент готовности универсальных средств измерений 67
2.5.2 Коэффициент готовности механизированного приспособления, полуавтоматического устройства или
контрольного автомата 71
2.5.3 Коэффициент готовности системы активного контроля. 71
Выводы 72
Глава 3. Оптимизация режимов механической обработки по критерию себестоимости 73
3.1 Производительность одноинструментного станка 73
3.1. і Производительность одноинструментного станка при условии контроля обработанной детали контролером 74
3.1.2 Производительность одноинструментного станка при условии контроля обработанной детали рабочим-станочником 75
3.1.3. Оптимизация режимов резания механической обработки 84
3.1.3.1 Оптимизация режимов резания при условии контроля обработанной детали контролером 84
3.1.3.2 . Оптимизация реэюлмов резания при условии контроля обработанной детали рабочим - станочником 90
3.2 Производительность многоинструментной наладки 92
3.2.1 Контроль осуществляется контролером 95
3.2.2. Контроль осуществляется рабочим - станочником 96
3.3 Производительность автоматической линии 100
3.4 Производительность контрольных о пераци й 103
3.4.1 Производительность контрольных операций с СИ, не требующих настройки и регулировки 103
3.4.2 Производительность контрольных операций с СИ, требующих настройки и регулировки 104
3.4.2.1 Производительность контрольных операций с универсальными СИ, механизированными приспособлениями, полуавтоматическими устройствами или контрольными автоматами 104
3.4.2.2 Производительность контрольных операций системы механической обработки с применением систем активного контроля 105
Выводы 106
Глава 4. Оптимизация режимов резания системы механической обработки по критерию себестоимости 107
4.1 Математическая модель себестоимости механической обработки 107
4.2 Стоимость металлорежущего оборудования 107
4.2.1 Стоимость металлорежущего оборудования при условии контроля обработанной детали контролерами 108
4.2.1.1 Стоимость одноинструментного станка 108
4.2.1.2 Стоимость многоинструментного станка 108
4.2.1.3 Стоимость автоматической линии 108
4.2.2 Стоимость металлорежущего оборудования при условии контроля обработанной детали рабочим- станочником 109
4.2.2.1 Стоимость одноинструментного станка 109
4.2.2.2 Стоимость многоинструментного станка 109
4.3 Стоимость инструмента 110
4.3.1 Стоимость инструмента при работе на одноинструментном станке 110
4.3.2 Стоимость инструмента при механической обработке на многоинструментных станках и автоматических пиниях 111
4.4. Заработная плата рабочего - станочника 113
4.4.1 Заработная плата рабочего при условии контроля обработанной детали контролером 113
4.4.2 Заработная плата рабочего при условии контроля обработанной детали рабочим - станочником 113
4.5 Заработная плата контролера 115
4.5.1 Заработная плата контролера, обслуживающего только один обрабатывающий станок или автоматическую линию 115
4.5.2 Заработная плата контролера, обслуживающего несколько обрабатывающих станков или автоматических линий. 116
4.6 Стоимость средств измерений 118
4.6.1 Стоимость средств измерений при условии контроля обработанной детали контролерами 118
4.6.1.1 Стоимость универсальных средства измерений 118
4. б. 1.2 Стоимость механизированного приспособления, полуавтоматического устройства или контрольного автомата 120
4.6.1.3 Стоимость средств активного контроля 122
4.6.2 Стоимость средств измерения при условии контроля обработанной детали рабочим - станочником 123
4.6.2.1 Стоимость универсальных средства измерений 123
4.6.2.2 Стоимость механизированного приспособления, полуавтоматического устройства или контрольного автомата 124
4.7 Стоимость электроэнергии при механообработке. 126
4.7.1 Стоимость электроэнергии при обработке токарными резцами. 126
4.7.2 Стоимость электроэнергии при сверлении,
рассверливании, развертывании, зенкерований. 128
4.7.3 Стоимость электроэнергии при фрезеровании. 129
4.7.4 Стоимость электроэнергии при шлифовании 131
4.7.5 Стоимость электроэнергии при резьбонарезании 132
4.8 Оптимальные скорости резания по критерию себестоимости 13 5
Выводы. 148
Глава 5. Методика проведения и результаты экспериментального исследования влияния режимов резания на стойкостные характеристики режущего инструмента 155
5.1. Определение необходимого объема выборки для проведения эксперимента 160
5.2 Идентификация закона распределения стойкости режущих пластин 161
5.2.1 Отсев грубых погрешностей 162
5.2.2 Определение статистических характеристик исследуемых величин. 163
5.2.3 Построение гистограммы и полигона распределений 164
5.2.4 Равномерный закон распределения 165
5.2.5 Нормальн ы й закон распределен ия 169
5.2.6 Гамма - распределен ие 170
5.2.7 Усе ценное нормальн ое распределение 171
5.2.8 Распределение Вейбулла 172
5.2.9 Бета-распределение 173
5.2.10 Треугольное распределение 173
5.2.11 Параболическое распределение 173
5.2.12 Логарифмически нормальное распределение 174
5.3 Определение некоторых физико-механических свойств режущих пластин 175
5.3.1 Измерение т вердости режущ их пласт ин 175
5.3.1.1. Средство измерения твердости режущих пластин 176
5.3.1.2 Подготовка к измерениям 176
5.3.1.3 Порядок проведения измерении 176
5.3.2 Измерение плотности материала режущих пластин 180
5.3.2.1 Средства измерений I SO
5.3.2.2 Условия проведения измерений 180
5.3.2.3 Подготовка к измерениям 180
5.3.2.4 Порядок выполнения измерений 181
5.3.3 Измерение коэрц итивной сил ы режущ их пластин 183
5.3.3.1 Средство измерения коэрцитивной силы 183
5.3.3.2 Условия проведения измерений коэрцитивной силы 183
5.3.3.3 Порядок выполнения измерений 183
5.3.4 Измерение термоЭДС в паре режущий материал - обрабат ываемый материал 184
5.3.5. Определение периода стойкости режущих пластин по совокупности их физических свойств 188
5.4 Рассортировка режущих пластин по физическим свойствам 190
5.5. Исследование стойкости режущих пластин, рассортированных на группы 191
5.5.1 Определение необходимого объема выборки для проведения эксперимента 191
5.5.2 Условия и порядок проведения эксперимента 192
5.5.3 Идентификация законов распределений периода стойкости в каждой из групп рассортированных пластин 192
5.6 Исследование работоспособности твердосплавного безвольфрамового инструмента. 196
5.6.7. Измерение физических свойств режущих пластин из материала СТИМ. 197
5.6.2 Определение констант моделей стойкости режущих пластин СТИМ 197
5.6.2.1 Условия проведения эксперимента 197
5.6.2.2 Кодирование факторов 198
Выводы 204
5.7 Методика определения наилучшего варианта контроля обрабатываемых деталей на участке многоинструментных станков завода «Сантарм 205
Общие выводы 206
Заключение 207
Список использованной литературы
- Функция готовности и коэффициент готовности одноинструментного станка
- Производительность одноинструментного станка при условии контроля обработанной детали контролером
- Стоимость металлорежущего оборудования
- Идентификация закона распределения стойкости режущих пластин
Введение к работе
С начала текущего столетия было проведено огромное количество научных исследований в области технологии обработки металлов. Начиная с 50-х годов, интенсивно разрабатывается общая теория решения оптимизационных задач, а на ее основе - различные методы оптимизации процессов обработки металлов.
Повышение эффективности машиностроительного производства, переход к рыночным принципам ведения хозяйства, усиление конкуренции предполагает, что экономические и технико-экономические критерии оптимальности являются основными при решении задач оптимизации технологического проектирования. Это связано с тем, что в основе разработки любого технологического процесса лежат два принципа: технический и экономический. Технический принцип должен обеспечить выполнение всех требований на изготовление изделия, а экономический принцип определяет условия, обеспечивающие минимальные затраты труда и наименьшие издержки производства.
Экономические и технико-экономические показатели находятся между собой в сложной взаимосвязи, характеризуемой отношениями согласования и противоречия. Отношения согласования проявляется в том, что, во-первых, без производительности нет и себестоимости, во-вторых, при варьировании параметров техпроцесса достигаемое повышение производительности обработки приводит к уменьшению основного времени и, как следствие, к сокращению затрат на амортизацию оборудования и на зарплату. Отношения противоречия проявляются в том, что при варьировании параметров техпроцесса достигаемое улучшение временных показателей одновременно сопровождается ухудшением стоимостных, например, увеличение скорости резания приводит к повышению производительности, но при этом уменьшается стойкость инструмента, а значит повышается себестоимость обработки, а следовательно и дополнительные затраты на его замену.
Вопросам оптимизации технологических процессов посвящено много научных разработок и экспериментальных исследований в связи с потребностями автоматизации технологического проектирования, необходимости уменьшения себестоимости и улучшением качества продукции.
В настоящее время назначение режима обработки осуществляется по справочникам или по рекомендациям фирм - изготовителей инструмента. При этом не учитываются многие факторы, изменяющиеся как во времени при переходе от одной партии заготовок к другой, так и при смене экономических требований и цен на материалы и энергоносители.
Конъюнктурные соображения иногда требуют отхода от экономически целесообразных режимов работы: часто требуется максимальная производительность (в случае полного набора заказов) или экономное расходование инструментов (когда его поставки минимальны). Игнорировать такие варианты деятельности в рыночных условиях невозможно. В этом случае вместо одной оптимальной точки (глобальный экстремум) следует иметь целую область оптимальных (наилучших) параметров, например, в виде компромиссной кривой зависимости себестоимости операции от производительности обработки, построенной по частным минимумам себестоимости при каждой заданной производительности. Совокупность таких точек называется множеством эффективных точек (множеством Парето). Именно зависимость производительность - себестоимость позволит экономисту и технологу решать оперативные вопросы производства, а также использовать ее в качестве исходного материала для оптимизации на более высоком уровне.
В современных технологических системах и комплексах часто ставится задача повышения технологической надежности, которую невозможно осуществить без широкой информационной обеспеченности активно управляемых операционных технологий. Поэтому в структуру технологических систем вводятся системы многопараметрического контроля, позволяющие собрать необходимую информацию о параметрах процесса обработки и технологического оборудования, прогнозировать надежность технологической системы на ближайший период эксплуатации. Системы многопараметрического контроля представляет собой совокупность измерительных каналов, являющихся соединением первичного и последующих измерительных преобразователей, передающих сигнал измерительной информации на вход технологического монитора. Использование и обслуживание систем многопараметрического контроля требует значительных затрат времени и средств, что существенно сказывается на производительности технологического оборудования и себестоимости изготовленной продукции, а, значит, и на назначение режимов резания.
Таким образом, проектирование технологических процессов, реализация которых требует минимальных затрат времени и средств, - актуальная проблема. Поэтому возросла необходимость в анализе ранее разработанных математических моделей себестоимости механической обработки и разработке новых моделей, наиболее полно учитывающих современное состояние производства. Именно решение этого вопроса является предметом рассмотрения в диссертации и имеет важное научное и промышленное значение.
Настоящая работа имеет целью разработать целевые функции производительности и себестоимости механической обработки для дальнейшей оптимизации параметров технологического процесса; определить технологические методы повышения надежности режущего инструмента.
Новизна работы заключается в следующем:
1. предложена методика определения функции и коэффициента готовности любых систем механической обработки с применением различных средств контроля, основанная на математической теории надежности; проанализировано изменение функции готовности системы механической обработки, и доказано, что при решении практических задач функция готовности быстро приобретает постоянное значение, равное коэффициенту готовности, которое можно использовать при определении производительности и себестоимости механической обработки;
2. определены выражения для коэффициентов готовности систем механической обработки и контроля при условии контроля обработанной детали рабочим-станочником, контролерами, механизированными контрольными приспособлениями, контрольными автоматами, системой активного контроля,
3. на основе теории надежности разработаны математические модели производительности при обработке детали на одноинструментном, многоинструментном станках, автоматических линиях с учетом времени проведения контрольных операций;
4. представлены математические модели технологической себестоимости механической обработки на одноинструментном, многоинструментном станках, автоматических линиях, в состав которой вошли расходы по содержанию и эксплуатации металлорежущего оборудования и средств измерений, затраты на инструмент, средства измерений, электроэнергию, заработную плату рабочего и контролера, причем все слагаемые модели приведены к одной обработанной детали;
5. установлены законы распределения времени безотказной работы режущего инструмента в производственных условиях. Установлено, для повышения производительности и снижения себестоимости обработки необходимо введение входного контроля физико - механических свойств режущего инструмента, рассортировка его на группы;
6. экспериментально подтверждена гипотеза повышения стабильности технологического процесса после рассортировки режущих пластин на группы по физико - механическим свойствам;
7. построены однофакторные регрессионные модели стойкости режущего инструмента, в которых факторами являются твердость, плотность, коэрцитивная сила, терма ЭДС в паре инструментальный материал обрабатываемый материал;
8. путем проведения полного факторного эксперимента построена математическая модель периода стойкости безвольфрамовых твердых сплавов.
По материалам диссертации опубликовано 22 научные работы. Их них - 7 - на международных конференциях, 1 - в научном сборнике, 14 - на депонировании.
Диссертационная работа изложена на 225 страницах машинописного текста. Она включает в себя введение, пять глав основной части, общие выводы, заключение, список литературных источников из 244 наименований, 72 рисунка, 12 приложений.
В первой главе изложен анализ и состояние вопроса о методах и способах оптимизации металлообрабатывающих процессов, в том числе проанализированы современные механические, структурно - энергетические и математические модели, описывающие процесс механической обработки.
Во второй главе изложена методика определения функций и коэффициентов готовности систем механической обработки и контроля при использовании разных типов металлорежущего оборудования и средств измерений.
Третья глава посвящена разработке математических моделей производительности систем механической обработки и контроля при использовании разных типов металлорежущего оборудования и средств измерений.
В четвертой главе разработаны обобщенные математические модели себестоимости механической обработки с учетом расходов на содержание и амортизацию металлорежущего оборудования, инструмента и средств измерений, расходов на заработную плату рабочего и контролера, расходов на электроэнергию при механической обработке.
В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований по определению влияния режимов резания на величину периода стойкости режущего инструмента; установлены законы распределения периода стойкости режущего инструмента; доказана необходимость введения предварительной рассортировки инструмента по физико - химическим свойствам с целью повышения стабильности процесса резания; предложены однофакторные регрессионные модели стойкости режущего инструмента из сплава Т15К6, в которых факторами являются твердость, плотность, коэрцитивная сила, термоЭДС в паре инструментальный - обрабатываемый материалы; разработана математическая модель стойкости безвольфрамовых твердых сплавов.
В заключении приведены рекомендации по применению разработанных моделей в различных производственных ситуациях.
Работа имеет практическую ценность. Материалы работы позволят технологам и конструкторам металлорежущего оборудования выбирать наиболее выгодные в производственных условиях режимы резания как одноинструментного так и многоинструментного оборудования, а также автоматических линий и сложных технологических комплексов; ввести предварительную сортировку режущего инструмента по физико -механическим свойствам доступными средствами измерений.
В результате сравнительного анализа себестоимости механической обработки на участке многошпиндельных станков завода «Сантарм» даны существенные рекомендации администрации завода по использованию труда контролера. Анализ параметров технологического процесса обработки дисков вариатора на автоматической линии завода «Ростсельмаш» позволил назначить оптимальные режимы резания для каждого инструмента по критериям производительности и себестоимости.
Функция готовности и коэффициент готовности одноинструментного станка
Сказанное выше позволяет сформулировать цели диссертационной работы; - разработка оптимальных режимов механической обработки на основе математической теории надежности по критериям производительности и себестоимости; - исследование путей повышения стойкости режущего инструмента как фактора, стабилизирующего процесс резания и представленного в целевых функциях производительности и себестоимости механической обработки.
Для достижения этих целей в диссертации решены следующие задачи, совокупность которых выносится на защиту:
1. разработка методики определения функции и коэффициента готовности одноинструментного и многоинструментного металлорежущего оборудования, автоматических линий, системы контроля, сложных технологических систем;
2. разработка целевых функций производительности одноинструментного, многоинструментного станков и автоматических линий с учетом времени контроля обработанной детали;
3. разработка целевых функций себестоимости механической обработки с учетом расходов по содержанию и эксплуатации металлообрабатывающего оборудования и средств измерений, расходов на режущий инструмент, электроэнергию, заработную плату рабочего и контролера, времени контрольных операций;
4. определение законов распределения времени безотказной работы режущего инструмента в производственных условиях; экспериментальное подтверждение гипотезы повышения стабильности технологического процесса после рассортировки режущих пластин на группы по физико - механическим свойствам, корреляционной связи между периодом стойкости режущего инструмента и его физико-химическими свойствами;
5. построение математической модели периода стойкости безвольфрамовых твердых сплавов;
6. апробация результатов научно - исследовательской работы при назначении оптимальных режимов резания обработки дисков вариатора на автоматической линии завода «Ростсельмаш», проведение сравнительного анализа себестоимости механической обработки (с контролером или без контролера) на участке многопгаиндельньїх станков завода «Сантарм».
В процессе обработки большинство деталей получают свою окончательную форму и размеры путем обработки заготовок различными режущими инструментами на металлорежущих станках, автоматах, автоматических линиях и технологических комплексах.
Совокупность металлорежущих инструментов и оборудования, необходимые для механической обработки деталей, средства измерений и обрабатываемая деталь образуют систему механической обработки.
Критерии надежности систем механической обработки
К числу наиболее применяемых критериев надежности системы механической обработки относятся как единичные показатели, так и комплексные /175, 176/; - единичные показатели: P(t) - вероятность безотказной работы в течение определенного времени t\ Тр - среднее значение времени от окончания восстановления работоспособного состояния системы до возникновения следующего отказа; а - среднее значение времени восстановления работоспособного состояния систем; X - среднее значение числа отказов системы в единицу времени или интенсивность отказов системы,ju -среднее значение числа восстановлений систем в единицу времени или интенсивность восстановлений системы. Единичные показатели позволяют оценить надежность систем в процессе из работы без учета времени, затраченного на профилактические мероприятия, ремонт, готовность систем к работе в любой момент времени.
Производительность одноинструментного станка при условии контроля обработанной детали контролером
Рассмотрим два вида средств измерений: требующие и не требующие настройки. Функция и коэффициент готовности средств контроля, не требующих настройки» равны 1.
Если в процессе контроля отказ любого из средств измерений (смещение настройки, износ измерительных наконечников и т.д.) требуется время для его восстановления (настройки, смены измерительного наконечника), то останавливает процесс контроля, поэтому схему расчета надежности системы контроля можно представить как последовательно соединенные элементы расчета, изображенных на рисунке 2.16.
Формулу коэффициента готовности системы контроля (системы средств измерений) можно получить, используя граф состояний системы средств измерений. Состояние системы, состоящей из g числа СИ, можно описать графом, который изображен на рисунке 2.17. Отказ хотя бы одного из СИ приводит к его восстановлению, в процессе которого вся система контроля простаивает.
В результате контроля детали система средств измерений может оказаться в следующих состояниях: XQ - все средства измерений работоспособны, отказы отсутствуют; Xj - первое СИ отказало, восстанавливается, все СИ простаивают; Х2 - второе СИ отказало, восстанавливается, все СИ простаивают, и т.д.;А\,- g - тое СИ отказало, восстанавливается, все СИ простаивают.
Если средство измерения представляет собой механизированное приспособление, полуавтоматическое устройство или контрольный автомат с числом преобразователей g7 то схема расчета надежности и граф состояний такой системы представлены на рисунках 2.16, 2.17. Тогда коэффициент готовности системы соответствует выражению (2.29).
Средства активного контроля предназначены для автоматического измерения размеров изделий на станке в процессе их обработки и автоматического осуществления следующих операций: изменения режимов обработки путем переключения металлорежущего станка с одного режима на другой, изменения взаимного расположения обрабатываемого изделия и режущего инструмента и прекращения обработки по достижению заданного размера. Т.е. цель активного контроля — управление технологическим процессом обработки детали для получения ее размеров в пределах допуска, а, значит, предупреждение брака. При необходимости настройки средства активного контроля станок простаивает, а в случае замены металлорежущего инструмента - простаивает средство активного контроля. Поэтому схема расчета надежности и граф состояний системы механической обработки и контроля соответствует комбинации рисунков 2.12 и 2.14, 2.16 и 2.17.
1. Функция готовности и коэффициент готовности металлорежущего оборудования и средств измерений совпадают при стремлении времени безотказной работы режущего инструмента к бесконечности.
2. Практически функция готовности и коэффициент готовности металлорежущего оборудования и средств измерений достигают одного и того же значения за короткий промежуток времени, что позволяет считать период установившегося режима работы малой величиной,
3. При определении целевых функций производительности и себестоимости металлорежущего оборудования и средств измерений можно пользоваться коэффициентом, а не функцией готовности, что позволяет значительно снизить трудоемкость решения дифференциальных уравнений, упростить расчет и в то же время получить представление о показателях надежности в пределах заданных требований.
4. Применение математических методов расчета коэффициента готовности позволит определить показатели надежности систем механической обработки (в том числе сложных технологических систем) и систем контроля любой сложности, а в дальнейшем их производительность и себестоимость,
Стоимость металлорежущего оборудования
Общая детерминированная модель себестоимости механической обработки одной детали может быть записана в следующем виде: - = (- cm + и +(-к (-зпр + зпк + э? \ -Ч где Сст- стоимость станка и величина расходов по содержанию и эксплуатации станочного оборудования; Си - стоимость инструмента; Ск -стоимость средств измерений; Сзп„- затраты на заработную плату рабочего станочника; Сзпк- затраты на заработную плату контролера; Сэ- стоимость электроэнергии. Все слагаемые модели представляют расходы, связанные с механической обработкой одной детали.
Стоимость металлорежущего оборудования
Определим стоимость металлорежущего оборудования, приходящуюся на одну обработанную деталь. За основу метода расчета примем методику, предложенную Б.И. Гордиенко и М.А. Краплиным /50/. Пусть стоимость металлорежущего оборудования Qcm руб. Его работа рассчитана на Мст лет работы (сюда входят время резания, вспомогательные времена операций, время переналадок). Т.к. коэффициент готовности системы механической обработки и контроля кг, то система работает в течение времени
Рассмотрим два варианта контроля после механообработки. При первом варианте контроль осуществляется контролерами; рабочий продолжает обрабатывать детали; во втором - рабочим-станочником, при этом оборудование простаивает.
При определении стоимости инструмента воспользуемся методикой, изложенной в /50,51/, и определим расходы на инструмент, приведенные к одной изготовленной детали. Металлорежущий инструмент при выходе из строя вследствие износа должен либо перетачиваться, либо заменяться новым. В большинстве технологических процессов оба этих способа комбинируется. Инструмент сначала некоторое время перетачивается, а затем заменяется новым. Предположим, что стоимость режущего инструмента // руб., он перетачивается в среднем р раз, и во время ( р +- / ) - ой остановки заменяется новым, причем каждая переточка обходится v руб. Если среднее время безотказной работы инструмента равно Тр , а среднее время, по необходимое для его смены аи, то весь процесс работы станка, оснащенного одним инструментом данного типа состоит из временных циклов Тр + аи. Предполагая, что станок длительное время обрабатывает однотипные детали, тогда за каждые (р + У) циклов на инструмент расходуется ру + /л руб. Следовательно на каждый цикл работы Тр +аи затраты на инструмент составляют в среднем.
К универсальным измерительным средствам относятся: штангенинструменты, микрометрические инструменты рычажно-механические 118 приборы (индикаторы часового типа и рычажно-зубчатые измерительные головки, установленные в стойках или штативах, индикаторные нутромеры, скобы, глубиномеры, рычажные скобы, микрокаторы, микаторы, миникаторы), оптико-механические приборы (оптиметры, длиномеры, микроскопы) и пневматические приборы (ротаметры, длиномеры), угловые меры (синусная линейка, угломеры, оптические делительные головки), приборы измерения шероховатости поверхности (двойные микроскопы, интерферометры, профилографы, профиломеры), приборы для измерения параметров резьбы (резьбовой микрометр), приборы для контроля зубчатых колес (приборы контроля кинематической погрешности, шагомеры, кинематомеры, биениемеры, нормалемеры, межцентромеры, эвольвентомеры, штангензубомеры и др.), и т.д. Пусть стоимость одного средства измерений d руб. Оно рассчитано на тк лет работы (сюда входят время контроля обработанной детали, вспомогательное время при проведении контрольной операций, время поверки, время настройки). Но средство измерения фактически работает лишь в течение времени ткк . Разделив время фактической работы средства измерения на штучное время измерения одной детали, получим количество измеренных ткк деталей за весь ресурс работы средства измерения —. Тогда стоимость штк средства измерения, отнесенная к одной обработанной детали, Са,= . (4.44) ткк гк Если контролер обслуживает один станок, то необходимо, чтобы производительность обработки была равна производительности контроля, т.е. Пст = Пк, при этом должно выполняться соотношение = —.
Идентификация закона распределения стойкости режущих пластин
Существенным моментом оптимизации процесса металлообработки является выбор стойкостных характеристик режущего инструмента. Методика определения оптимальных скоростей резания по критериям производительности и себестоимости предполагает принять период стойкости режущего инструмента детерминированной величиной. Но, как показывает практика, стойкость инструмента является случайной переменной величиной, которая может принимать для одного и того же инструмента в одинаковых условиях эксплуатации различные значения. Экспериментальные исследования стойкости режущего инструмента на многоинструментных станках одного из участков завода «Сантарм» показали значительный разброс значений стойкости вокруг математического ожидания. Результатаы исследований стойкости режущих пластин из быстрорежущей стали и твердого сплава, сверл из быстрорежущей приведены в таблицах 5.1. - 5.6, а на рисунках 5.1 - 5.6 - изображены гистограммы распределений экспериментальных значений стойкости.
Стойкость определяется следующими факторами: качеством инструмента, т.е. совокупностью физико - механических, конструктивных и геометрических параметров, и условиями эксплуатации, т.е. свойствами обрабатываемого материала, режимами обработки, жесткостью системы и т.п. Влияние на стойкость этих факторов различно по силе и направлению, что определяет стойкость как случайную переменную величину.
Обычно для характеристики величины стойкости пользуются ее детерминированной величиной, т.е. некоторым средним значением. Однако среднее арифметическое значение стойкости не является полной характеристикой случайной переменной величины, необходимо задать закон ее распределения, т.е. соотношение, устанавливающее связь между возможными значениями случайной величины и соответствующими им вероятностями. Это особенно необходимо знать при эксплуатации автоматических линии, когда устанавливается период принудительной смены режущего инструмента на основании теории надежности. Другими словами, необходимо знать величину гарантийной стойкости, т.е. стойкости, больше которой должна быть стойкость каждого инструмента из данной партии с определенной, довольно высокой вероятностью, например, 0,9; 0,95; 0,99. Кроме того, закон распределения стойкости необходим для исследования проблем режущего инструмента: создания системы оценки качества; разработки методов ускоренных испытаний; установления ряда зависимостей в стойкости инструмента; оптимизации параметров инструмента и усовершенствования инструментальных материалов.
Поэтому целью эксперимента явилось решение следующих задач: - провести экспериментальные исследования (при определенных условия обработки) по определению периода стойкости партии режущих пластин; - установить закон распределения периода стойкости режущего инструмента при определенных условиях обработки; - измерить твердость, плотность, коэрцитивную силу и термоэдс (в паре инструментальный материал - обрабатываемый материал) партии режущих пластин; - в случае большого разброса физико - механических свойств режущих пластин, рассортировать их твердости, коэрцитивной силе, плотности, термоэдс в паре инструментальный - режущий материалы на группы и провести экспериментальные исследования по определению фактического периода стойкости каждой из групп пластин; - установить закон распределения периода стойкости режущего инструмента для каждой из групп рассортированных режущих пластин; - разработать статистические модели для определения периода стойкости режущих пластин в зависимости от твердости, коэрцитивной силы, плотности, термоэдс; - экспериментально определить ряд констант моделей стойкости для конкретных условий резания.
