Показатели работы станков с ЧПУ
Геометрические и рабочие параметры. Геометрические параметры станка с ЧПУ характеризуются прежде всего пространством рабочей зоны – зоны внутри которой инструмент и деталь могут взаимодействовать в любой точке. В станках для обработки тел вращения рабочее пространство имеет цилиндрическую форму и определяется радиусом (высотой центров) и длиной обработки. В станках для обработки призматических деталей рабочее пространство определяется максимальной величиной перемещения рабочих органов по координатам.
К рабочим параметрам станков относятся:
- скорости движения рабочих органов;
- мощность реализуемая в процессе резания;
- разнообразие обрабатываемых деталей на одном станке;
- разнообразие выполняемых технологических операций;
Все характеристики станка указывают в его паспорте, приведем основные:
- Высота центров, мм;
- Мощность главного привода, кВт;
- Наибольшая частота вращения шпинделя, об/мин;
- Наибольшая рабочая подача, м/мин;
- Скорость быстрых перемещений, м/мин;
- Время автоматической смены инструмента, с.
Производительность станков с ЧПУ. Производительность станка с ЧПУ определяется числом деталей обработанных в единицу времени, и выбирается в зависимости от требуемой ритмичности производства.
Для повышения производительности станков с ЧПУ стремятся к сокращению подготовительно-заключительного времени на каждую партию деталей и к уменьшению общего числа партий деталей, обрабатываемых на станке. Первое условие обеспечивается путем совершенствования устройств смены инструмента, приспособлений и оснастки, а также за счет сокращения времени подготовки управляющих программ.
Основное время обработки деталей можно сократить за счет повышения скоростей резания и увеличения мощности главного привода. При этом необходимо использовать прогрессивные режущие инструменты, оптимальные режимы резания, применять одновременно несколько режущих инструментов. Вспомогательное время сокращается за счет увеличения быстродействия рабочих органов станка, например скорости быстрых перемещений.
Точность станков. Точность станков определяется точностью исполнительных движений рабочих органов станка. Суммарная погрешность обработки в станках с ЧПУ формируется множеством взаимосвязанных ошибок, возникающих в несущей системе станка, приводе его рабочих органов, системах управления и контроля, в инструменте и самой обрабатываемой детали. При этом доминируют следующие источники ошибок: приводы подач, геометрические погрешности и упругие перемещения несущей системы.
Надежность станков с ЧПУ. В связи с высокой стоимостью станков с ЧПУ, применение их в производстве экономически оправдано при интенсивном их использовании ( в двух- и трех- сменном режиме). В связи с чем возрастают требования к сохранению станками определенной точности в течении всего периода эксплуатации.
Надежность характеризуется безотказностью работы, долговечностью и ремонтопригодностью. Безотказность – свойство объекта сохранять работоспособность в течение некоторого времени (наработки). Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Различие между безотказностью и долговечностью заключается в том, что безотказность охватывает ограниченное время, а долговечность распространяется на весь период эксплуатации с возможными остановками на ремонт.
За основной показатель надежности принимают наработку на отказ или вероятность безотказной работы в течение некоторого времени. При этом указывают, что оборудование количество часов до вероятного отказа и вероятность, с которой это событие произойдет. Например, вероятность безотказной работы станка составляет Рн=0,97 в течение 1000 часов. Это означает, что станок отработает 1000 часов без ремонта с вероятностью 97%. Значение временного периода безотказной работы возможно предсказать лишь с определенной степенью вероятности, при этом для большего временного интервала вероятность безотказной работы будет ниже.
Как уже отмечалось станки с ЧПУ имеют высокую стоимость, и должны работать в двух-трех - сменном режиме. Кроме того, важно, чтобы простой такого оборудования из-за отказов был не только редким явлением, но и коротким. Иными словами ремонт не должен быть длительным. Свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения ремонта и технического обслуживания, называют ремонтопригодностью.
Конструкция станка, технология его изготовления и методы эксплуатации определяют надежность станка в целом и все три ее составные части: безотказность, долговечность и ремонтопригодность. Для станков с ЧПУ особенно актуальны проблемы безотказности и ремонтопригодности. Это связано с большой сложностью конструкции, значительным числом элементов, взаимодействием разнородных устройств и механизмов.
Для станков с ЧПУ используют комплексный показатель надежности – удельная длительность восстановления В, характеризующаяся отношением показателей ремонтопригодности и безотказности.
Для станков с ЧПУ установлены следующие нормы надежности: имеющих револьверную головку В=0,05-0,07, т.е. допускается 5-7 часов простоя для непланового ремонта на 100 часов работы по управляющим программам. Для станков с инструментальным магазином В=0,07-0,10, для УЧПУ В=0,005-0,02.
Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта. Период эксплуатации станка характеризуется тремя участками. Период приработки, связан с повышенным числом отказов, для станков с ЧПУ продолжается в течении десятков и даже сотен часов. Второй период – период нормальной эксплуатации. Характеризуется резким снижением отказов по сравнению с начальным периодом. На протяжении всего периода нормальной эксплуатации интенсивность отказов остается практически одинаковой. Отказы носят труднопредсказуемый внезапный характер. Третий этап характеризуется нарастающим увеличением отказов. Дальнейшая эксплуатация такого оборудования нерентабельна, необходим капитальный ремонт или замена оборудования на новое.