Карпусь В.Є.¹, д.т.н., проф., Іванов В.О.², к.т.н., Котляр О.В.¹, к.т.н.

¹Національний технічний університет «Харківський

політехнічний інститут», Україна

²Сумський державний університет, Україна

Перспективні напрямки забезпечення ефективності технологічних систем механічної обробки деталей

Важливим аспектом технологічних розрахунків, пов’язаних з визначенням найвигідніших технологічних систем, є необхідність використовувати прогнозні дані щодо трудомісткості обробки деталі за різними технологічними процесами. Нами розроблена методика автоматизованого визначення прогнозної трудомісткості обробки деталі з використанням показника нормативної інтенсивності формоутворення, яка дозволяє з мінімальними витратами часу визначати трудомісткість обробки деталі для конкуруючих варіантів технологічного процесу.

Висока продуктивність та інтенсивність формоутворення є визначальним фактором високої економічної ефективності ТС, забезпечуючи високоприбуткове використання дороговартісного обладнання. Наприклад, одним із компонентів собівартості виготовлення виробу є витрати на різальний інструмент. За даними шведської фірми SANDVIK COROMANT при зменшенні інструментальних витрат на 30% або збільшенні стійкості інструменту на 50% собівартість виготовлення деталі знижується всього на 1%, а при підвищенні швидкості різання сучасним твердосплавним інструментом на 20% собівартість обробки деталі зменшується на 15%.

Принципово можливі два шляхи підвищення продуктивності та інтенсивності формоутворення ТС: зменшення тривалості робочого циклу та скорочення позациклових витрат часу. У другому випадку можливе підвищення продуктивності на 8–10%. Більші можливості забезпечує перший напрямок, пов’язаний з інтенсифікацією процесу обробки.

Найефективнішим шляхом вдосконалення засобів автоматизації технологічних процесів, що гарантує випереджувальне зростання продуктивності обробки порівняно зі збільшенням економічних витрат на автоматизацію, є підвищення ступеня концентрації технологічних переходів.

Як відомо, розрізняють наступні способи концентрації обробки: послідовна, паралельна і паралельно-послідовна, які здійснюються за допомогою комбінованого різального інструменту [1, 2] для обробки кількох поверхонь або послідовно однієї і тієї ж поверхні, а також багатоінструментну та багатопозиційну обробку. Стосовно металорізального обладнання з ЧПК послідовна концентрація технологічних переходів реалізується на токарних верстатах ЧПК, багатоцільових верстатах, а також на агрегатних верстатах з ЧПК, які по суті є багатошпиндельними багатоцільовими верстатами. Паралельна концентрація технологічних переходів здійснюється, наприклад, за допомогою багаторізцевих тримачів [3], комбінованих різців [4] та багатошпиндельних головок [5, 6], серед яких найефективнішими в умовах багатономенклатурного виробництва є переналагоджувані.

Необхідною умовою проведення багатоінструментної обробки на токарних та свердлильно-фрезерних верстатах є вибір оптимальної розрахункової стійкості багатоінструментної наладки, обґрунтування найвигіднішого ступеня концентрації обробки та стратегії обслуговування різальних інструментів.

Інтенсифікація процесів механічної обробки на верстатах з ЧПК та підвищення їх продуктивності в умовах багатономенклатурного виробництва можлива також шляхом удосконалення конструкцій верстатних пристроїв, бо найбільші витрати допоміжного часу при обробці на верстатах з ЧПК пов’язані з установленням-зняттям деталей, а також в зв’язку з переходом на обробку деталей іншого типорозміру. Тому актуальною є проблема здешевлення верстатних пристроїв, підвищення їх гнучкості та скорочення витрат на переналагодження. Цим вимогам в повній мірі задовольняє система універсально-збірних переналагоджуваних пристроїв [7], що характеризується високим ступенем гнучкості та рівнем уніфікації, забезпечує скорочення витрат часу на переналагодження верстатних пристроїв і задану точність обробки деталей, тобто підвищує продуктивність та інтенсивність обробки [8].

Обґрунтована доцільність використання системи універсально-збірних переналагоджуваних пристроїв на прикладі верстатного пристрою, скомпонованого на основі базуючої призми [9] для установлення валів при обробці на свердлильно-фрезерно-розточувальних верстатах з ЧПК. Розроблена система багатокритеріальної оптимізації компоновок універсально-збірних переналагоджуваних пристроїв базується на ієрархічній структурі конструкції верстатних пристроїв і враховує конструктивно-технологічні характеристики функціональних елементів і виробничі умови. Запропонована система конструкцій функціональних елементів для універсальних та багатоцільових верстатів з ЧПК, яка характеризується високим ступенем гнучкості та рівнем уніфікації та забезпечує скорочення часу переналагодження та задану точність обробки деталей, а також підвищення точності складання компоновок пристроїв в результаті застосування способу беззазорного базування елементів.

Вибір найвигіднішого варіанту компоновки верстатного пристрою є багатокритеріальною задачею, тобто здійснюється з використанням кількох критеріїв оптимальності, кожен з яких характеризує певний аспект якості об’єкту оптимізації. В якості критеріїв оптимальності прийнято похибку установлення заготовки, ступінь гнучкості пристрою, а також його вартість і матеріаломісткість. Оптимізаційна задача вирішується за допомогою методу послідовних поступок.

Література:

1. Пат. на корисну модель № 45699 Україна, МПК (2009), В23В 51/00. Збірний комбінований осьовий інструмент / Карпусь В.Є., Іванова М.С., Котляр О.В.

2. Пат. на корисну модель № 49356 Україна, МПК (2009), В23В 51/00. Модульний комбінований осьовий інструмент / Карпусь В.Є., Іванова М.С.

3. Пат. на корисну модель № 24139 Україна, МПК (2006), В23В 29/24. Багаторізцевий тримач / Карпусь В.Є., Котляр О.В.

4. Пат. на корисну модель № 24137 Україна, МПК (2006), В23В 27/16. Комбінований різець / Карпусь В.Є., Котляр О.В.

5. Пат. на корисну модель №31383 Україна, МПК (2006) В23В 9/00. Багатошпиндельна головка / Карпусь В.Є., Котляр О.В.

6. Пат. на корисну модель №36304 Україна МПК (2006) В23В 39/00. Багатошпиндельна головка / Карпусь В.Є., Котляр О.В.

7. Карпусь В. Е. Универсально-сборные переналаживаемые приспособления / В. Е. Карпусь, В. А. Иванов // Вестник машиностроения. – 2008. – № 11. – С. 46–50.

8. Karpus’ V. E., Ivanov V.A. Universal-composite adjustable machine-tool attachments // Russian Engineering Research, 2008. – Vol. 28, No. 11, pp.1077–1083.

9. Пат. на корисну модель № 31416 Україна, МПК (2006) В23В 39/00. Базуюча призма, що автоматично регулюється / Карпусь В. Є., Іванов В. О.