Особенности проектирования технологических процессов механической обработки заготовок на этапах разработки при использовании операций ЭФХО

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

Разработка техпроцесса с использованием операций ЭХФО имеет специфику практически для каждого этапа разработки технологических процессов и для видов деятельности, выполняемых технологом. Остановим дальше внимание на тех из них, которые являются основными в проектировании техпроцессов механообработки с использованием операций ЭФХО и решающими в части обоснованности принимаемых решений проектировщиком техпроцесса. К таким видам деятельности технолога-проектировщика, выполняемым на ряде этапов проектирования технологии изготовления изделия, является сопоставление вариантов принятия решений, связанных с применением технологий ЭФХО на отдельных этапах, и выбора на основе критериев оптимальности наиболее эффективного варианта. Вопрос о выборе оптимального варианта организации техпроцесса решается при проектировании технологического маршрута обработки отдельных поверхностей, при проектировании общего технологического маршрута изготовления изделия, при выборе схемы обработки с применением отдельных методов обработки, выборе режимов обработки, используемого оборудования и т. д.

Обратим здесь внимание на том, что вопросы сопоставления вариантов обработки и их последовательности применительно к механическим методам обработки резанием достаточно подробно раскрыты в технической литературе. В связи с этим основное внимание будет в данном вопросе уделено сопоставлению вариантов организации технологического процесса с использованием операций ЭФХО.

Сопоставление вариантов организации технологического процесса с использованием операций ЭФХО

Решение задачи выбора для получения заданного результата обработки на каком-либо этапе технологического процесса изготовления детали из нескольких вариантов одного оптимального сводится к отысканию среди возможных для реализации варианта, обеспечивающего для конкретных условий изготовления изделия наилучшее значение выбранного критерия оптимальности. Чаще всего в качестве такого показателя принимают минимальную себестоимость обработки заготовки или максимальную производительность труда, то есть минимальное основное время обработки. В отдельных условиях производства могут быть приняты и другие критерии оптимизации, например, показатель шероховатости поверхности, требования к точности обработки, минимальный расход применяемого инструмента, достижение максимальной производительности или совокупность нескольких показателей.

Критерий минимальной себестоимости обработки приемлем для проведения расчетов по большинству используемых в промышленности технологических методов обработки, в том числе и методов группы ЭФХО.Однако его применение требует проведения большого объёма расчётных работ при подготовке производства и многочисленных сведений по исходной информации, зачастую известных не полностью. В связи с этим основным критерием оптимальности при выборе метода обработки на отдельных этапах технологического маршрута чаще всего принимают максимально достижимую производительность обработки, которая, как известно, для многих методов электрофизической и электрохимической обработки значительно меньше производительности механической обработки. А это в свою очередь может ограничивать в тех или иных показателях последующие операции технологического процесса изготовления детали.

Производительность обработки рассчитывают как отношение объёма (V) или массы (m) металла, удалённого с обрабатываемой заготовки, к основному времени обработки по формулам

П_v = V/t_о.; П_m =m/t_о , (7.2)

где П_v — объёмная производительность обработки, мм³/мин; П_m — производительность обработки по массе, кг/мин; V— объём удалённого с заготовки материала, мм³; t_о — основное время обработки, мин.

В отдельных случаях расчету подвергается штучная производительность П_шт (шт/мин), характеризующая число изделий, обработанных в единицу времени.

При известных удаляемых объемах материала или его массе производительность определяется основным временем обработки заготовки на операции τ_о. Основное (машинное) время τ_о является одним из важнейших составляющих штучно-калькуляционного времени на обработку. Знание его необходимо при проектировании нового технологического процесса и для сопоставления сравниваемых вариантов по себестоимости обработки или по другому принятому критерию при выборе технологического метода изготовления заданной поверхности. Определение τ_о теоретическими расчётами при проектировании новых технологических процессов или модернизации существующих может быть выполнено только приближённо, на основе имеющихся в справочной (нормировочной) литературе данных и практических рекомендаций, поскольку оно определяется принимаемыми на данной операции условиями и режимами обработки, которые еще неизвестны.

В то же время сопоставление времени на обработку по сравниваемым вариантам необходимо уже на первых этапах проектирования технологического процесса изготовления детали: определения типа производства и выбора вида заготовки. При проектировании новых технологических процессов и отсутствии на первых этапах точного маршрута изготовления детали к сопоставлению вариантов путем определения времени на обработку по сравниваемым вариантам подходят на основе приблизительной оценки, определяемой по имеющимся в справочной литературе обобщенным таблицам и данным. Например, при определении типа производства, используют таблицы, в которых тип производства определяют по массе заготовки и партии изготавливаемых деталей [19]. При сравнении методов получения заготовки основное время определяют, используя усредненные значения параметров режимов обработки, применяемых на определенных этапах обработки и с использованием конкретных методов, по типу: «Черновая обработка 10^-3Т_о (мин) за один рабочий ход равна 0,17dℓ» [26].

Что касается сопоставления времени на обработку при использовании методов резания или методов ЭФХО, то эта процедура затруднена тем, что даже таких усредненных данных по времени на обработку при использовании тех или иных методов ЭФХО практически нет. Можно здесь сослаться на изданные в 1983 г. «Нормативы времени на штучно-калькуляционное время обработки электроэрозионными и электрохимическими методами обработки» [27] и представленные в работе [44] приведенные в таблице 7.13 общие технические характеристики некоторых методов группы ЭХФО. Однако эти нормативы весьма устарели, распространяются на определенный тип оборудования, всего на две группы методов ЭФХО. Аналогично этому, весьма неполные, порой противоречивые сведения по режимам обработки приводятся и в справочной литературе по ЭФХО [44].

Таблица 7.13

Основные технические характеристики некоторых электрофизических и электрохимических методов обработки [44]

Метод обработки	Производительность (максимальная)		Достижимая точность обработки, мм	Шероховатость поверхности, мкм	Удельная мощность, Вт/м²	Обрабатываемый материал
Метод обработки	мм³/мин	кг/ч	Достижимая точность обработки, мм	Шероховатость поверхности, мкм	Удельная мощность, Вт/м²	Обрабатываемый материал
ЭХО	25000	―	0,08…0,15	Ra = 2,5…1,25	10⁷…10⁸	Токопроводящий
АМО	6000	―	0,05	Rz = 0,4
ЭЭО	25000	―	0,04…0,2	Ra = 2,5…1,25	10⁸…10¹⁰
ЭКО	―	450	―	Rz = 20…160	10⁷…10⁵²
ПЗО	―	200…1000	0,1…0,5	Rz = 320	10⁷…10⁹	Любой
СЛО	―	20…40	0,01…0,02	Rz = 20	10¹⁰…10¹²
ЭЛО	―	3‧10^-2…1	0,01…0,02	Rz = 20	10¹⁰…10¹²	Токопроводящий
УЗАО	20000	―	0,01…0,02	Ra = 2,5…1,25	10⁷…10⁸	Твердые хрупкие; твердые сплавы
МАО	―	0,6 (на 1 м²)	Исходная	Ra = 0,1…0,04	10⁶	Ферромагнитный и немагнитный
ЭГИО	-	―	0,1…0,2	Исходная	10¹⁰…10¹²	Пластичный

Примечание. ЭХО ― электрохимическая обработка; АМО ― анодно-механическая обработка; ЭЭО ― электроэрозионная обработка; ЭКО ― электро-контактная обработка; ПЗО ― плазменная обработка; СЛО ― светолучевая обработка; ЭЛО ― электронно-лучевая обработка; УЗАО ― ультразвуковая абразивная обработка; МАО ― магнитно-абразивная обработка; ЭГИО ― электрогидро[44]импульсная обработка.

К тому же, во многих случаях производительность методов ЭФХО значительно уступает производительности близких по назначению методов обработки резанием, по многим методам ЭФХО вообще нет никаких справочных данных по рекомендуемым режимам обработки. Последние во многих случаях определяются экспериментально или указываются в справочных таблицах конкретных моделей применяемого оборудования.

Следует принять во внимание и те обстоятельства, что во многих случаях применение методов ЭФХО требует значительных энергозатрат, а значит и характеризуется высокой себестоимостью изготовления, во многих случаях требуются большие временные затраты на наладку оборудования и на вспомогательное время, значительно превышающее основное время обработки, например, при лазерном прошивании отверстий.

В связи с этим на первых этапах проектирования технологического процесса изготовления конкретной детали при выборе в качестве метода обработки конкретного метода ЭФХО ориентируются на общие рекомендации по выбору конкретных групп методов ЭФХО. В частности, к таким рекомендациям относят следующие.

Многие методы ЭФХО позволяют обрабатывать материалы с такими высокими прочностными характеристиками, обработка которых традиционно используемыми при обработке методами резания невозможна. Использование методов обработки и технологий группы ЭФХО позволяет изготовлять детали сложной формы, обрабатывать поверхности в труднодоступных местах, что при использовании механических методов обработки требует значительных экономических и временных затрат. Применение в таких случаях методов и технологий группы ЭФХО даёт неоспоримые преимущества в результирующих технико-экономических показателях изготовления деталей. К таким поверхностям относят, например, отверстия и пазы сверхмалых размеров, исчисляемых микрометрами.

Технологические методы группы ЭФХО в основном характеризуются отсутствием силового взаимодействия инструмента и обрабатываемой заготовки. Это даёт возможность изготавливать нежёсткие детали с высокими точностными показателями.

Как правило, при реализации методов группы ЭФХО не требуется создание сложных взаимных перемещений инструмента и заготовки, что значительно упрощает конструкцию технологического оборудования и оснастки и облегчает автоматизацию технологического процесса. При этом во многих случаях обрабатывающий инструмент изготавливается из обычных конструкционных материалов, а это позволяет создать сложный по форме инструмент при малой его стоимости.

Особо следует отметить широкие возможности использования методов группы ЭФХО по нанесению покрытий на поверхности заготовок [00]. Эти методы обеспечивают возможность нанесения, с одной стороны, тонкоплёночных покрытий и, с другой стороны, наплавок материалов с большими толщинами слоя; нанесение покрытий разного функционального назначения и с разной производительностью.

При отработке маршрута изготовления изделия сопоставление вариантов обработки без или с применением операций ЭФХО проводят более детально, ориентируясь на себестоимость изготовления изделия по сравниваемым вариантам. «Типовая методика определения экономической эффективности капитальных вложений и новой техники в народном хозяйстве СССР» рекомендует сравнивать себестоимость продукции и капитальные вложения при реализации рассматриваемого варианта, определяя приведенные затраты.

Приведенные затраты для каждого варианта рассчитываются по формуле

С_пр= С + К_общК_эф.н, (7.3)

где С ― себестоимость годового объема продукции при рассматриваемом варианте технологического процесса; К_общ ― капиталовложения при том же варианте; К_эф.н. ― нормативный коэффициент эффективности.

Наиболее экономичным будет тот вариант, который обеспечивает наименьшие приведенные затраты. Годовые приведенные затраты на производство продукции имеют прямую зависимость от объема производства. Такие расходы, как заработная плата производственных рабочих, расходы на содержание и ремонт оборудования, на инструмент, энергию, амортизацию универсального оборудования изменяются пропорционально объему производства. Расходы, зависящие от размера одновременных затрат и капиталовложений в специальное или специализированное оборудование и оснастку при изменении объема производства остаются постоянными до тех пор, пока рост объема производства не потребует ввода дополнительного оборудования., после чего указанные расходы соответственно возрастают.

Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 344; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!