Основи раціональної експлуатації різального інструменту на важких верстатах

йому значення х. У цьому випадку. Розв'язавши це рівняння щодо К, одержимо:, де, – коефіцієнти варіації відповідно навантажувальної спроможності і навантаження. Знаючи К, прийнявши визначену схему навантаження пластини, легко виявити її товщину при заданій довжині і ширині. При проектуванні конструкції заданої надійності по жорсткості для випадку нормального розподілу навантаження одержано, де Wзад – задане максимальне переміщення пластини під час роботи збірного різця.

При розподілі навантаження і вантажної спроможності відповідно до закону Вейбула-Гнеденко щільності розподілів дорівнюють:

Рівень надійності дорівнює:

Для окремого випадку законів розподілу Вейбула – Гнеденко навантаження і вантажної спроможності, коли b = b1= b2. На рис. 5 показаний графік залежності відношення розмірів h / h* від надійності при різних законах розподілу навантаження і навантажувальної спроможності конструкції інструменту для випадків різного рівня розсіювання параметрів. Аналіз показує, що чим вище необхідний рівень надійності, тим значніше відрізняються розрахункові параметри.

Встановлено, що при збільшенні коефіцієнту варіації від 0, 1 до 0, 4 розмір пластини змінюється в декілька разів. Отримані співвідношення використані як поправочні коефіцієнти на товщину пластини, що враховують необхідний рівень надійності.

Для організації вхідного контролю якості інструменту застосована система випробувань. Розроблений метод контролю якості інструменту, заснований на застосуванні обробки імпульсним магнітним полем (патент 70077А UA, 6C21 D6/04), що дозволяє не тільки здійснювати вхідний контроль якості твердосплавних різців, але й підвищувати надійність інструментів низької якості. Показано, що контроль якості різального інструменту і процесу його експлуатації необхідно здійснювати як на початку процесу (вхідний контроль), так і в продовженні його. Розроблено зразок паспорта збірного різця, упровадження якого дозволяє організувати зворотний зв'язок із виробництвом для контролю і керування якістю процесу експлуатації.

У четвертому розділі зроблене дослідження надійності обслуговування технологічної системи і різального інструменту при його експлуатації на важких верстатах. Розроблені математичні моделі по визначенню раціонального рівня надійності технологічної системи і збірних різців за критеріями інтенсивності витрат і функції готовності системи, оптимізовані стратегії заміни інструменту, розроблена система показників для комплексної оцінки надійності процесу експлуатації, які використовуються для моделювання процесу обслуговування системи та керування якістю процесу експлуатації інструменту.

Дослідженнями особливостей експлуатації інструменту доведено, що поряд з підвищенням середніх навантажень на різальний інструмент, пов’язаних зі значними перетинами зрізу, при механообробці спостерігається також велика кількість збуджуючих факторів, пов’язаних з розсіюванням параметрів експлуатації та властивостей інструментів. В зв’язку з цим, одним із критеріїв для визначення якості процесу експлуатації інструменту прийнято його надійність, для оцінки якої запропонована система показників (рис. 6). При статистичному аналізі надійності технологічної системи, показано, що на частку простоїв, пов'язаних з обслуговуванням різального інструменту, припадає 8-9% усього часу роботи системи та 25-27% часу припадає на стан, у якому система непрацездатна. Встановлено, що розподіли сумарного часу відновлення працездатності системи і наробітку на відмову не суперечить експоненційному закону G (t) =1-e-t, F (t) =1-e-t, де  і  – інтенсивність відповідно відновлення і відмов інструменту.

При спільному обслуговуванні системи двома верстатниками коефіцієнт готовності системи значно підвищується в порівнянні з незалежним обслуговуванням. Розрахунками доведено, що підсумковий простій технологічної системи зменшується на 45%. У загальному випадку, коли є n різальних інструментів і r верстатників, імовірності працездатного стану системи (k<r),   (kr) та, де.

Отримані математичні моделі використані для статистичного моделювання обслуговування технологічної системи. Для аналізу раціональних стратегій замін різального інструменту із забезпеченням визначеного рівня надійності технологічної системи процес заміни інструменту розглядався як оптимальне динамічне планування профілактичних замін. У роботі розглянуто 5 різних стратегій заміни інструментів і зроблено аналіз раціональних умов їх використання. Критеріями оптимальності до вибору стратегій прийняті: середні витрати на відновлення в одиницю часу (інтенсивність витрат на відновлення) і коефіцієнт готовності. Порівняння цих критеріїв із відповідними критеріями для стратегії аварійних замін дозволяє оцінити ефективність стратегій відновлення.

Якщо аварійне і профілактичне відновлення потребують часу,  і , 0  , коефіцієнт готовності системи задається у вигляді:,

де – імовірність відповідно безвідмовної роботи та відмов (функція розподілу). Інтенсивність експлуатаційних витрат, де Са та Сn – середні витрати на аварійне та профілактичне відновлення відповідно.

Стратегія 1. Система відновляється після відмови (аварійна заміна інструменту). Якщо вона проробила заданий інтервал часу τ, здійснюється профілактична заміна. При зростанні τ середнє число аварійних відновлень монотонно зростає, а середнє число профілактик монотонно убуває. Відшукується. інтервал відновлення τ *, що має властивість, де τ* знаходиться рішенням рівняння d (τ) /dt=0. Для закону розподілу Вейбула-Гніденко рішення знайдено чисельними методами (рис. 7, 8).. Для С>0. 27 із погляду витрат вигідна стратегія аварійних замін. На інтервалі 0, 05<С<0. 27 найменша інтенсивність експлуатаційних витрат при K (τ) = 0, 92. На практиці малі значення С бувають тоді, коли в Са крім чистих витрат на відновлення, включена вартість ушкоджень, пов’язаних із відмовами інструменту (наприклад, з вирубкою твердого сплаву з великої та коштовної деталі при руйнації інструменту на важкому верстаті).

Стратегія 2. При відмові інструменту здійснюється аварійна його заміна. Але у фіксовані моменти часу τ, 2 τ... планомірно проводять профілактичну заміну. Недолік стратегії 2 полягає в тому, що іноді профілактичному відновленню підлягають працездатні інструменти. На рис. 9 приведене порівняння ефективності двох стратегій для співвідношення витрат