Основи раціональної експлуатації різального інструменту на важких верстатах

La на аварійну. і Lп – профілактичну заміну – L= Lп / La. При заданому L (C) є таке однозначно визначене значення L, при якому. Оптимальною є стратегія 1, якщо L > L (С). При L < L (С) необхідно вибрати стратегію 2.

Стратегія 3. У моменти τ, 2 τ проводяться повні заміни інструментів. Відмови в проміжках між ними виправляються за допомогою мінімального відновлення (оберт або заміна різальної пластини різця). Витрати на повне відновлення -Сv. а на мінімальне – Сm. Інтенсивність виробничих витрат  , де   – накопичена інтенсивність відмов за інтервал часу 0-t. Оптимальний інтервал відновлення τ*, якщо наробіток технологічної системи має розподіл Вейбула-Гніденко з параметрами а та b,  . Мінімальна інтенсивність виробничих витрат  . Залежність * від Cv/Cm для параметрів закону b=2 та b=3 (* нормується на параметр закону а) представлена на рис. 10. Якщо час мінімального відновлення dm і час повного відновлення dv, коефіцієнт готовності системи:  , максимизация якого дозволяє визначити період заміни інструменту , що забезпечує максимальну надійність технологічної системи.

Стратегія 4. Система відновляється після першої відмови через період τ після попереднього повного відновлення. Проміжні відмови усуваються мінімальним відновленням. При цьому витрати на повне відновлення системи Сv у цілому вище для стратегії 4, чим для стратегії 3, тому що моменти проведення повних відновлень є випадковими, навіть якщо тривалості відновлень малі. Інтенсивність експлуатаційних витрат  , де r () - розмір збільшення довжини циклу при стратегії 4 в порівнянні зі стратегією 3 заміни різального інструменту. Оптимальний інтервал відновлення є рішенням рівняння  . Інтенсивність експлуатаційних витрат при часі відновлення *  .

Стратегія 5. Перші n-1 відмов усуваються за допомогою мінімального відновлення. Після n-ї відмови система відновляється цілком.

Довжина циклу (період заміни) дорівнює часу Хn до n-ї відмови Інтенсивність експлуатаційних витрат  . На відміну від інших стратегій R (n) залежить не від безперервної, а від дискретної перемінної – від числа відмов на інтервалі між двома послідовними відновленнями (рис. 11).

У випадку розподілу наробітку на відмову системи Вейбула-Гнеденко оптимальне значення n = n* дорівнює найменшому натуральному числу n, що задовольняє умові  . Отже,  . Коефіцієнт готовності системи для стратегії 5  . Значення Cv/Cm або dv/dm і закони розподілу часу безвідмовної роботи інструменту дають змогу вибрати найбільш ефективну стратегію його заміни, яка забезпечить мінімальні витрати та максимальну надійність технологічної системи. Статистичні дослідження параметрів законів розподілу часу безвідмовної роботи твердосплавних різців важких верстатів показують, що параметр b закону Вейбула- Гніденко коливається в діапазоні 1, 5-2, 5 та залежить від рівня режимів різання. Відношення витрат Cv/Cm залежить від типу конструкції різця та пропорційне відношенню dv/dm. Для збірних різців dv/dm істотно менше, ніж для напайних. У більшості випадків для збірних різців важких верстатів доцільно вибирати стратегії профілактичної заміни різального інструменту, при яких період заміни забезпечується гамма-відсотковую стійкістю.

При заміні напаяних різців на збірні виникла потреба розробки нових математичних моделей їх надійності. Комплексним показником надійності збірного інструменту може служити коефіцієнт готовності. У роботі розглянуто декілька конструкцій різців. Для визначення математичної моделі надійності збірного різця, що складається з корпуса, блоку-вставки, який закріплює пластину, та елементів закріплення, застосовано марківський підхід. При цьому розглядається чотири стану, різця: стан 0 – працездатність після заміни блоку; стан 1 – відмова пластини, здійснюється її оберт або заміна; стан 2 – робота після заміни пластини; стан 3 – різець не працює в зв'язку з відмовою елементів закріплення або блоку в цілому, проводиться заміна блоку. Стани 0 і 2 являють собою припустимі стани для надійної роботи різця. Матриця переходів з одного стану в інший:, де   і   – інтенсивності відмов відповідно різальної пластини і змінного блоку, на якому закріплена пластина;   і   – відповідні інтенсивності відновлення (заміни пластини або блоку). Вирішуючи систему алгебраїчних рівнянь, визначаємо   в постійному режимі роботи:.

Розроблена математична модель може бути використана для розподілу надійності між елементами конструкції інструменту на стадії його проектування, а також для вибору інструменту певного рівня надійності для заданих умов його експлуатації.

У роботі наведені результати експериментальних досліджень методів підвищення надійності інструментів: обробки їх імпульсним магнітним полем (ОІМП), удосконалення технологій заточування та нанесення зносостійких покриттів. Результати лабораторних та експлутаційних випробувань показали, що збільшення стабільності різальних властивостей інструменту можна досягти обробкою його імпульсним магнітним полем, після якої середній період стійкості інструменту збільшується несуттєво, але гамма-відсотковий – у 2 і більше рази. Показано, що застосування доводки різального леза після його заточування підвищує стабільність різальних властивостей, знижує коефіцієнт варіації періоду стійкості в 1, 5 рази, підвищуючи гамма-відсотковий період у 1, 7 рази. Застосування інтегрованих технологій нанесення зносостійких покриттів із попередньою шліфовкою та виброобробкою пластин підвищило стабільність властивостей інструменту, істотно знижуючи коефіцієнт варіації його періоду стійкості у 1. 8 рази.

У п’ятому розділі наведені результати експериментальних, виробничих та статистичних випробувань для визначення експлуатаційної міцності інструменту: руйнувальних подач та імовірності руйнації інструментів, – для різних умов їх експлуатації. Розроблені емпіричні та статистичні залежності для визначення подач та імовірності руйнації інструменту на важких верстатах. Розроблені рекомендації ефективного застосування ЗОТС на важких