Размещено на http://www.allbest.ru/

Продуктивність та собівартість обробки

Продуктивність та собівартість обробки заготовок істотно залежить від пред'явлених вимог точності та шорсткості поверхонь деталей, що виготовляються.

Графіки, зображені на рис.1, показують, що зменшення допусків на обробку і висоти мікронерівностей оброблених поверхонь підвищує трудомісткість та собівартість обробки приблизно за законом гіперболи. Це пояснюється тим, що зростає основний час у зв'язку з появою додаткових ходів і зниженням режимів різання, збільшується допоміжний час, пов'язаний з контрольними операціями, встановленням, вивіренням положення заготовки на верстаті, встановленням різального інструмента на розмір (при роботі за методом пробних ходів), застосовуються більш складні та точні, а отже, і більш дорогі верстати, зростають затрати на різальний інструмент і в ряді випадків застосовуються більш дорогі способи обробки.

Рис.1. Залежність трудомісткості та собівартості заготовок від точності і шорсткості поверхні: а - вал Ш60Ч200 мм із загартованої сталі; б - вал Ш60Ч300 мм з сирої сталі Т8; 0-0 - штучно-калькуляційний час; х-х - технологічна собівартість

Діаграми наведені на рис.2, показують, що при підвищенні точності обробки стальних валиків діаметром 10-18 мм на токарно-револьверних верстатах з 11-го до 7-го квалітетів фактично сумарні затрати часу на обробку, встановлення різця на розмір і на вимірювання заготовок зростають у три рази. При цьому особливо різко збільшуються затрати часу на контроль заготовки. Так, наприклад, якщо при підвищенні точності обробки з 10-го до 7-го квалітетів машинний час і час встановлення різця на розмір збільшується майже в два рази, то час на контрольні вимірювання заготовок зростають у сім разів. Крім того, в процесі точної обробки з'являється брак, затрати на який складають 2 % загальної вартості обробки заготовок при обробці за 8-м і 17 % вартості при обробці за 7-м квалітетом. При подальшому підвищенні точності обробки до 6-го квалітету затрати на брак досягають 32 % вартості обробки заготовок.

Рис.2. Залежність трудомісткості обробки від необхідної точності:

а - сумарні витрати часу Т_заг; б - окремі елементи витрат часу: Т_маш - машинний (основний) час, Т_{уст. р} - час на встановлення різця, Т_вим - час на вимірювання

Задана кресленням точність обробки і потрібна шорсткість поверхні можуть бути досягнуті при використанні різних видів обробки, різних верстатів, інструментів і пристроїв.

Так, наприклад, отвір 9-го квалітету точності з R_z = 6,3 мкм може бути отриманий у стальній заготовці шляхом звичайного розточування швидкорізальними і твердосплавними різцями, розвертанням, протягуванням та прошиванням, алмазним розточуванням, шліфуванням, хонінгуванням і розкатуванням роликами і шариками.

До основних і найбільш об'єктивних критеріїв доцільності вибору найбільш придатного для даних конкретних умов варіанта обробки належать його продуктивність та економічність.

Навіть при обробці заготовок певним способом необхідно встановити економічність застосування того або іншого типорозміру верстата чи технологічного оснащення. На рис.3 показана зміна трудомісткості тонкого розточування отворів діаметром Ш40Ч80 мм за 7-м квалітетом з R_z = 6,3 мкм і R_z = 10,0 мкм в стальних заготовках, виконуваного на верстатах різних типів при найвигідніших режимах різання з пластинками Т15К6.

З діаграм видно, що найбільш висока продуктивність операції тонкого розточування досягається при обробці на спеціальному алмазно-розточувальному верстаті.

Виконання тих же операцій на горизонтально-фрезерному верстаті збільшує трудомісткість на 40-50 %, а на токарних верстатах - на 65-80 %.

Рис.3. Трудомісткість тонкого розточування отворів на різних верстатах: 1 - спеціальний алмазно-розточувальний; 2 - токарний; 3 - горизонтально-фрезерний

Економічність механічної обробки залежить не тільки від потрібної точності, застосовуваних методів обробки і верстатів. Вона змінюється також в залежності від застосування режимів різання.

На рис.4 показано, що із збільшенням швидкості різання трудомісткість та собівартість обробки спочатку знижується, а потім, переходячи через деяке мінімальне значення V°c і V°т, зростають (у зв'язку зі збільшенням зношування різального інструменту і затрат часу на його заміну). При цьому важливо відмітити, що оптимальні швидкості різання, що відповідають мінімальним затратам часу Т_min і мінімальній собівартості C_min, не збігаються. Швидкість різання, яка оптимальна за собівартістю, завжди менша за оптимальну швидкість за продуктивністю. Чим дешевший різальний інструмент і менша частка затрат на нього в загальній собівартості обробки, тим вище оптимальна швидкість різання за собівартістю обробки і тим ближче вона підходить до оптимальної швидкості різання за продуктивністю.

Рис.4. Залежність трудомісткості та собівартості обробки від швидкості різання

Вибір швидкості різання за найбільшою продуктивністю чи за найменшими затратами здійснюється для кожного конкретного випадку із врахуванням обставин, що склалися (ступеня терміновості завдання, ступеня завантаженості даного верстата, можливості інструментального цеху поповнювати підвищене витрачання інструмента тощо). В будь-якому випадку швидкість різання не повинна виходити за межі оптимальних швидкостей за продуктивністю та собівартістю.

Співставлення ефективності технологічних варіантів за критеріями продуктивності та собівартості може призвести в окремих випадках до різних висновків. Так, наприклад, при співставленні розточування отвору діаметром 30Ч40 мм за 7-м квалітетом з шорсткістю R_z = 6,3 мкм в стальних заготовках швидкорізальним різцем Р18 на токарному верстаті ІК62 і протягування в серійному виробництві отримані наведені нижче дані:

Технологічна собівартість, грн:

при протягуванні ……………………………….0,11

при розточуванні ……………………………….0,11

Трудомісткість (штучно-калькуляційний час, хв.):

при протягуванні ……………………………… 1,06

при розточуванні ……………………………….3,63

Наведений приклад показує, що при співставленні ефективності технологічних процесів не потрібно обмежуватись визначенням тільки собівартості обробки, а іноді необхідно підрахувати як собівартість, так і трудомісткість обробки.

У відповідальних випадках визначення економічної ефективності технологічних процесів необхідно вести розрахунок за двома її основними критеріями: продуктивністю (чи трудомісткістю), що виражає штучно-калькуляційний час, і собівартістю, представленою у вигляді технологічної собівартості. Коли у варіантів технологічних процесів, що співставляються, затрати на різальний інструмент розрізняються несуттєво, можна обмежитись співставленням ефективності процесів тільки за одним із вказаних критеріїв економічності. Якщо один з варіантів, що співставляються, пов'язані із застосуванням дорогокоштуваного обладнання або спеціального технологічного оснащення, аналіз економічності потрібно доповнити розрахунком приведених затрат.

Економічна ефективність технологічних процесів суттєво залежить від масштабів річного випуску виробів і розмірів партії заготовок, що запускаються у виробництво. Відомо, що придбання високопродуктивних, але дорогокоштуваних багатошпиндельних автоматів окуплюється тільки при достатньо великій кількості виробів, що випускаються. З іншого боку, структура і загальна сума затрат по експлуатації верстатів різного типу суттєво відрізняються.

На рис.5 показана залежність складових затрат собівартості від виду обладнання, а також від кількості продукції, що випускається. З рисунка видно, що при використанні простих і дешевих токарних і револьверних верстатів основна частина собівартості обробки припадає на частку заробітної плати, яка досягає 80-90 %. При переході до високопродуктивних автоматів частка заробітної плати у загальній собівартості знижується до 55 % для одношпиндельного і до 20 % для шестишпиндельного автомата. Відповідно зростає частка затрат на амортизацію (до 35 %) і освоєння (до 29 %) верстата. Підвищенні експлуатаційні витрати окуплюються за рахунок високої продуктивності верстата при достатньо великому випуску продукції.

Рис.5. Залежність складових витрат собівартості від виду обладнання та кількості продукції, що випускається: 1 - витрати на заробітну плату; 2 - витрати на амортизацію; 3 - витрати на освоєння верстата; 4 - витрати на матеріали

На рис.6 наведені криві зміни собівартості обробки стальних ступінчастих заготовок середньої складності, що потребують застосування свердлильного і розточувального інструмента, розверток, фасонних і відрізних різців в залежності від розмірів партії оброблюваних заготовок. При розрахунку собівартості приймалося, що один робітник обслуговує один токарний або револьверний верстат або два однакових автомати. Всі затрати на різальний інструмент, електроенергію, охолоджуючі та мастильні засоби, амортизацію верстата і пристроїв, заробітну плату основних і допоміжних робітників і матеріал відносилися до одиниці продукції.

продуктивність собівартість затрата верстат

Рис.6. Зміна собівартості виготовлення ступінчастих втулок на різному обладнанні: 1 - токарний верстат; 2 - револьверний верстат; 3 - одношпиндельний токарний автомат; 4 - чотирьохшпиндельний токарний автомат; 5 - шестишпиндельний токарний автомат

Криві зміни собівартості (рис.6) мають вид гіпербол і при збільшенні кількості оброблюваних заготовок асимптотично наближаються до прямих, що характеризують найменшу собівартість обробки заготовок на даному верстаті, яка не залежить від розмірів партії заготовок. Це означає, що для кожного верстата існує певна величина партії заготовок даної складності і розмірів, починаючи з якої досягається найбільш економічна робота верстата. Перетин кривих собівартості (точки 1, 2, 3, 4) визначають межі використання верстатів різних типів. З рисунка випливає, що при обробці малих партій (зона лівіше точки 1) найекономічнішим є застосування токарного верстата. Зі збільшенням партії заготовок найбільш економічною виявляється обробка відповідно на револьверному, одно-, чотири - шестишпиндельному токарних автоматах.

Істотний вплив видів і режимів обробки, застосовуваних верстатів і технологічного оснащення на економічність виготовлення деталей, а також залежність економічності технологічних процесів від розмірів партій оброблюваних заготовок роблять актуальною проблему оцінки економічної ефективності технологічних процесів. Правильне і своєчасне визначення економічної ефективності створення та застосування нової техніки і технології виробництва суттєво визначають напрямок і темпи технічного прогресу машинобудування.

На сучасному етапі розвитку технології машинобудування як науки вчення про економічність технологічних процесів стає її невід'ємною складовою частиною, рівнозначною таким її розділам, як вчення про точність та продуктивність.

Використана література