АНАЛИЗ ПРОЦЕССА СВЕРЛЕНИЯ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ И СОСТОЯНИЙ ЭЛЕКТРОИНСТРУМЕНТА

ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИЙ ЭЛЕКТРОИНСТРУМЕНТА - ОСНОВНОЙ ПУТЬ ПОВЫШЕНИЯ ЕГО НАДЕЖНОСТИ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

Современные технологические процессы, основанные на использовании взаимодействия различных физических явлений, характеризуются применением дорогостоящего оборудования, инструментов и приспособлений, стоимость которых переносится на стоимость продукции. В отдельных случаях при обработке уникальных деталей стоимость заготовок оказывается гораздо более высокой, чем затраты на ее обработку. Создание технологического процесса, обеспечивающего изготовление деталей с заданными параметрами, как в случае обработки уникальных деталей, так и в случае массового выпуска продукции, требует повышения надежности технологической системы в целом и каждого ее элемента в отдельности.

Повышение надежности технологической системы влечет за собой ее удорожание, а следовательно, приводит к росту себестоимости продукции. С другой стороны, с повышением надежности технологической системы повышается уровень качества выпускаемой продукции, снижаются потери от брака, что приводит к снижению ее себестоимости. Следовательно, повышение надежности технологических систем тесно связано с их экономической эффективностью. Иными словами, качество изготовляемой продукции необходимо рассматривать в тесной связи с риском отказа и стоимостью предотвращения этого отказа.

Отказ технологической системы (процесса) происходит в результате отказа каких-либо ее элементов, параметры которых определяются в процессе проектирования и создания технологического процесса. Поэтому одной из главных задач обеспечения надежности процессов механической обработки является оптимальное распределение средств между основными этапами обеспечения надежности, в которые входят: этап проектирования, на котором закладываются показатели надежности; технологическая подготовка производства, которая должна обеспечить выбор некоторых элементов системы и их компоновку с требуемыми показателями надежности; непосредственное изготовление продукции.

Среди основных факторов, оказывающих влияние на надежность процесса механической обработки на этапе непосредственного изготовления деталей, можно назвать следующие: обеспечение стабильности технологического процесса, обеспечение оптимального контроля, обслуживания и ремонта, использование результатов анализа отказов и неисправностей для повышения надежности процесса механической обработки.

В этой связи надежность инструмента и технологического оборудования, оказывающая существенное влияние на надежность процесса механической обработки, является весьма актуальной задачей.

В настоящее время в различных отраслях промышленности все активней используется такой вид технологического оборудования, как электроинструмент. Эта категория охватывает целую гамму электрических машин различного технологического назначения: сверление, отрезка, фрезерование, строгание, шлифование, окраска, сборка.

Обзор литературных источников показывает (рис. 1.1), что в процентном отношении наибольшую долю (45%) среди выпускаемого и потребляемого электроинструмента занимают сверлильные машины. Их небольшие габариты, широкие функциональные возможности, позволяющие производить сверление отверстий в таких материалах как стали, пластик, композиты, многослойные материалы, бетон, керамика и др., способствуют стабильному расширению их сферы использования.

Соотношение количества выпускаемых видов электроинструмента в общей массе их производства

Рис. 1.1. Соотношение количества выпускаемых видов электроинструмента в общей массе их производства

Среди отечественных производителей электроинструмента доминирующим является симферопольский завод «Фиолент», а также Ижевский, Пермский, Саратовский и Конаковский заводы. Из зарубежных производителей следует отметить такие торговые марки как BLACK&DECKER, МАК1ТА (Япония), SKIL, BOSCH, МЕТАВ О, KRESS (Германия) и DeWolt (табл. 1.1).

Любой из электроинструментов должен удовлетворять следующим требованиям:

  • • прочность (механическая, химическая или физическая) основных деталей и рабочих органов;
  • • точность изготовления отдельных деталей инструмента;
  • • точность сборки;
  • • рабочая исполнительность, т.е. способность инструмента выполнять свои функции с заданной точностью;
  • • эргономичность;
  • • безопасность;
  • • экологичность;
  • • ремонтопригодность;
  • • рабочий ресурс;
  • • общий ресурс;
  • • нагруженность (время непрерывной работы инструмента);
  • • зависимость от условий эксплуатации;
  • • специализация;
  • • унификация по расходным материалам, рабочим и исполнительным органам и дополнительным приспособлениям между инструментом одной группы назначения;
  • • тарировка и техническое обслуживание.

Таблица 1.1

Примеры различного электроинструмента отечественного и зарубежного

производства

Произво

дитель

Bosch

Интерскол

Фиолент

Машины

ударносверлильные

Машины

сверлильные

В зависимости от того, в какой мере электроинструмент удовлетворяет перечисленным выше требованиям, его классифицируют по критерию профессиональности:

  • 1) инструмент для конвейерного производства {Industrial)'.
  • • максимально высокие прочность, точность изготовления и сборки, рабочая исполнительность;
  • • высокая эргономичность конструкции и исполнения инструмента;
  • • безопасность, рассчитанная на высокопрофессиональные навыки оператора;
  • • высокие ресурс и ремонтопригодность;
  • • полная экологичность;
  • • большая продолжительность включения, т.е. способность работать с максимальной нагрузкой в течение неограниченного времени (в пределах ресурса) без наступления вредных для инструмента последствий;
  • • требование «мягких» условий эксплуатации, в том числе повышенные требования к рабочим средам (электроэнергия, воздух, вода, масло и т.д.);
  • • высокая степень специализации инструмента;
  • • практически полное отсутствие унификации по оснастке, но наличие унификации по расходным материалам;
  • • обязательность тарировки и технического обслуживания по жесткому графику;
  • 2) промышленный «тяжелонагруженный» инструмент (Heavy duty). По

всем параметрам и характеристикам аналогичен инструменту класса

Industrial, за исключением:

  • • способности работать в максимально «жёстких» условиях эксплуатации с применением соответствующих конструктивных мер защиты от неблагоприятных факторов окружающей среды, таких как пыль, влага, вибрация, удары и т.д.;
  • • унификации по расходным материалам и оснастке с инструментом своего класса и некоторыми образцами инструмента класса Professional,
  • 3) профессиональный класс {Professional):
    • • повышенная точность изготовления и сборки;
    • • высокая прочность основных деталей и узлов;
    • • высокая рабочая исполнительность;
    • • минимальная эргономичность и экологичность;
    • • средняя безопасность, рассчитанная на определенные профессиональные навыки оператора;
    • • повышенный ресурс;
    • • средняя продолжительность включения, т.е. способность работать с максимальной нагрузкой в течение ограниченного времени;
    • • способность работать в «жестких» условиях эксплуатации;
    • • специализация инструмента по сходным рабочим операциям;
    • • унификация по расходным материалам и оснастке;
    • • непродолжительное время тарировки и технического обслуживания при больших сроках между операциями технического обслуживания;
    • • высокая ремонтопригодность;
  • 4) любительский инструмент {Hobby):
    • • низкая прочность;
    • • минимальная точность изготовления и сборки;
  • • низкая эргономичность;
  • • высокая безопасность;
  • • ограниченный ресурс;
  • • низкая ремонтопригодность;
  • • малая продолжительность включения;
  • • требование «мягких» условий эксплуатации;
  • • универсализация;
  • • отсутствие унификации по расходным материалам и оснастке;
  • • отсутствие необходимости в тарировке и техническом обслуживании;
  • 5) полупрофессиональный инструмент {Semi professional).

Этот класс характеризует любительский инструмент с отдельными параметрами, соответствующими профессиональному классу.

Существующая тенденция при производстве электроинструмента - это снижение его стоимости при сохранении качества, повышение надежности и производительности. Происходит это в основном за счет совершенствования технологии изготовления, применения унифицированных узлов и элементов, переоснащения производства, модификаций конструкции электроинструментов, рациональных режимов работы.

Опыт эксплуатации свидетельствует о том, что качество инструмента в настоящее время достаточно высокое, а производительность инструмента, выпускаемого одной фирмой, может превышать по производительности инструмент другой фирмы на несколько процентов (а иногда и десятых долей процента).

В частности, для существенного повышения надежности и производительности электроинструмента необходимо ограничиться конкретным технологическим назначением, классом (по критерию профессиональности), выполнить системный анализ и провести комплекс исследований и испытаний.

Результаты проведенного анализа [8, 54, 23, 6] показывают, что в связи с большим распространением и высокой трудоемкостью сверления глубоких отверстий в труднообрабатываемых материалах, недостаточной надежностью и производительностью этого процесса, проблема совершенствования электроинструмента, в частности машин сверлильных, стоит достаточно остро. В особенности это относится к процессу обработки глубоких отверстий сверлением в крупногабаритных деталях, которые не могут быть установлены и обработаны в силу их конструктивных особенностей на сверлильных либо сверлильно-расточных станках, а также в условиях судостроения и судоремонта, когда сверление производится в закрытых и труднодоступных зонах, где практически единственно возможным является использование электроинструмента.

К числу отраслей, в которых существует острая необходимость обработки деталей с глубокими отверстиями, относятся также: вертолетостроение, турбостроение, атомная энергетика, производство буровых установок для нефтяных и газовых скважин и ряд других. Увеличение номенклатуры деталей с глубокими отверстиями приводит к расширению области применения способов и оборудования для их обработки. Необходимость оптимизации конструкций электроинструмента (прежде всего промышленного и профессионального классов) для сверления глубоких отверстий вызвана также недостаточной точностью и переналаживаемо- стью имеющегося оборудования, не учитывающего особенностей формообразования глубоких отверстий в труднообрабатываемых материалах.

В связи с этим синтез надежных систем электроинструмента для сверления глубоких отверстий является актуальной задачей, для выполнения которой необходима методика, позволяющая оптимизировать варианты структур электроинструмента, оценивать эффективность принимаемых решений на уровне новых требований, предъявляемых к проектированию и с учетом опыта, накопленного исследователями и разработчиками в этой области.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >