CC BY
159
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЕГО ВНЕДРЕНИЯ
Е. В. МАКАРОВА
В статье рассмотрены основные виды и технико-экономические характеристики металлообрабатывающего оборудования. Исследовано влияние отдельных технико-экономических характеристик оборудования на показатели экономической эффективности проектов его внедрения.
Ключевые слова: экономическая эффективность, оборудование, производительность.
Металлообрабатывающие станки - это оборудование, которое используется для различной обработки изделий из металла, для изменения их фактуры, формы. Металлообрабатывающие станки также осуществляют резание неметаллических материалов, например, дерева, текстолита, капрона и других пластических масс. Специальные станки обрабатывают также керамику, стекло и другие материалы [10].
Существуют различные виды производственного оборудования: токарные, сверлильные и расточные, комбинированные, фрезерные, строгальные станки и т. п.
Металлообрабатывающие станки широко используются в современной промышленности и представлены в достаточно широком ассортименте, произведенные как российскими, так и зарубежными предприятиями по различным стандартам, например, Государственный стандарт (ГОСТ), Международная организация по стандартизации (КО) и т. д. [7]
Универсальные станки, иначе называемые станками общего назначения, предназначены для изготовления широкой номенклатуры деталей, обрабатываемых небольшими партиями в условиях мелкосерийного и серийного производства.
К универсальным станкам относятся фрезерные станки с многолезвийным режущим инструментом - фрезой, главное движение которого -вращение фрезы.
Бесцентровошлифовальный станок предназначен для высокоточной наружной обработки поверхностей стальных валов и труб. Деталь, вращающаяся между двумя подающими кругами и удерживаемая под шлифовальными, медленно
подается, пока не будет пройдена вся длина детали. Фасонным шлифованием называется обработка поверхности шлифовальным кругом, имеющим сложный профиль (частично сферический, ступенчатый), который передается детали. Фасонный профиль поддерживается путем «алмазки» шлифовального круга [9].
Еще есть такой часто применяемый на производстве станок, именуемый листогибочным. Он нужен для гибки металлических листов. Лист устанавливается между прижимной траверсой и столом, потом зажимается управляемым закрыванием прижимной траверсы.
Один из самых распространенных станков -это сверлильный станок. Его основным предназначением является просверливание и обработка отверстий, а главные движения - вращение и подача режущего инструмента (сверла). Сверло подается вручную или автоматически с переключением скорости подачи и вращения. В зависимости от материала детали и сверла, глубины сверления и диаметра отверстия частота вращения шпинделя может быть постоянной, имеющей ряд фиксированных значений, или переменной [3].
Самый популярный и самый древний вид станка - токарный (изобретен примерно в 650-х гг. до н. э.) [1].
Главным движением токарного станка является вращение заготовки, а режущие инструменты (обычно однолезвийные) регулируемо закрепляются на неподвижной станине. Резец может подаваться по направляющим вдоль или поперек оси шпинделя. Заготовка закрепляется либо в патроне шпинделя, либо в центрах передней и задней бабки. Скорость подачи может регулироваться вруч-
ную или автоматически посредством ряда клиноременных или зубчатых передач, приводящих в движение ходовой винт и поперечные салазки суппорта. Скорость вращения заготовки регулируется в широких пределах в соответствии с выбранными режимами резания. Приводной электродвигатель может иметь как фиксированную, так и переменную частоту вращения. На токарных станках обычно выполняют операции обработки цилиндрических поверхностей, поперечной обточки и обрезки, нарезания винтовой резьбы и расточки осевых отверстий [16].
Очень часто используются токарно-винторезные станки, применяемые для нарезки метрической или дюймовой резьбы, торцовой резьбы, резьбы однозаходной или многозаходной с нормальным или увеличенным шагом. Сегодня эти станки обладают довольно широкими технологическими возможностями и могут обрабатывать заготовки из незакаленной и закаленной сталей и других труднообрабатываемых материалов [21].
Заточной станок используется для заточки режущего инструмента. Специализированные заточные станки предназначены для затачивания какого-то одно вида инструмента, универсальные же станки могут затачивать совершенно различные инструменты [4].
Другой вид металлообрабатывающих станков -это вертикальный расточной, который необходим для того, чтобы растачивать блоки цилиндров и гильз автомобильных моторов, чтобы сверлить и подрезать торцы, растачивать отверстия в различных деталях [5].
Карусельные станки используются при обработке тяжелых деталей большого диаметра для расточки или обточки цилиндрических или конических поверхностей, подрезки торцов, прорезки кольцевых канавок, а также для сверления, зенке-рования и т. д. [6]
В последнее время при выборе станочного оборудования часто пользуются понятием «цена-качество», что позволяет оценивать конкретную модель в сравнении с другой, имеющей аналогичные параметры [15; 17].
Станки наиболее распространенных технологических групп образуют размерные ряды, в которых за каждым станком закреплен вполне определенный диапазон размеров обрабатываемых деталей. Например, в группе токарных станков возможности станка характеризуются цилиндрическим рабочим пространством, а для фрезерных, расточных (многооперационных станков) - прямоугольным рабочим пространством.
В зависимости от массы станка, которая связана с размерами обрабатываемых деталей и его типом, принято разделять станки (токарные, расточные, шлифовальные) на легкие (до 1 т), средние (1-10 т), тяжелые (более 10 т) [2].
Станки также условно разделяют на классы точности - нормальной (Н), повышенной (П), высокой (В), особо высокой (А), а также особо точные станки или мастер-станки (С). Класс точности обозначают соответственно буквами Н, П, В, А, С [11].
Рассмотрим основные технико-экономические характеристики производственного оборудования, которые влияют на экономическую эффективность его внедрения:
1. Производительность - основной критерий количественной оценки станочного оборудования. Производительность станка характеризуется числом деталей, изготовленных на нем в единицу времени.
Для металлорежущих станков различают: идеальную (технологическую) производительность; цикловую производительность; фактическую (реальную) производительность [18].
При расчете показателей производительности учитывается время, затрачиваемое на смену инструмента, его регулирование, ремонт механизмов станка и т. д., этот параметр называют прочими потерями времени, приходящимися на одну обработанную деталь.
Технологическая производительность с уменьшением времени резания возрастает, чего нельзя сказать о фактической производительности. До некоторого момента значение будет возрастать с увеличением технологической производительности. Но далее с ростом технологической производительности фактическая начнет падать. Это будет происходить, когда скорость резания станет выше рекомендуемой для обработки данного материала, так как станет увеличиваться значение: быстрее будет затупляться режущий инструмент, чаще придется его заменять, а следовательно, переустанавливать и настраивать на размер. Технолог должен помнить об этом всегда и не форсировать режимы резания (т. е. параметры режима не должны превышать рекомендуемые значения), а для повышения производительности применять другие методы: многоинструментальную и многопозиционную обработку, совмещение процесса резания с загрузкой (выгрузкой) заготовок (обработанных деталей), как это имеет место на роторных автоматических линиях [7; 17].
Существует важные показатели «Подача продольная» и «Подача поперечная», которые харак-
теризуют скорость движения режущего инструмента по заготовке. Этот показатель во многом предопределяет производительность оборудования, отражает его технический уровень, уровень инновационности. Следует отметить, что показатели по данной характеристике существенно выше у последнего поколения токарных станков [4; 14].
Производительность оборудования, безусловно, положительно сказывается на показателях экономической эффективности их внедрения. Однако высокая производительность нового или инновационного оборудования не является гарантией экономической эффективности его внедрения. При окончательном принятии решения относительно внедрения в производство оборудования необходимо также учитывать его первоначальную стоимость, эксплуатационные издержки и т. д.
2. Прочность. Расчеты на прочность деталей, выполняемые при проектировании станков, осуществляют по величинам допускаемых напряжений, коэффициентам запаса прочности или вероятности безотказной работы. Расчеты по допускаемым напряжениям наиболее просты и удобны, их используют для станков массового производства, опыт эксплуатации которых значителен. Прочность деталей станков исключает аварийные ремонты из-за их поломки.
Показатели прочности могут быть учтены в процессе исследования экономической эффективности производственного оборудования включением или исключением из общих затрат на текущий и капитальный ремонты.
3. Точность. Для деталей понятие точности включает точность формы и размеров отдельных участков детали, а также точность взаимного положения этих участков.
Точность обработки характеризуется значениями допущенных при обработке погрешностей, т. е. отступлением размеров обработанной детали от заданных по чертежу [4].
Неточность обработки может возникнуть в результате тепловых деформаций узлов и деталей станка, а также вследствие снижения качества зубчатых колес и ходового винта [19].
В связи с этим следует отметить, что стойкость к тепловым воздействиям. Работа станка сопровождается тепловыделением, вызываемым процессом резания и трением в механизмах. В результате теплового воздействия возникают тепловые деформации, отрицательно влияющие на работоспособность станка. Так, понижается защитная способность масляного слоя в трущихся поверхностях, и, следовательно, увеличивается их износ или происходит заедание; изменяются зазо-
ры в подвижных соединениях; нарушается точность обработки, например, в результате нагрева передней опоры шпинделя его ось может отклониться, что приведет к снижению точности [2; 12].
Показатели точности должны быть учтены при исследовании экономической эффективности внедрения оборудования, так как снижение точности приводит к появлению бракованных изделий, необходимости исправления брака и т. п.
4. Жесткость. Критерий жесткости в станках является одним из важнейших [7].
Жесткостью узла называется его способность сопротивляться появлению по осям координат упругих смещений под действием нагрузки [20].
Меры по повышению жесткости станков направлены на создание таких конструкций, которые могли бы воспринимать большие силы резания при малой деформации узлов. К таким мерам относятся: повышение качества поверхностей
стыков (сопряжений) и сборки; уменьшение числа стыков и сокращение кинематических цепей; создание жестких рамных конструкций базовых узлов (например, координатно-расточные станки рамной конструкции имеют большую жесткость, чем вертикальные одностоечные, а следовательно, и большую точность обработки); повышение жесткости слабых звеньев (планок, клиньев, цанг); расположение клиньев и планок в узлах со стороны, противоположной действию сил; создание в конструкциях с опорами и направляющими качения предварительного натяга [8; 13].
Показатели жесткости должны быть учтены при оценке максимальных значений реальной производительности станков. В связи с этим на оборудовании с большей жесткостью, возможно, производить изделия при большем значении скорости движения инструмента по заготовке, что может привести к снижению норм трудоемкости, снижению расходов на оплату труда производственных рабочих и, как следствие, увеличению прибыли и росту показателей эффективности проекта внедрения оборудования.
Таким образом, техническо-экономические характеристики оборудования оказывают существенное влияние на показатели экономической эффективности их внедрения.
Литература
1. Батов В. П. Токарные станки. М., 1978.
2. Веселовский С. И. Разрезка материалов. М., 1973.
3. Винников И. З. Сверлильные станки - настольные сверлильные, вертикально-сверлильные, радикально-сверлильные станки. М., 1988.
4. Кореняко А. А., Пахомов М. А., Кореняко Е. А., Пахомова Е. С., Кореняко А. А. Теоретические и прикладные аспекты исследования экономической эффективности внедрения инновационного технологического оборудования: монография. Тамбов, 2012.
5. Кучер А. М., Киватицкий М. М., Покровский А. А. Металлорежущие станки. М., 1978.
6. Лурье Г. Б., Комиссаржевская В. Н. Шлифовальные станки и их наладка. М., 1972.
7. Павлов Ю. А., Бушуев В. В. Металлорежущие станки: учебник. М., 2011.
8. Платонова Л. А. Инновационные процессы в текстильной промышленности. Витебск, 2003.
9. Попов С. А. Шлифовальные работы. М., 1987.
10. Пуш В. Э. Металлорежущие станки. М., 2003.
11. Решетов Д. Н., Портман В. Т. Точность металлорежущих станков. М., 1986.
12. Руденко А. И. Экономика предприятия: учебник для экономических вузов. М., 1995.
13. Руденко А. И., Александрович Я. А. Экономика предприятия в условиях рынка. М., 1993.
14. Сафронова Н. А. Экономика предприятия: учебник. М., 2002.
15. Сидоров В. Безопасность труда при работе на металлообрабатывающих станках. М., 1980.
16. Слепинин В. А. Руководство для обучения токарей по металлу. М., 1974.
17. Тепинкичиева В. К. Металлорежущее оборудование. М., 1973.
18. Чернов Н. Н. Металлорежущие станки. М., 1981.
19. Чернов Н. Н. Технологическое оборудование (металлорежущие станки). М., 1992.
20. Чудаков А. Д., Шандров Б. В., Шапарин А. А. Автоматизация производства (металлообработка). М., 2001.
21. URL: http://www.stankomash74.ru
* * *
TECHNICAL AND ECONOMIC CHARACTERISTICS OF THE PRODUCTION EQUIPMENT AND THEIR
INFLUENCE ON EFFICIENCY OF ITS INTRODUCTION
Ye. V. Makarova
In article main types and technical and economic characteristics of the metalworking equipment are considered. Influence of separate technical and economic characteristics of the equipment on indicators of economic efficiency of projects of its introduction is investigated.
Key words: economic efficiency, equipment, productivity.
