автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Методология формирования инструментальных комплектов для ГПС с различными уровнями автоматизации инструментообеспечения

п ,

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЗГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СТАШОИНСТРУМЬ'НТАЛЬНЫЙ ИШТИТУТ

БРУК ВСЕВОЛОД ИОСИФОВИЧ

МЕТОДОЛОГИЯ ФОНДИРОВАНИЯ ЙНСТШЕНТАЛЫШ КОМПЛЕКТОВ ДПЛ ГШ С РАЗЛИЧНЫМИ УРОВНЯМИ АВТОМАТИЗАЦИИ

Специальность 05.03.01 - Процессы механической и физвжо-ГВХНической обработки, станки и

инструмент

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических на:

На правах рукописи

УЖ 621.9.022:621.9.06-114-529

ИНСТТУМЕНТООБЕСПЕЧЕНИЯ

/

Москва 1991

Работа наполнена в Московской ордене Трудового Красного Знамени сташсогнструментальнои институте.

Научный руководитель - доктор технических нзук»пра$ессор

СУЛТАНОВ Т.А.

Официальные оппононты - доктор технических наук.профессор

ШШШНОВ В.Г.

кандидат технических наук ШСЛОБ А.Р.

Ведущее предприятие - Московский инструментальный завод

защита состоится

'Л ' мо/о та 1Э91 г. в -/У

С"

часов на заседании Специализированного Совета К 063.42.05 Московского с :ена Трудового Красного Знаибпи станхошютрзмв: г тальиого внегсгуга по адресу: 101472. ГСП. Москва. К-55, Вадаопский пер., д. За.

С диссертацией иокне ознакоцаться ь библиотеке Цоскоеского станхошетрументальн го института.

лзторе^ерат разослан " ^ 1901 г.

(/ у

Учений секретарь Зпенаалиэвровашшго Совета кандидат тахническах наук .ж

ОБЦАЯ ХАРАКТЕРНА ТИСА РАБОТЫ

Актуальность Одной и» наиболее перспективных форм развития автоматизации мэпгтоотроитеяьпого производства являются гибкие производственные системы (ПЕ)Г состоящие из станков о ЧПУ различного уровня автоматизации.

Отечественный и зарубежный опыт эксплуатации ПС показывает, что проблем, связанные о формированием инструментальных комплектов, организацией обслуживэниями ими станков, входящих в состав ГЕС, и инструментообэопочением ПЕ в целом, в последние года активно изучаются вследствие их важнооти и большого влияния на эф-вективноотъ создаваемых и работающих ГШ.

Научный аспект инструыентообеспечания ПЕ инструментальными комплектами является весьма многоплановым и его развитие осуществлялось путем1 р<Шййя отдельных задач таких, как формирование многоинотруменгальшйгиэладок .для групповой обработки, выбор технологических параметр^" операции многоинструментальной обработки для отдельных ГШ, оптимизации инструмвнтообеопачения иа ранних стадиях проектирования ГПЗ,« рациональной организации межстаночного енотрументообмена и др. Вопросы, связанные о формированием комплектов инструментов, как1 прааило, рассматриваются изолированно от организации автоматизированной сиотемн инструментообеспечения (АСИО) ГШ, что не позволяет' боздаэать оптимальные комплекты как по номенклатуре инструментов,» йгодацих в их состав, так а по количеству инструмантов-дублероа.-

Таким образом веоьма актуальной яал^Шс* научная задача по оптимальному формированию состава и колй^еаййу с учетом дублеров, инструментальных комплектов для ГШ с; раэлй^ными вариантами и уровнями автоматизации ннсгруиенгообеспечония.'

Цель работы. Повышониа эффективности функционирования ГПС за счет формирования инструментальных комплектов с учетом особенностей автомгтизироваиной системы ииструмантообеспачвная ГШ (ЛСЮ) и рассмотрения инструментальных комплектов как составной часАСКО.

Об!дая методика исследований. Исследования проводились с использованием методоа математической статистики, теории рззаняя и случайных процессов, численного моделирования на ЭВМ,

Основные научные результаты экспериментально проверялись в производственных условиях завода МСПО "Красный пролетарий" и Рязанского СПО.

■ Научной новизной представленной рабоги яалнсгся: "Типизация обрабатываемых поверхностей по функциональным нриэиакем ииструмен-

I

тов и обоснование критериальных оценок, положенные в основу методологии формирования оптимального состава и количества инструментов комплекта (с учетом дублеров) при различных предложенных уровнях автоматизации АСПО ГПС.

Практическая ценность. Проведанные исследования легли п оо~ 'нову: мзгодис, рекомендация а структуры формировали:: и пофш/ю-вания инструментальных комплектов в АСШ ГШ; форч'г:^'' "=:шнкх .ю-тодик оперативного контроля а коррекция управления 'аонользов&ии-1М инструментальных комплектов в АСШ ПК; рациональных варианта инструмвнтообсспечения различных уровней автог-^'/изиш!.'.; ■•••-маи.зацаи ряда трудоемких проюдур по формирование илструмэм пых комплектов.

I ^лиззивд работы. Исследование результатов работы в виде реком^ .длциЛ по формированию инструментальных комиликтов, иргчнл-эащш и. о'грумзитообесиачония ГПС позволило:

ла Г, Л роботов МСПО "Ксений пролетарий" но лучить £актичас-каЛ а|/(:акг '..'02,э тыс. руб.;

на ГШ АСК-20 на Рязанском СПО получить фактический эффект 19,7 тыс. руб.

Предложенная структура формирования и использования инстру-мэнгалышх комплектов в АСИО ГПС была использована при проектировании АЗ "Красный пролетарий". Работа проводилась при решении проблема 006.03.0001.ОНА ГНТП ГОНТ СССР.

Разработанные в дисоертации научные положения по формированию инструментальных комплектов для многоцелевых станков о ЧПУ, работающих как в автономном режиме, так а в составе ГШ логли в оонову нормативных материалов Минстанкопрс\а СССР "Рациональная эксплуатация инструмента и инструментообеопечания многоцелевых станков с ЧПУ".

Ацробопия работы. Основные результаты работы доложены на научно-технических конференциях и семинарах:

"Составление комплекта инструмента для многоцелевых станков о ЧПУ" // День новой техника и передового опита в инструментальном производство. - МДНТП, М., 1987 .

"Формирование комплектов инструментов дгп многоцелевых стан-коп о ЧПУ"// У отраслевой научно-технический семинар "Проблемы обеопечония станков о ЧПУ, ОЦ и ГНС современным качественным инструментом". Тезисы доклада - Таллин, Мвнэлектротехпром, 1987, С. 102-104.

"Схема функционирования АСИО цеха ГШ" // Зональная нонф. "Рациональная эксплуатация и инсгрументообслужизание станков о ЧПУ и ГШ". Тезисы доклада - Пенза. 1939, С. 5-7.

"Модель для исследования инструмантооболукавания ГШ"

// Тезисы доклада - Пенза, 1989, С. 13-15,

1 и» • <

"Определение рационального числа иногрументов-дублоров и скороотя резания инструментов п'ри работе в состетзд ГШ" // Мате-

риалы семинара "Рациональная эксплуатация режущего инструмента в условиях ГШ л станков с ЧПУ" - МДИТП. М.. 1989. С. П4-П7.

"Комплексны..! подход к инструментообеспечению ГШ" // МДНТП, М.. 1989. С. И4-П7.

"Опыт эксплуатации твердосплавного инструмента на станках с ЧПУ" // Научно-техкичесг.ий семинар "Повышение эффективности применения твердосплавных инструментальных материалов и пути их экономии". ЛДНШ, Л.. 1989.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, получено 2 авторских свидетельства.

Структура и объем работы.Диссертация оостоит из введения, 5 глав и общих выводов, наложено на л страницах машинописного текста и содержит 17 рисуиков, 29 таблиц, приложение, а также описок литературы, включающий 82 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДШАНИЕ РАБО'Щ

В первой главе . роведеи енглвз широкого круга вопросов, сач-зашш"; о инструмонтообссиечениои ПС, формированием ипотр;умоиталь-ных комплектов. Установлено, что в отечественных и зарубежных литературных источниках вопросы методологии формирования инструментальных комплектов и организации раииышлышх систем ииструыоито-сИчепечэния ПС не рассматриваются по юм моспнзи и подоотагочио 'разработаны. Оощая структура формирования » использовании иистр.у--ыенплышх комплектов в ДСИО ГШ не рл и раб о та на. Функции ЛСИО лм-нн сслбщешю, боа четкой классификации, но пиявлены факторы, язлям.яйся определяющими для рациональной оогонизвции ЛСИО ГШ.

0'х;утс'лзие п настоящее время в литературе единых. руководящих и ме-о'ычаских материалов, позволяющих комплексно проанализировать проблемы формирования и использования инструментальных

комплектов, как составной части АСИО ПЕ, потребовало проведения серьезных исследований промышленного опыта лспольэованил инструментальных комплектов и организации АСИО действующих ГШ. Объем выполненных наблюдений на 13 машиностроительных заводах составил: количество ПЕ-8; моделей станков- 20; количество обследованных отанков - 84; наименований деталей - 91; операций -141; типоразмеров инструментов - 1064; стойтсоотных измерений -2150. Исследования показали, что в полной мере АСИО не реализовано ни на одной из отечественных ПЕ.

Поставленная в работе цель и анализ .^временного состояния проблемы определили оледуюшиа основные направления исследований:

1. Разработать структуру простоев отаночного оборудования в ГШ, овязанных о использованием инструментальных комплектов и ор-ганазвцией инотрументообеспечения ПЕ.

2. Разработать уровни автоматизации АСИО ГШ. как одного из основных факторов при формировании инструментальных комплектов.

3. Разработать критериальную оценку состава комплекта, рациональности организации обслуживания им оборудования ПЕ при различий: вариантах и уровнях автоматизации АСИО.

4.-Обосновать и описать методологию формирования инструментального комйДбкта, как составной части инструменгообеспечения ГШ.

5. Разработать1, алгоритм автоматизированного выбора комплекта инструментов.

6. Разработать структуру формирования и использования пнет-рументальных комплектов в АСДО'ИЕ.

Глава 2. С целью учета влияния- АСИО на формирование инструментальных комплектов была уточнена1 совокупность дейотвий по ин-струыентообеспачению. Предлагается разделить комплекс действий

по инструиентообеспечению на функции станков по использованию инструмента и ф) ккции по подготовке инструментальное комплектов к работе, выполняемые сиотемой шю тру ментальной подготовки и обслуживания ГШ (СШО). Предлагаемое разделение функций АСИО лег-о в основу разработанной структур! и классификации простоев станочного оборудования ГП), связанных с использованием инструментальных комплектов в организацией инструментообеспечения ГШ. Разработанная подробная дифференциация видов простоев оборудования, связанных с использованием инструментальных комплектов, способствует выявлению причин их возиикновония и определяет пути их устрзноная.

Эффективное функционирование станков с ЧПУ в ГШ может быть

обеспечено то;; ,ко при соответствующем уровне автоматизации иь^т-

рументообеспвчзния ГШ, обеспечивающем наиболее полное раскрытие

технических возможностей высокоавтоматизированного оборудования.

Уровень автоматизации инструментообеспечения ГШ представляет оо-

/

бой совокупность состава, способов и степени автоматизации выполнения функций по подготовке, ипструментообслуживакию и использованию инструментальных комплектов на станке в составе ГШ, направленную на обеспечение наиболее активного функционирования станочного оборудования соответствующего уровня автоматизации. В зависимости от уровня автоматизации может изменяться доля выполняемых , в автоматической режиме функций, но и их количество, состав и способ выполнения.

1редложенэ существующие в настоящее время системы ииструмен-тообос «пения в станки, используемые в "состава ГШ, расклосси^и-цировг - ни три уровня по степени автомап душ. На парсом уровне автомата аппи АСКО осуществляется обслувдЛни'! инструментальными комплекта!/5 станков, на которых частично «ли полностью явтомати-

чески выполняется смена инструментов наладки в г шел е- обработки. На втором уровне автоматизации ЛСИО осуцествляется обслуживание отанков с автоматическим контролем за состоянием инструментов и заменой отказавших. На третьем уровне- автоматизации АСИО обслуживаются о танки в составе ГШ, позволяющие осуществлять автоматическую смену комплектов инструментов при переналадках. В работе рассмотрены основные поло?,оная по формированию а использованию инструментальных комплектов и организации АСИО различных уровней автоматизации применительно к отанкам сиорлильно-фрезерно-расточ-пой группы, работающим в составе ПС. Для количественной оценки уровня автоматизация АСИО предлагается ввести понятие коэффициента- автоматизации инотрументообеспечения " ^ ", продетавляюиего собой оТношенве затрат времени на выполнение функций инструмонто-обеспачений в автоматическом режиме к общим затратам времени на выполнейИ"е! данных функций, определяемое о учетом весомости затрат времени по-каждой функции. Для комплексной оценки уровня автоматизации' инотрументообеспечения предлагается совокупность коэффициентов автоматизации, учигавающих а оценизаюцих основные виды зат-1<:>

рат времени работа оборудования, связанных с инструментообеспачв-

пии--,' .. . нием ГШ.

o'trl lt..

Значения коэффициентов- автоматизации растут от 0 на I уровне

""i'-äfiüt! :.

автоматизации до 0,65-1.0 на* 13 уровне.

В ГШ необходимо различать затраты времени на выполнение комплекса действий по°Енсгрументооб9спечению и вызываемые имя простои оборудования. Чем'бойьЙ'а эти Действия совмещены со време- . нем обработки, подготовкой сйй&^йрабоУо во вторую и третью смену, техобслуживанием ставка, тШЧ'л^ше-простои станков к, следовательно, рациональное сформировШ^ d1 гспользуются инструментальные комплекты и организовано внй'труУ:^ 'Шббсху гив s и и а обо-

рудования. Сценку степени соответствия затрат времени на внотру-мантообеспечень.е и вызываемых ими простоев оборудования предлагается вести о помощью совокупности коэффициентов рациональности организации ивсгрументообеспечанвя " £". определяющихся как отношения величины простош оборудования, овязанных о инструмен-гообеспечанвам к полним затратам времени на выполнение соответствующих функций.

Для оценки организации эксплуатации и замены отказавших инструментов на станках в состава ГГЮ, оптимальности назначаемого состава комплекта, количества инструментов-дублеров и режимов резания для различных вариантов инструмантообеспечсдид п качаотве критерия оптимальности пршлагаатся использовать переменную часть себестоимости, определяемую затратами на эксплуатацию инструментальных комплектов; 1

ч

£

6--я-+

К

N

+ Ес *Аи'Ь.сл'Е * ОепоК'Е * 3<5>„ • (£ ^оп) *

,'дв Э0г - затраты, связанные о эксплуатацией инструмента К -го наименования, руб.;

/ - количество инструментов в наладке, шт.;

- время рчпгшмя в операции инструментом К -го наименован, л, ч ;

Р - стоимость часе работ станка. оуб/ч;

■ р - вероятность безотказной работы всуго комплекта инструментов, включая икегрумепгы-дублерн;

Л ~ величина партии запуска, шт.;

л* - количаотво инотрументов-дублеров '» -го наименования, шт.;

Дк - полнив затрата времени на устранение отказов инструментов к -го наименования на станке, ч;

Е0п~ стоимость часа работы оператора, руб/ч;

полные затраты времена СШО на устранение отказов инструментов К -го наименования, ч;

£е~ отоимость часа работы СШО в автоматическом режиме, руб/ч;

S„- стоимость изготовления и эксплуатации инструмента, к -го наименования, руб.;

0,ТОч - оргпростой станка из-за отоутствия оператора при подготовке инструментов-дублеров и отказа инструмента к -го наименования;

3^р„ ~ полные затраты времена но исправление брака rio вине инструмента к -го нашленовёния.

Наибольшую долю в затратах, связзшшх с эксплуатацией пнст-

мента- занимают:

отоимость оргпростоев станка по-за отсутствия оператора;

стоимость собственных простоев станка при отказах инструмен-

и подготовке дублеров к работа;

затраты, связанные о исправлением брака по вше инструмента

стоимость инструмента.

Наличие в выражении переменной части сабестог та коэффи-

lairt'óB автоматизации и рзцвональности позволяет оценивать эффек-

шн8с?ь Использования инструментальных комплектов во взаимосвя-

■ о различными' уровнями автоматизации и вариантами ЛСИО.

Для oiietiioi1 тейуааго соотояния организации эксплуатации инст-

мвцтальных компактов' предлагается использовать в качеотве ча- .

lux критериев onrmaäiüötltf коэффициенты стабильности простоев

отказов, представляющих Cödö'ti бтяйисняв такуяих величин просто-

ев, связ8ЩШ7 о эксплуатацией инструментальных комплектов, и частостей отказов инструмента к соответствующим базовым значениям (нормам).

Для объективного выбора состава комплекта при различных ус-ло..дях эксплуатации предлагается использовать один из следующих критериев оптимальности:

минимум номенклатур;, при котором состав инструментального комплекта покрывает вое возможные варианты ыногоинструманталышх наладок;

минимальный состав инструментального комплекта формируемого с учетом доли загрузки инструментов в обрабог.е; максимальная производительность; минимальная себестоимость обработки; минимальная себестозмость обработки с учетом органичений по производительности,

В работе предотавлен пример, показиьим'.ий особенности формирования номенклату р комплекта в зависимости от выбранного критерия оптимальности.

Решаемая в рамках САПР ТТ1 задача формализация набора постава комплекта, тесно связана с вопросами проектироя-т«. ^п.^ сруман-та (САПР К) и организацией АС 110.

Особенностью предлагаемого подхода является типизация обрабатываемых поверхностей по Функциональным признакам инструментов, ^оришрованиа комплектов инструментов на такой ослопе предполагает почбор отдельных . ¡сгрумептов комплекта но диффоушщирошшно но отачльно стереотипно типизированным поие;<хностии, а т оонона обос;. лил функциональных свойств инструмента, которые обеспечивают ш то грацию группы обрабзтыааешх поверхностей, Б этом случае алеман "Ч'.рный блок поверхностей определяется, как поверхность.

комплект инструментов для которой остается неизменным при сочетании этой поверхности о любой другой поверхностью данной группы деталей.

Таким образом, при формировании совокупности элементарных поверхностей учитываются функциональные возможности инструментов, закладываемых в каталог. При появлении новых инструментов, имеющих расширен™« функциональные возможности, формы элементарных поверхностей могут быть пересмотрены.

Каждый элементарный блок поверхностей для которого вибирает-ся комплект инструментов, является неделимым сочетанием отдельных поверхностей детали. Добавление или изъятие какой-либо поверхности из блока приводит к изменению комплекта инструментов, выбранного для остальных поверхностей элементарного блока.

Таким образом, предлагаемый метод предполагает отличную от обиепринятой систему типизации обрабатываемых поверхностей. В работа представлены разработанные на его основе интегрированные поверхности типа "плоекость", "паз", "уступ" для корпусных до-талей, типизированные о учетом функциональных возможностей инструментов.

Разработанное алгоритмическое и программное обеспечение описывает задачу формирования минимального по номенклатуре комплекта инструментов, а также подбор инструмента для любой детали данной группы.

Глава 3. Оценка рациональности эксплуатации инструмента ль -ных комплектов и организации АСИО ГШ.

Целью разработанной методологии оптимизации инсгрумантально-го комплекта, оценка рациональности его эксплуатации, является выбор оостава, количества (с учетом дублеров) инструментов, режимов резания и вероятности безотказной работы по критерию - пора-

минной част* себестоимости, определяемой затратами на эксплуатацию инструментальных комплектов.

Наиболее рациональное экономическое сочетание вероятности безотказной рьботы всех'о комплекта в целом, количества инструментов -дублеров и скорости резания по какдовд наименованию инструментов обеспечивает минимальное значение переменной часта себестоимости &}к при заданной организации АСИО. Газработаиы алгоритмы и программа "орпоз' выполнения на ЭШ практических расчетов по сравнению и оценке не ЭШ различных вариантов рациональной организации АСИО определенного рационального числа инструментов-дублеров и скоростей резания. Программа реализована для ЭШ типа СМ-4 а ДВК-3.

Аналитические выражения, опред<шшдие зависимости, связывающие скорость резания, количество требуемых шютрументов-дублоров и вероятность безотказной работы с переменно!! частью себестоимости представлены в табл. I.

Таблица I

Аналитические зависимости для расчета состава комплектов и режимом резания

Наименование Загшсшдос гь

Вероятность безотказной работы

комплекта из / инструи. р - р^ к = • ■ • |

комплекта (¡истрачентов К"-го наименования при иконе риспроделения (. т хосги

Продолжение табл. I

Наименование Зависимость

нормальном

экспононциольном

и._ ____

* Тек ))к 1

1 \fir- Л • %, " 1

к

г /-1 А ч"«-*

гл.,•<*>,,) ,

г/ (пк-0! \

„, --/ Г)*

. ./ I Т«-№Г"1

п* !

Скорость резания ггри за-ионо распределения стойкости г N• I

норма лыю!.1

Г /У" 1ро<_)»-

Рк -0,5

V =1/ . / п* •Го',.

экспоненциальном у ____Уо*

V«

__

Продолжение табл. I

Наименование

Текущее время резания

Средняя стойкость при текущей скорости резаная

Действительный фонд времени резания

Среднаквадратическое отклонение

Минимум себестоимости, связанный с эксплуатацией комплекта инструментов

Зависимость

Рп'0.5

V."

/ = г -У*

% - г. ■ (Ь

С пилью сопоставимости полученных результатов во всех расче тах рассматривалась одна и та же инструментальная наладка, в состав которой поили все основные режущие инструмента, исполь-эуог.аш но соорлильноЧ'Роэорно-расточннх станках с Ч11У при обработке типовых корпусных деталей средних масоогабаритных характеристик. Исходны о дашшо являются типовыми и получены при обсле-.ктпнинх ГЛС в условиях пропиленной эксплуатации, на основании

экспертных оценок в расчетны путем.

Проведенные численные эксперименты на ЭВМ позволили установить, что целесообразно проводить оптимизацию одновременно по количеству инструментов-дублеров каждого наименования, скорости Р'.зания и вероятности безотказной работы всого комплект? в цоком. Выявлен характер юс влияния, а также отдельных входных параметров на переменную часть себестоимости, связанную с эксплуатацией комплота инструментов. В работе предложена методика, позволяющая снять ограничения по количеству свободных гнезд в магазине при расчетах по определению экономически целесообразного количества инструментов-дублеров. Применение оборудования, снимающего ограничения на количество подготавливаемых инструментов приводит к уменьшению себестоимость в 1,2 - более раз.

Предложена методика, позволяющая определить экономически целесообразное количество инструментов-дублеров, отправляемых на рабочие места в случае, если партия запуска превниаог сутки. Показано, что о ростом величшш партии запуска .минимум переменной части себестоимости сначала убывает, а затем практически остается неизменным, При этом, чем ниш« уровень автоматизации и организации ЛС1Ю, том при меньшей величине партии запуска начинается стабилизация значений О.

Целесообразно рассчитывать требуемый комплект инструментов и определять рокимн резания па всю партию запуска. Рациональная ор~ гянизчг.ия " поаирюние урошш аитоотггизаниа АСИО сокращают в 2-3 раза партии папу ска, оЗчсяачяваодую

Организация рацпонгтного (Т'ормэроэания инструментальных комплотов и инсгрументопбеспочиния приводит на 1 уровне автоматизация к уг.оличонип экономической скорости резания в 1,2-1,3 и чйсли

дублеров инструментов в 2-4 раза. С ростом' уровня автоматизации на П а Ш ур знях экономическая скорость резания возрастает по сравнению о существующим уровнем в среднем в 1,4-1,6 раза, а число дублеров в 3-5 раз (см. рис.- I).

По сравнению с существующим уровнем АСИО рациональная организация на I уровне автоматизации АСШ приводит .. уменьшению переменной части себестоимости до 15£< Использование П и 111 уровней автоматизации уменьшает себестоимость по- сравнению о существующим уровнем до 35 и 45$ соответственно«

Аналитические расчеты проверялись методом иш!йционного моделирования на ЭВМ. Применение имитационного Моделирования позволяет производить расчеты по определению требуемого количества инструментов при различных законах распределения стойкостей инструментов или при отсутствии аналитических зависимостей» Расхождения между результатами, полученными расчетными методами и имитационным моделированием на превышают 5-7$, что позволяет оч'.тать пригодными для практического использования оба метода.

4. Структуре формирования и использования инструмайталъ-"них комплектов в АСИО ГШ.

Предлагаема в настоящей работа методические подходы, алгоритма а мотода расчета, критерии оптимальности легли в основу разра-ботанпей структуры формирования и использования инструментальных комплектов в АСИО ПК, различных уровней автоматизации.

Вся портативная информация, необходимая для формирования и использования инструментальных комплектов, заносится в банк дан-,"н!х САП? ТП: анкеты инструментов, где указаны их функциональные иоакоыюети, кратории затупления, параметры распределения отказов, р.. рочопг. оисленония контролируемых парам-, :.ч>а для входного

, г.рд/лое количество периодов стойкости, отлаженные для

Скорость. резания, У^«

Стойкость. Т-> к

Существующий . уровень

П и Ш

Сушост- I П и Ш

вующий

уровень

Переменная часть себестоимости,

100И

Су 150 г' ву

уронен Рис. I

II и Ш

Количество дублеров, пм

400;?

¡1 и и

С7ШЭС7-вуалий

» . уровень

Экономическое значения скорости реззния, стойкости, колтистиа дублеров и переменной часта себестоимости в зависимости от уровня автоматизации ЛСИО

конкретной группы типовых поверхностей опорные режимы обработки, стойкость, копяч сгво дублеров при фиксированных партиях запуска . конкретных закрепленных деталей; библиотеки техпроцессов; нормы простоев, расхода; минимальные комплект инструментов; состояние ЛИС. Предлагаемая структура содержит следующие основные блоки; блок хранения, учета движения в входного контроля инструментов; блок формирования комплекта; блок транспортировки комплектов; блок замани отказавших инструментов ¡.¡блок переналадки комплектов; блок корректировки режимов, норм проеззо^ расхода, количества передача, критериев износа, количества дублеров, условий обслужива-

Предлагасмаяс структура формирования и исподь§р§зшг^7рнотру-менталышх комплектов в АС¡10 ГПС охватывает широкий ^щ^.^рп^о-. сов, связанных с обращением информационных и материалькнх0 щрок^^ ь цеху гибкого автоматизированного производства, и пригодна для ЛСИО универсального назначения.

■

Глзаа 5. Практическое использование результатов исследования.

Кспол^оооаниа основных: положений и рекомецдзцЫ диссертации, тес«кдасся формирования комплектов инструментов, организации ин-сгтгмснгосг5с.5у~и-зкпя станков, определения количества инструментов--¿¿.-сроз в режимов резания на ГАП роботов МСПО "Красный про-яг?сулТ позволило получить фактический эффект 162,9 тыс.рублей.

ГозрзСч>к:а рекомендаций в диссертации по совершенсхвовашш '• ергинвгзцвя схсплузтацви инструментальных комплектов и инструмен-участка ГТ£ АСК-20 на КШО позволила получить факти-ч«сгл:Л э-Мсхт 19,7 тис. рублей.

Всполи-ииш и дкссертадва исследования по создашш структуры фо.;/.:;'г,пъс ;:?.>! и кспользоьзквя инструментальных комплектов в АСИО ГПС а г.ь'.чю1»тзззро«тво8 евчгаш выбора минимального комплекта

инструментов использованы пр- решении проблемы 006.03.0001.ОШ "Разработать, создать и внедрить прогрессивное АСИО АЗ "Красный пролетарий" ГНТП 1ККТ СССР, "Технологии, машины и производства будущего", направление "Компьютеризированные интегрированные производства".

Разработанные в диссертации научные полодения по организации кнструмантообслуживания многоцелевых станков с ЧПУ, работающих как в автономном режима, так и в составе ГПС, легли в основу нормативных материалов Минстонкопрома СССР "Рациональная эксплуатация инструмента и инструментообслуживание многоцелевых отанков с ЧПУ".

Разработан ряд устройств, предназначенных для повышепия эффективности и надежности использования инструментальных комплектов на многоцелевых станках с ЧПУ, в т.ч. в состава ГПС:

"Устройство для подачи смазочно-охлажшющой.мдкоста" (а.с. СССР № 1548009);

"Устройство для дозирования подачи смазочно-охлаждающей мдкоста" (а.с. СССР № 1565648).

ОБЩИЕ ВШОДЫ

I. Анализ научно-технической отечествонпоЯ и зарубежной литературы, а.также промышленного опыта по вопросам формирования инструментаяьннх комплектов я организации «нструивптообвопэпч-¡1ин Г1В, показал, что эти проблемы м последние годы активно изучаются, вследствие их важности п больного влияния пз аффектиз-ыость создаваемых и работающих ГШ. В целом научный аспект паст-К ментообеспйчения/ГПЗ является весьма многоплановым и его развитие направлялосьгдля решения таких локальных задач, как формирование мпогоинструментных наладок дал групповой обработай, оп-

тимизаam ИО на ранних стадиях проектирования ГШ, рациональная организация межстаночного инструментообмана, выбору технологических параметров операций многоинструментной обработки на отдельных ГШ в условиях ограниченного учаотия оператора в др.

Среди всего многообразия изучаемых направлений одним из оа-мых актуальных на заключительных отадиях проектирования и в процессе эксплуатации являются научные задачи по формированию ооота-ва и количества, с учетом дублеров, внотрумантальных комплектов для ГШ с различными вариантами и уровнями автоматизации ИО.

2. Изучение особенностей использования режущего инструмента

и

и организации Ш различных ГШ на оонове отечественной и зарубек-

• I ч

ной техники позволило дать количественные оценки и структуру простоев ITC, связанных с использованием инотрументальных комплектов. В сродном эти простои ооставили 10-205? от. всех простоев ГШ. При этом доля простоев из-за нерациональной органсаации ин-сгруменгообеспечашш и отказов инструментов доходит до 70£.

Полученные данные по структура и количаотву простоев послужили основанием для выбора направлений исследований - поиока методов оптимизации формирования инструментальных комплектов и иног-румзнгообеспачания в палом.

3. Показано, что Ж2И0 ГШ по степени их автоматизации могут быть классифицированы по трем уровням . отраяа-йймм перспективу развития АСИО ГШ, причем обооаована целесообразное т:> их сочетания о уровнем автоматизации станков в составе ГШ.

Разработанные уровни автоматизации ЛСИО являются одним иэ ос-ношшх факторов, легших в основу методологии по формированию

инструментальиих комплектов.

Обоснованы критериальные ценхв и аналитически описана

методология формирования оптимального по количеству (с учетом дублеров) инструментального комплекта, позволяющая в зависимости от конкретной технологической задачи и при различных сочетаниях вариантов организации я уровней автоматизации Ш выбрать состав, количоотзо (с учетом дублеров) инструментов, режимы резания и вероятность безотказной работа, по обойденному критерию - переменной части, учитывающей затраты на эксплуатации инструментальных комплектов в ГШ, себесгсг.г.'зсти обработки. На основе предложенной методологии оптимизации ргзреботаны алгоритмы и программа "ортюл " , реализованная для ЗИЛ типа СМ—4 и ДВК-3 для практических расчетов по определений количественного состава инструментальных комплектов, режимов резания, а такдо сравнению и оцош'.е различных вариантов организации НО ГПС.

5. Показано, что формирование состава комплектов инструментов лииь на основе формальяой дифференциации по видам обрабатываемых поверхностей нерационально, вследствие чого предложено комплектацию инструментов для ГШ, п отличие от общепринятой г/етодологии, происходить на основа интеграции типизированных поверхностей по функциональным признакам инструментов.

6. Показано, что для объективного выбора состава комплекта целесообразно использовать ряд критериев оптимальности, используема !! -т»асякостп от конкретных условий производства.

Установлено. что предложенные п опубликованных ранее работах критерии оптимальности но охватывают всего многообразия вариантов использования инструментальных комплектов в Пй, что потребовало разработки и введения следующих критериев оптимальности: критерий себестоимости в условиях ввода ограничений по производительности;

критерий минимизации состава комплекта с учетом загрузки отдельных инструментов.

Предложена автоматизированная система выбора минимального комплекта инструментов на основе систоьщ типизации обрабатываемых поверхностей по функциональным признакам инструментов.

7. Проведанные численные эксперименты на ЭВМ. моделирующие различные варианты использования инструментальных комплектов в ЛСИО ПЮ позволили установить целесообразность оптимизации одно-времанпо по количеству инструментов-дублеров каждого наименования, скорости резания и вероятности безотказной работа всего ком; лакта и полом и характер их влияния, а также отдельных входных порамотрон, на переменную часть себестоимости, связанную о эксплуатацией инструментальных комплектов.

Рациональная организация формирования инструментальных комплектов и инструмантообеопечвная приводит к увеличению экономической окорости резания и чиола дублеров инструментов на I уровне автоматизации соответственно в 1,2-1,3 раза и 2-4 рага. С роотом уровня автоматизации на П и 1Д уровнях экономическая окорооть резания возрастает по сравнению о существующим уровнем в среднем в 1,4-1,6 роза, а число дублеров в 3-5 раз.

По сравнению с суаоотвутаим уровнем рациональная организация на I уроиио автоматизации АСИО приводит к уменьшению переменной части себестоимости до 15л, Использование Л и Ш у рог. пай автомати-гяции ЛСИО умоньвгзет себестоимость по оравненшо с существующим урог.г.са .та ЗЬ в 451 соответственно.

0. Прз.молсннио в настоящей работа методические подходы, али метод.' расчета, критерии оптимальности легли в основу ] езо г ¡71-? г о а структур!; Сформирования и использования иногрумен--""з 15.;:к;с гогал-л-пто в ДСЛО ГПС различных уровней автоматизации.

По предложенным в работе частным критериям оптимальности - коэффициентам рациональности и стабильности простоев и отказов к ряду лвдгпх, разработана формализованная методика оперативного контроля и коррекция управления эксплуатацией инструментальных комплектов в АСШ ГПП.

9. Сопоставление сходимости результатов расчетов гсоличества инструментов-дублеров по праялоаонаоЯ методика оптимизации я методом имитационного моделирования показало ах удовлетворительное совпадение. Расхолсдонно расчетных значений не превышало 5-71.

10. Практическое использование результатов исследований нашло свое внрпжаншэ в слидаюцем:

рекомендации и методики по совершенствованию АСУ.О ГПС и оптимизации инструментальных коштле-гтов использованы на РСПО (ЛСК-20) и МСПО "Красный пролетарий" (ГАГ! роботов) я з;з счет снижен зя затрат нч шструмонтоог^спечоииа позволяло получить суммзр ■ ный окопосичоский оф'-ект » размере тыс.руб., что подтверж-

дено соотяетстьукакмя актами;

структуре ^ормаропанач а эксплуатации: пютрумантальнкх комплекте» в ЛОНО ПК и лятпттиэаропанмля сиото'М выбора минимального комплекта «нструмеки.:! попользовано п ПГПГ ПШТ 006.03.0001. ОШ "Разриоомгь, вноярать, создать прогрессивное АС1Ю АЗ "Красный пролетарий";

рокгллч'.п'пп'ч! но рационально:! организация инструмеитообаспвчо-нвя ¡!сполыи-...-|ни з поденном пораатшюм кяторкала Мапстапкопродо СССР "Рацнглшлыгия эксплуатация инструмента а инструментообссличо-ние многоцелевых отопков о ЧИУ";

ра?р;|ботк<'! ряда устройстзз, нанрмлошшх т повышенно эф]активности к нядолностй яслользопоная инструментальных комплектов па млогоцалопнх станках с ЧЛУ (а.с. 1545009, 1565643).

Оснсшне положения диссертации изложены в оладущих работах.

1. Брук З.И. Некоторые вопросы рациональной организации системы ::г.струментообаспечения ГШ // Автоматизация производственных процессов в машиностроении: Тр. ин-та / ВЭМИ, Ы», 1987. С .7576.

2. Брук Б.И., Моисеев А. А. Модель для исследования онструментооб-слухиаанЕЯ ГШ // Зональная конф. "Рациональная эксплуатация

и анструментообслуживание станков с ЧПУ и ШС" Тез, докл. -Пенза, 1989, С. 13-15.

3/ Брук Б.И. Оцраделонае рационального числа инструментов-дублеров и скорости резания инструментов при работе в составе ШС // Ма пришли семинара "Рациональная эксплуатация режущего инструмоята в условиях ГШ и станков о ЧПУ" - !ЩТП. Ы.,1989, С. 114-117.

4. Брук В.П., Моисеев А.А. Рациональная организация инструманго-обсспеченая ГШ // Тр. шьта / МИЛ, 1939,

5. Брук В.П., Нахова Т.!,!. Составление комплектов инструментов для многоцелевых станков с ЧПУ // Информ. оборггас "Передовой производственный ошт, рекомендуемый для внедрения в отрасли". й:п. 2, ШИИТНЛР, 1988, С. 20-21.

6. Брук В.И., Нахова Т.М, Формирование комплектов инструментов для мпогоцалоаых станков с ЧПУ // У отраслевой научно-технический семинар "Проблемы обеспечения станков с ЧПУ, ОЦ и ГШ современным качественным инструментом": Таз, докл. - Таллин, ;,:;;н?лок?ротехпром, 1937, С. 102-104.

7. Вдолтаров .'.В., Брук В.И., Нахова Т.М. Схема функционирования ¿СИО цаха ГШ // Зональная конференция "Рациональная аксп-л/йтаиия и аисгрумантообслужлвввае отанков о ЧПУ в ЛЗС". Тез. д.х;г. - Пенза, 1939, .С. 6-7.