Эффективность станков ЧПУ является одним из основных технико экономических показателей металлообрабатывающего оборудования. Еще сюда относят такие показатели, как производительность, надежность, гибкость, точность.
Комплексным (интегральным) показателем, который наиболее полно отражает повышение производительности и снижение затрат труда при обработке деталей, является именно эффективность станков ЧПУ, определяемая по формуле А = N/ΣC, шт./р., где N - годовой выпуск деталей; ΣC - годовые затраты на их изготовление.
При проектировании и выборе станков необходимо стремиться к максимальной эффективности, рассматривая ее как целевую функцию Ф = A ⟶ max. Если задана годовая программа N, то данное условие приводится к минимуму приведенных затрат, т. е. Ф ≈ ΣC ⟶ min.
Эффективность двух станков ЧПУ при заданной программе N сравнивают по разности приведенных затрат Р = (ΣС)1 - (ΣС)2, где индекс 1 соответствует базовому, а индекс 2 — более совершенному варианту станка.
С учетом цикловых и внецикловых потерь времени техническая (или фактическая) производительность автомата или станка с ЧПУ
Q=1/(tp+tц+tвц)
где tp - время на осуществление рабочих ходов (производительно затраченное время); tц - потери времени, предусмотренные циклом работы станка и связанные с подачей материала, транспортировкой детали, фиксацией, зажимом и разжимом заготовки, подводом и отводом рабочих органов и т. д.; tвц - потери времени, не предусмотренные циклом работы станка и связанные с заменой и регулировкой инструмента, ремонтом станка, периодической заправкой материала, браком, переналадкой и т. д.
При tвц = 0 частота повторения рабочего цикла Тц определяет цикловую производительность станка:
Qц=1/Тц=1/(tp+tц)
Если у станка отсутствуют холостые ходы (tx=tц+tвц= 0), то цикловая производительность целиком определяется длительностью обработки:
Qц=1/tp=K
Величина K называется технологической производительностью и характеризует возможности технологического процесса положенного в основу станка. На рис. 1 показана зависимость производительности Q от скорости протекания рабочего процесса v (или, что то же самое, от К). Прямая 1 характеризует работу «Идеального» автомата непрерывного действия, не имеющего простоев. Если холостые ходы (цикловые потери) приводят к тому, что при повышении v (или К) темпы роста производительности замедляются (кривая 2), то внецикловые потери (особенно за счет снижения стойкости инструмента) при интенсификации рабочего процесса возрастают в такой степени, что приводят к резкому снижению фактической производительности (кривая 3), а соответственно и экономической эффективности станка ЧПУ.
Рис. 1. Эффективность работы станков: зависимость технологической 1, цикловой 2 и фактической 3 производительности станка от скорости протекания рабочего процесса
Экономическая эффективность станка ЧПУ при обработки деталей на автоматах и станках с ЧПУ заключается в повышении производительности труда за счет:
- одновременного выполнения нескольких различных движений;
- быстроты выполнения вспомогательных движений, что при ручном управлении ограничено скоростью реакции человека;
- возможности периодического контроля без остановки станка введением автоматического активного контроля;
- одновременного обслуживания нескольких станков.
Кривая 1 (рис. 2) показывает зависимость производительности труда от числа станков 2, обслуживаемых одним рабочим, без учета дополнительных затрат на механизацию, а кривая 2 с учетом дополнительных затрат, которые возрастают с увеличением 2. Заштрихованный участок характеризует потери в темпах роста производительности труда вследствие дополнительных затрат на автоматизацию при многостаночном обслуживании.
Рис. 2. Зависимость эффективности производства от числа станков, обслуживаемых одним оператором
Надежность станка – способность обеспечить бесперебойный выпуск готовой продукции в заданном количестве в течение определенного срока службы с учетом технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки.
Интенсивность отказов - условная плотность вероятности возникновения отказа в единицу времени.
Диагностирование является лучшим средством повышения эффективности станков ЧПУ и станочных систем.
Гибкость станочного оборудования - способность к быстрому переналаживанию на изготовление других деталей. Она характеризуется двумя показателями – универсальностью и переналаживаемостью.
Универсальность определяется числом разных деталей, подлежащих обработке на данном станке, т. е. номенклатурой и обрабатываемых деталей. Серийность изготовления
s = N/И,
где N - годовой выпуск.
Переналаживаемость определяется потерями времени и средств на переналадку станка при переходе от одной партии заготовок к другой. При этом средний размер партии связан с характером производства и с переналаживаемостью оборудования
p=N/P
где Р - число партий деталей.
