ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АДАПТИВНЫХ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МОДУЛЕЙ

THE EFFECTIVENESS OF THE USE OF ADAPTIVE OF TOOL MODULES

Evgeny Zhukov

candidate of Technical Sciences, associate professor of the Department of technology of mechanical engineering of the Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov,

Russia, Belgorod

Darya Efremenko

student of the Department of technology of mechanical engineering of the Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov,

Russia, Belgorod

Irina Nechaeva

student of the Department of technology of mechanical engineering of the Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov,

Russia, Belgorod

Работа выполнена в рамках гранта Проект ПСР.

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрена схема построения станочных систем механической обработки с использованием модульного принципа. Авторы статьи предлагают модернизировать имеющееся оборудование адаптивным инструментальным модулем с целью снижения затрат на производство новой продукции. Проведен экономический анализ эффективности применения адаптивного инструментального модуля в составе автоматического оборудования на примере технологического процесса обработки стоматологического инструмента.

ABSTRACT

In this article the scheme of the machine tool machining systems using modular processing principle. The authors offer to upgrade existing equipment with adaptive tool module in order to reduce the cost of production of new products. The economic analysis of the effectiveness of adaptive tool module as part of automatic equipment on the example of the technological processing dental instruments.

Ключевые слова: токарный автомат продольного точения, адаптивный инструментальный модуль, хвостовик, станочная система.

Keywords:  lathe sliding head machine, adaptive instrumentation module, shank, machine-tool system.

Конструкция адаптивного инструментального модуля (АИМ), описанная в работе [6] разработана не под конкретное оборудование и может быть приспособлена для установки на любой токарный автомат продольного точения, либо использоваться как основа создания нового оборудования [8]. На рисунке 1 представлена схема построения станочных систем механической обработки с использованием модульного принципа [8, 3, 4].

Основой в такой системе является модуль, являющийся базовым, выполнен в виде доработанного уже имеющегося оборудования или совершенно новой оснастки. На основном модуле устанавливается адаптивный инструментальный модуль, предназначенный непосредственно для механической обработки деталей. АИМ связан с модулем ввода и отображения информации, отвечающий за ввод, корректирование, наладку или выбор готового текста программы обработки, хранящегося в его базе данных.

Рисунок 1. Схема модульного принципа компоновки станочной системы

Адаптивный инструментальный модуль и модуль ввода и отображения информации связаны с модулем контроля, отвечающим за мониторинг обработки.

Современные производители автоматического оборудования предлагают широкий спектр автоматов продольного точения, оснащенных программным управлением, позволяющие выполнять одновременную обработку несколькими инструментами. Данное оборудование обладает широким набором функциональных возможностей, позволяющих производить детали диаметром до 38 мм, но в тоже время оно имеет высокую начальную стоимость, требует наличие высококвалифицированного персонала по наладке и разработке управляющих программ,  требует значительных затрат на обслуживание [2]. Для сравнения стоимость токарных автоматов различных производителей: Hanwha Machinery Co. Ltd (Корея) - стоимость от 6,7 млн. руб.; Nexturn Co., Ltd (Корея) - стоимость от 8 млн. руб.); Citizen Сincom (Япония) - стоимость от 9,0 млн. руб.

Но, для запуска в производство какого-либо изделия необходимо не только технологическое оборудование (станок), но и его обеспечение оснасткой. Выпускаемые различными производителями фрезерные и другие приводные модули, устанавливаемые на суппорты токарных автоматов, являются узкоспециальным оборудованием и предназначены для получения определенных поверхностей [9], к тому же они имеют высокую стоимость и применяются для использования только в составе определенных моделей станков. Производством малогабаритных высокоточных изделий в настоящее время занимаются не только предприятия с большим станочным парком (от нескольких десятков до сотен единиц автоматов), но и малые компании (от одного до нескольких десятков единиц).

Для сравнения примерный бюджет модернизации оборудования, на основе кулачкового токарного автомата имеющего в своем составе адаптивный инструментальный модуль (табл. 1) будет составлять порядка 500 тыс. руб.

В эту сумму входит покупка реновационного токарного автомата в полностью рабочем состоянии, замена главного привода сервосистемой, небольшая доработка суппорта для установки АИМ, а также установка привода толкателя прутка (может осуществляться посредством пневмосистемы, гидросистемы или электроцилиндра на основе ШВП).

Таблица 1.

Стоимость основных комплектующих АИМ

На рисунке 2 представлен эскиз хвостовика стоматологического бора [1].

Рисунок 2. Эскиз хвостовика стоматологического бора

Экономический анализ эффективности применения АИМ в составе автоматического оборудования [7, 5] при обработке стоматологического инструмента (рисунок 2) представлен на рисунках 3 и 4.

На рисунке 3 представлено сравнение затрат времени на обработку заготовки с лыской с применением в технологическом процессе фрезерной операции посредством приводного инструмента и без фрезерной операции (рис. 4) (токарная операция и выполнение лыски осуществляется АИМ [9]).

Рисунок 3. Диаграмма времени обработки хвостовика бора с фрезерной операцией

Рисунок 4. Диаграмма времени обработки хвостовика бора без фрезерной операции

Из рисунков следует, что τ₁> τ_2.

Определим экономическую эффективность:

Э_ЭФ=t_Э*Затраты,

где τ_э= τ₁-τ_2. Экономическая эффективность достигает до 20%.

Таким образом, экономически доказана целесообразность применения адаптивных инструментальных модулей для расширения технологических возможностей основного автоматического оборудования.

Список литературы:

1. ГОСТ 26634-91 (ИСО 1797-85) Инструменты стоматологические вращающиеся. Хвостовики. Дата введения в действие: 01.07.1992. – Режим доступа: http://libgost.ru/gost/21789-GOST_26634_91.html (дата обращения: 10.01.2017).
2. Жуков Е.М., Алдушина М.А., Михалюк А.Г. Структура специального адаптивного модуля механической обработки крупногабаритных деталей технологического оборудования// Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. /2016. № 7-4. с. 24-27.
3. Жуков Е.М., Тюрин А.В., Жуков В.Е. Программная реализация системы управления адаптивным инструментальным модулем// Актуальные проблемы современного машиностроения: сборник трудов Международной научно-практической конференции/ Юргинский технологический институт. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2015. − с. 60-63.
4. Чепчуров М.С. Жуков Е.М., Тюрин А.В. Структурная схема управления приводами технологического комплекса// Технические науки - от теории к практике. - Сб. ст. по матер. XXIX междунар. науч.-практ. конф. Новосибирск: Изд. «СибАК», 2013. - №12 (25). - С.85-92.
5. Чепчуров М.С., Табекина Н.А. Снижение временных затрат при получении изделий на прутковых автоматах с устройством сортировки// Вестник иркутского государственного технического университета. 2016. № 6 (113). с. 64-72.
6. Чепчуров М.С., Тюрин А.В. Модернизация токарных автоматов продольного сечения с использованием мехатронных модулей// Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2012. № 7. с. 10-13.
7. Чепчуров М.С., Тюрин А.В. Выполнение лысок на токарных автоматах// Технология машиностроения. 2013. № 11. с. 14-16.
8. Чепчуров М.С., Тюрин А.В. Технологические системы на базе автоматов продольного точения с использованием модульной компоновки оборудования// Технология машиностроения. 2013. № 7. с. 64-69.
9. Chepchurov M.S., Tyurin A.V., Zhukov E.M Getting flat surfaces in turning// World applied sciences journal. 2014. т. 30. № 10. с. 1208-1213.