STUDY OF TECHNICAL AND ECONOMIC PERFORMANCE INDICATORS OF RESTORED MNP

Full Text

ВВЕДЕНИЕ Одним из существенных способов снижения себестоимости продукции является применение высокопроизводительного и вместе с тем максимально дешёвого режущего инструмента [1-4]. Поскольку производительность и дешевизна понятия противоположные (применительно к инструменту), то всегда существует необходимость поиска «оптимального» варианта. Оценка эффективности МНП связана с тем , что на рынке представлено огромное количество фирм-производителей данного металлорежущего инструмента. Большое число МНП требуют конкретного подхода к оценке конкурентности их применения на различных технологических операциях [5]. Практика использования пластин показывает, что в зависимости от глубины резания t при черновых, получистовых и чистовых режимах резания эффективность их применения изменяется [6]. Рассмотрим применение МНП при чистовой и черновой обработке стали 09Г2С на токарно-карусельном станке с ЧПУ 1А512Ф3. Чистовая обработка соответствовала производительности Q от 20 см3/мин до 50 см3/мин с режимами: Vр = 200 м/мин, s = от 0.2 мм/об до 0,5 мм/об, t = 0,5 мм; Черновая обработка позволяет получать Q от 70 см3/мин до 180 см3/мин, что соответствует следующим режимам: Vр = 120 м/мин, s = от 0.2 мм/об до 0,5 мм/об, t = 3 мм. Производительность процесса Q см3/мин определялась как: Q = Vр.s.t, где Vр - скорость резания, м/мин; s - подача мм/об; t - глубина резания, мм. Для оценки эффективности процесса точения определялась экономическая целесообразность использования МНП по двум критериям: - скорость потери стоимости грани Kм в €/см3; - стоимость снятия 1 м3 стружки S(1м3) в €. Величина Kм показывает сколько средств, вложенных в покупку режущей грани, теряется после снятия каждого 1 см3 материала и рассчитывалась по следующей формуле: Kм = Si / Q.tст , где Q, скорость снятия стружки (производительность), см3/мин; tст, стойкость одной грани пластины , мин; Si, цена каждой режущей грани (кромки) пластины, €. Стойкость испытуемой режущей грани определялась как: tcm = Vм / Q, мин, где Vм - объём стружки, снятый одной гранью с каждой обработанной заготовки в см3. Величина Vм= 500 π ( d1 + d2). t.l (см3) , где d1 и d2- диаметры заготовки до и после обработки в мм , l - длина обработанной поверхности в мм, t - в мм. Зная рыночную стоимость пластины, а также зная количество режущих граней (кромок) режущего инструмента, вычисляется стоимость одной грани как отношение стоимости инструмента к количеству его граней. Si=S/n, где S - рыночная стоимость пластины от производителя; n - количество режущих кромок. Величина S(1м3) показывает сколько финансовых средств придётся затратить производству, чтобы удалить лишний материал (припуск) суммарным объёмом 1м3 с заготовок из одинакового материала, если работать пластиной Si со стойкостью tст и производительностью Q на станке при стоимости одного нормочаса работы станка Sнч . S(1м3) = 106/Q(Sнч /60 + Si/tст), €. Амортизация станка и труд наладчика по замене МНП включены в стоимость нормочаса. Сравнение S(1м3) и Км полученных при производственных испытаниях позволит выявить наиболее эффективный инструмент (МНП), который работает как с максимальной производительностью, так и с минимальной стоимостью. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ МНП Предложена методика получения максимальной производительности процесса точения при минимальной стоимости инструмента от применения покупных, восстановленных неперетачиваемых пластины с покрытием и без него в опытно-промышленных условиях [7- 9]. Следует отметить, что в данной методике не учитывались следующие факторы: жёсткость СПИД, качество СОЖ, износ оборудования, человеческий фактор, стабильность физико-химических свойств металла и пр. Проведены серии экспериментов, в которых устанавливали единые режимы чистового точения для покупных, восстановленных неперетачиваемых пластины с покрытием и без него: глубиной резания t = 0,5 мм, подачей s = 0,2 - 0,5 мм/об , скоростью резания Vр= 200 м/мин . Средняя стоимость 1-го нормочаса работы токарно-карусельном станке с ЧПУ 1А512Ф3 составила Sнч = 73 € . Исходные данные расчета Км при производительности Q1 = 20 см3/мин: Покупная пластина №1 - стоимость грани Sia=1.9 € . Переточенная пластина (без покрытия) №2 стоимость грани Sia=0,34 €. Переточенная пластина (с покрытием) №3 со стоимостью грани Sia=0,69 € . Результаты испытаний пластин приведены на рисунках 1, 2. Из приведенных данных видно, что с увеличением подачи стойкость покупных пластин увеличилась с 22 до 32 мин, а стойкость восстановленных уменьшилась с 25 до 16 мин. Применение покрытия из TiN для восстановленных пластин повысило стойкость на 15-25 %. Анализ величины Км показал, что с увеличением подачи в 2,5 раза для покупных пластин эффективность процесса повышается в 3,4 раза. Для восстановленных пластин как с покрытием , так и без величина Км уменьшается в 3-6 раз. Причем более эффективны восстановленные пластины без покрытия. Это связано с тем, что восстановленные платины имеют стоимость 1 грани в 2 раза меньше. Определим вложения финансовых средств в производство при удалении 1м3 материала. заготовок , если работать покупной и переточенной МНП с покрытием с практически одинаковой минутной стойкостью, т.е. S o = 0,3 мм/ обор: S(1м3)покуп, = 42817,46 €; S(1м3)восст.. = 41033,17 €. Тогда S(1м3)покуп,> S(1м3)восст. , а экономия средств составит 42817,46 - 41472,57 = 1344,89 €; По курсу ЦБ РФ стоимость 1 € в рублях на 24.11. 2019г. составляет 71,35 руб., а экономия в руб. составит 95957,9 руб. В таблице 1 представлены результаты сравнительных исследований эффективности применения восстановленных пластин на чистовых операциях. Следовательно, для режима с подачей 0,2- 0,3 мм/об прослеживается наибольшая экономическая эффективность от применения восстановленных пластин. Исследования эффективности применения МНП при черновом точении приводятся на рис. 3,4. Исходные данные расчета Км при производительности Q1 от 70 см3/мин до 180 см3/мин: Покупная пластина №1 - стоимость грани Sia=1.9 € . Переточенная пластина (без покрытия) №2 стоимость грани Sia=0,34 €. Переточенная пластина (с покрытием) №3 со стоимостью грани Sia=0,69 € . Испытания показали (рис. 3 и 4) , что с увеличением подачи стойкость покупных пластин уменьшилась с 17 до 10 мин, а стойкость восстановленных с 18 до 3 мин, т.е. работать на данных режимах восстановленными пластинами нельзя. Применение покрытия из TiN для восстановленных пластин оказалось неэффективным , т.к. стойкость МНП самая низкая и уменьшается с увеличением подачи с 11 мин. до 2 мин. Анализ экономических критериев показал , что величина Км с увеличением подачи в 2,5 раза для покупных пластин повышается в 1,5 раза. Для восстановленных пластин с покрытием и без покрытия величина Км увеличилась в 2 раза. В тоже время применение покрытия из TiN снизило эффективность работы почти в 3 раза, что свидетельствует об ограниченном применение восстановленных пластин с покрытием из TiN на черновых операциях и более эффективном покрытии покупных пластин. Расчеты финансовых средств в производство при удалении 1 м3 материала заготовок показывают , что при Sо= 0,2 мм/об и t = 3 мм величина S(1м3)покуп для покупных МНП, составила 18532,14 €, а для восстановленных S(1м3)восст =17163,49 €, т.е. экономия средств составит 18532,14 - 17163,49 = 1368,65 € или 97653,18 руб. на 1 режущую кромку. Составим сравнительную таблицу 2 и проанализируем результаты для черновых операций. Исследования показали, что с увеличением подачи эффективность покупной МНП возрастает с 18532,14 € до 7870,37 €, т.е. в 2,35 раза , для восстановленных пластин при аналогичной производительности эффективность применения изменяется от 17163,49 € до 7396,07 €, т.е. 2,32, что соответствует покупным пластинам. ВЫВОДЫ 1. Разработана технология восстановления сменных многогранных неперетачиваемых пластин, обеспечивающая стабильные показатели качества обработки при заданных режимах обработки и стойкость порядка 80% от изначальной стойкости покупной пластины пластины (фирма Sandvik Coromant) в зависимости от режимов обработки.. 2. Технико-экономический анализ проведённых исследований показал, что наибольшую эффективность показали восстановленные пластины при чистовом точении стали 09Г2С на токарно-карусельном станке с ЧПУ 1А512Ф3. 3. Установлено, что восстановленные пластины с покрытием из TiN могут применяться только при чистовом точении, эффективность их применения в 1,5-2.0 раза ниже ,чем у пластин без покрытия. 4. Применение восстановленных пластин с покрытием при черновых режимах обработки не дает экономического эффекта, т.е. покрытие из TiN не может конкурировать с покрытием фирма Sandvik Coromant. 5. Испытания эффективности применения восстановленных пластин по сравнению с покупными показали их экономическую целесообразность использования на черновых режимах обработки с экономическим эффектом 97653,18 руб. на 1 режущую кромку. Рис. 1. Влияние подачи s на стойкость инструмента при чистовых режимах резания: t = 0,5 мм, Vр=200 м/мин Рис. 2. Влияние подачи s на стоимость износа пластины Kм при чистовых режимах : t = 0,5 мм, Vр=200 м/мин Таблица 1. Рис. 3. Влияние подачи s на стойкость инструмента при черновых режимах: t = 3 мм, Vр=120 м/мин Рис. 4. Влияние подачи s на стоимость износа пластины Kм при черновых режимах: t = 3 мм, Vр=120 м/мин Таблица 2.

About the authors

Nikolay Vasil'evich Nosov

Samara State Technical University

Email: nosov.nv@samgtu.ru
Doctor of Technics, Professor of the Department «Engineering Technology, Machine Tools and Tools»

Sergey Nikolaevich Balakirov

Samara State Technical University

Email: s.balakirov@yandex.ru
Graduate Student, Category 2 Process Engineer of JSC “Aviaagregat”

Almir Rafaelevich Nigmatullin

Samara State Technical University

Email: nigmatullin.ar@samgtu.ru
Director of the Development and Production Center «Perspective», Samara State Technical University

References

Supplementary files