Экономическая эффективность об­работки деталей на станках с ЧПУ является важным показателем, опреде­ляющим область их применения, воз­можность и необходимость использова­ния в проектируемом технологическом процессе. Станки. с ЧПУ — более дорого­стоящие по сравнению со станками, имеющими ручное управление. Экономи­ческий эффект от их внедрения может быть обеспечен за счет повышения про­изводительности обработки, увеличения коэффициента загрузки, а также вы­полнения других заранее предусмотрен­ных мероприятий (при подготовке про­грамм и размерной наладке).

Критерии экономической эффектив­ности. Критериями экономической эффек­тивности обработки на станках с ЧПУ являются: годовой экономический эф­фект Эг, срок окупаемости затрат 7ок, экономический эффект на весь срок служ­бы оборудования Эр и снижение се­бестоимости обработки Дс.

Расчеты экономической эффектив­ности от применения станков с ЧПУ основаны на сравнении снижения себе­стоимости обработки с дополнительными капитальными вложениями. Минималь­ные приведенные затраты служат об­общенным экономическим показателем обработки на станках с ЧПУ:

/7 = С + ЕкК„

Где П — минимальные приведенные за­траты, руб.; С — себестоимость обработ­ки, руб.: Ен — нормативный коэффициент народнохозяйственной эффективности капитальных вложений (£„ = 0,15); Кв — капитальные вложения, руб.

Годовой экономический эффект (руб.) определяется как экономия от внедрения станка с ЧПУ за счет разности годовых приведенных затрат на изготовление оди­накового объема продукции:

Эг = Я,-//2= (С, +ЕЖ) Р - (С2 +

+ £„/(2).

Здесь fh, П'2 — приведенные затраты за год работы соответственно по базис­ному и новому вариантам, руб.; С, Сг — себестоимость обработки, произво­димой в течение года, руб.; К, Л'а — капитальные вложения соответственно в основные фонды и в оборотные средства, руб.; р — коэффициент приведения за­трат по базисному варианту к годовому объему производства на новом станке с ЧПУ: '

Где х — коэффициент сравнительной производительности нового станка с ЧПУ (по отношению к базисному); у — коэф­фициент, представляющий собой отноше­ние годовых фондов оперативного вре­мени работы нового станка с ЧПУ и базисного.

Годовой экономический эффект, как видно из формулы, тем больше, чем больше коэффициент приведения р, чем меньше себестоимость Ci и дополни­тельные капитальные вложения в произ­водственные фонды /С2* При этом коэф­фициент сравнительной производитель­ности (он всегда больше единицы) увеличивает приведенные затраты по базисному варианту и уменьшает их по новому варианту. Увеличение капиталь­ных вложений К-2 ведет к уменьшению годовой экономии.

Капитальные вложения в производ­ственные фонды К состоят из капиталь­ных вложений в основные фонды и оборотные средства. Капитальные вло­жения в основные фонды состоят из рас­ходов на оборудование, здания, занимае­мые оборудованием, служебно-бытовые объекты (бытовые помещения, столо­вые), аппаратуру для записи и контроля управляющих программ. Капитальные вложения в оборотные средства вклю­чают расходы на приспособления, управ­ляющие программы, незавершенное про­изводство, подготовку кадров.

Но все статьи капитальных вложе­ний будут возрастать при переводе об­работки детали на более совершенный станок с ЧПУ. В случае применения станка с упрощенной системой ЧПУ разница между капитальными затратами по базисному и новому вариантам может быть незначительной даже по оборудо­ванию.

Срок окупаемости капитальных за­трат Ток (годы)

Гок= (/Fa—Р/С.)/(РС,—С2).

Обработка на новом станке будет эффективна при Т0К<_/ЕИ. При норма­тивном значении £„ = 0,15 срок окупае­мости Г,™ <6,7 года.

Экономический эффект за весь срок работы станка с ЧПУ Эр (руб.) опреде­ляют по формуле

Эр=Эг/[а (/Т2 + £„)],

Где а =1,1—коэффициент, учитываю­щий затраты на доставку и монтаж оборудования; 7"г — срок службы нового станка с ЧПУ, лет (принимается по нормам амортизационных отчислений на полное восстановление металлорежущего оборудования).

Себестоимость обработки деталей на станках с ЧПУ. Существенное значе­ние для повышения эффективности стан­ков с ЧПУ имеет снижение себестои­мости обработки, определяемое по фор­муле '

ДС = рС, —С2.

Эта формула учитывает только из­меняющиеся прямые затраты и расходы на содержание оборудования, зданий, сооружений и амортизационные от­числения.

Себестоимость обработки детали наи­более просто выразить как функцию заработной платы станочника и наклад­ных расходов (в процентах к этой за­работной плате), например по формуле

Cot = L. (1+2/100),

Где L — основная заработная плата производственных рабочих; z — доля цеховых расходов от L, % (величина Z зависит от степени автоматизации и организации производства).

Расчеты себестоимости обработки на станках с ЧПУ показывают, что наклад­ные расходы z составляют 140 % для станков с ЧПУ первого поколения, 600 % для сверлильного станка с ЧПУ с шестишпиндельной револьверной го­ловкой.

Для получения более точных резуль­татов по снижению себестоимости при внедрении обработки на станке с ЧПУ ее рассчитывают по всем изменяющимся статьям в сравнении с базисным вариан­том. Изменяющимися статьями затрат являются заработная плата станочника и наладчика (основная и дополнитель­ная, включая отчисления на социа­льное страхование); затраты на на­стройку инструмента вне станка; затраты на инструментальную оснастку (режу­щий и вспомогательный инструмент); затраты на содержание специальных приспособлений и на силовую электро­энергию; затраты на подготовку управ­ляющих программ за год работы станка; затраты на отладку программ на станке; амортизационные отчисления на полное восстановление оборудования; затраты на амортизацию и содержание (осве­щение, отопление, вентиляцию, уборку и ремонт) здания, занимаемого оборудо­ванием; затраты на текущий и капи­тальный ремонты и техническое обслужи­вание оборудования и электронных уст­ройств; затраты на транспортировку и контроль деталей.

При определении годовой экономии Э г в себестоимость С необходимо включить себестоимость всех операций, которые выполнялись по базисному варианту, а после перевода обработки на станок с ЧПУ исключить такие операции, как, например, разметка, слесарная подгонка при сборке и др. В ряде случаев на станках с ЧПУ (особенно фрезерных) значительную долю в годовой экономии дает умень­шение массы деталей вследствие того, что программа обработки рассчиты­вается по номинальным размерам, а на станках с ручным управлением во избежание неисправимого брака дета­ли обрабатывают по наибольшим на­ружным и наименьшим внутренним раз­мерам, при этом минимально использу­ется допуск.

Эффективность использования стан­ков с ЧПУ определяется не только экономическими показателями. Не мень­шее влияние на выбор решения по их применению оказывают и причины со­циального характера, к числу которых прежде всего относятся социальные фак­торы, связанные с рабочей силой. Кроме обеспечения предприятий рабочей силой следует учитывать изменения в условиях труда станочников (наладчиков и опера­торов). на станках с ЧПУ; соответ­ствие уровня интеллектуального разви­тия и потребностей в производственной деятельности человека, имеющего в настоящее время, как минимум, среднее образование; утомляемость; возмож­ность многостаночного обслуживания и т. п. По всем перечисленным показа­телям рабочий, работающий на станках с ЧПУ, имеет неоспоримые преимущества перед любым высококвалифицированным станочником, работающим ча токарных, фрезерных и других станках с ручным управлением.

Стоимость приобретения и эксплуата­ции станков с ЧПУ в несколько раз больше, чем обычных металлообрабаты­вающих станков. Стоимость инструмента при этом остается на уроЕне верхнего предела диапазона стоимости инструмен­тов для обычных станков. Поэтому в программе выбора оптималы-ых парамет­ров обработки должны быть рассчитаны экономическая стойкость инструмента и связанная с ней скорость резания. Та­ким образом, при обработке на станках с ЧПУ (по сравнению с универсаль­ными) изменяется соотношение KN/Ko, где KN — расходы, связанные с эксплуа­тацией инструмента; Ко — расходы, свя­занные с эксплуатацией станка. Это обусловливает необходимость уменьше­ния рекомендуемой стойкости инструмен­та и применения больших скоростей резания в целях обеспечения экономич­ности обработки [76].

Основные направления повышения эффективности обработки на станках с ЧПУ. Анализ процесса преобразования информации в системе чертеж — деталь ь производственного опыта по исполь - золанию станков с ЧПУ позволяет уточ­нить основные направления и пути по­вышения эффективности обработки на станках с ЧПУ:

автоматизация всех уровней про­цесса подготовки управляющих про­грамм с целью минимизации затрат на них и оптимизации процесса обработки на станке с ЧПУ;

управление станками от ЭВМ;

адаптивное управление станками с ЧПУ и оснащение их датчиками;

расширение технологических воз­можностей станков с ЧПУ;

совершенствование устройства ввода управляющей информации и созда­ние упрощенных систем программного управления станками;

оснащение станков устройствами автоматической загрузки и разгрузки;

повышение надежности станков с ЧПУ;

улучшение использования экс­плуатации станков с ЧПУ.

Необходимое условие получения наи­большей эффективности — правильный подбор деталей для обработки на каждом из конкретных станков с ЧПУ, обосно­ванный технико-экономическими расче­тами в соответствии с известными ме­тодиками [43, 58, 76].

Необходимое и достаточное условие получения оптимального эффекта — пересечение некоторого множества на­правлений повышения эффективности с правильным подбором объекта обработки (детали).

Рассмотрим кратко факторы, обеспе­чивающие критерии оптимальности об­работки на станке с ЧПУ.

Факторы, обеспечивающие снижение себестоимости обработки:

правильный подбор и технологич­ность детали для обработки на конкрет­ном станке с ЧПУ;

внедрение оптимального техноло­гического процесса с минимизирован­ной длиной траектории рабочего и хо­лостого путей инструмента;

использование оптимальных режи­мов резания;

обеспечение наименьших затрат времени на холостой ход;

концентрация операций;

адаптивное управление процессом обработки по избранным параметрам;

исключение потерь рабочего вре­мени, вызываемых межкадровыми пауза­ми при вводе управляющей информа­ции;

многостаночное обслуживание станков;

повышение точности заготовки, уменьшение снимаемых припусков;

оптимизация построения марш­рутной и операционной технологии;

минимизация затрат на управ­ляющую программу;

уменьшение затрат на инстру­мент в результате уменьшения его из­носа;

уменьшение цикла подготовки и времени наладки и отладки при примене­нии переналаживаемых приспособлений многократного использования;

повышение коэффициентов за­грузки и сменности.

Факторы, обеспечивающие повыше­ние производительности труда при обра­ботке деталей на станках с ЧПУ:

факторы 1 —10 и 13, 14, минимизи­рующие себестоимость обработки;

автоматическое дробление вью­щейся стружки и уборки ее из рабочей зоны станка;

многоинструментальная обработ­ка и автоматическая смена инструмента;

автоматическая смена шпиндель­ных узлов;

параллельно-последовательная и параллельная обработка;

создание автоматических участков и линий станков с ЧПУ, управляемых от ЭВМ, в которых для транспорти­рования, загрузки и разгрузки деталей используются промышленные роботы;

Применение сборного и комбини­рованного многолезвийного инструмента;

8) повышение надежности станков с ЧПУ и всей аппаратуры.

Факторы, обеспечивающие минимум приведенных затрат и максимум годо­вого экономического эффекта:

минимизация себестоимости обра­ботки детали;

максимальное повышение произ­водительности труда;

уменьшение капитальных вложе­ний на оборудование, здания и сооруже­ния, незавершенное производство, при­способления, управляющие программы, подготовку кадров.

Уменьшение длительности цикла под­готовки управляющих программ и умень­шение их стоимости достигается авто­матизацией процесса технологической подготовки, включая программирование, изготовление и контроль УП, в том числе графический и технологический.

Специфичность технологической под­готовки и выполнения обработки на станках с ЧПУ, управляемых ЭВМ, выдвинуло задачи подготовки специали­стов (инженеров и техников) в этой области и резкого повышения их квали­фикации, особенно рабочих-операторов. Высокая квалификация обслуживающего персонала — один из важнейших путей повышения эффективности использова­ния оборудования с ЧПУ.

[1] Производительность труда благодаря автома­тической установке координат возрастает в сред­нем на 15 — 20 %.

[2] К непозиционным относится римская система счисления.

[3] Обозначение координат тремя буквами позво­ляет однозначно определить эти координаты. Первая буква (например, X) показывает направ­ление (ось) отсчитываемой координаты, вторая буква (например, М) указывает исходную точку отсчета, третья буква (например, F) определяет конечную точку, т. е. точку данной координаты. Так, обозначение XMF показывает, что коорди­ната (расстояние) представляется в направле­нии оси X. исходит из точки М и определяет по­ложение точки F.

[4] Номера кодов в примере даны условно.

[5] Режимы использования: РП — ручное перфорирование; АП — автоматическое перфорирование; Р — реперфорирование.