3 lutego 2023

 

Projektowanie i konstrukcja obrabiarek

Pojęcie obrabiarki obejmuje znaczeniowo większość maszyn technologicznych budowanych w przemyśle elektromaszynowym lub ciężkim. Obrabiarki skrawające do metalu stanowią w tym pojęciu osobną grupę maszyn o specyfice obejmującej wiele zagadnień technicznych i fizycznych, i pewnym podejściu do budowy, projektowania i konstruowania tych maszyn.

Aleksander Łukomski

Projektowanie obrabiarek różni się od konstruowania. Jest procesem, w którym bierze się pod uwagę zakres oddziaływania projektowanej obrabiarki na bliższe i dalsze jej otoczenie, a także bardziej szczegółowo analizuje się jej możliwości wykonawcze i możliwe konfiguracje różnych rozwiązań obrabiarki. Natomiast konstruowanie jest jednym z elementów projektowania i obejmuje działania prowadzące w efekcie do wytworzenia dokumentacji technicznej, umożliwiającej wykonanie i eksploatację obrabiarki. Konstrukcja jest poprzedzona projektowaniem. Jest wiele rozważań i prób zdefiniowania tych procesów, które można znaleźć w odpowiedniej literaturze technicznej. Jednak poprzez analogię do budownictwa – do pracy architekta i konstruktora budowli – łatwiej jest te pojęcia wyodrębnić. Proces projektowania może obejmować większylub mniejszy zakres działań analitycznych, natomiast efektem konstruowania jest konkretna dokumentacja, której zakres jest zawsze znany i wynika z pewnych aktów prawnych i norm, oraz zasad obowiązujących w fizyce i technice. Bardzo często projektowanie przenika się z konstruowaniem i jestdokonywane przez ten sam zespół projektowo-konstrukcyjny lub tego samego projektanta-konstruktora. Obrabiarki ze względu na swoją złożoność prawie zawsze projektowane i konstruowane są przez zespół osób. Działania projektanta sprowadzają się w zasadzie do analizy i optymalizacji rozwiązań prowadzących do wyboru jednej z wielu koncepcji. Wielokrotne poddawanie ocenom i dokonywanie wyborów jest charakterystyczne dla procesu
projektowego. Najczęściej ocenę całości projektu, często w stadium projektu wstępnego, dokonują kolegialne zespoły ekspertów i rzeczoznawców, np. komisje oceny lub rady techniczne, również z udziałem inwestora, który zleca wykonanie obrabiarki. Prawie zawsze działanie to dotyczy obrabiarki lub linii obróbczej specjalnej. Oceny dokonuje się wg pewnych ustalonych kryteriów, aby uniknąć ocen subiektywnych i arbitralnych. Kryteria te są zawarte
w pogrupowanych zbiorach. Najważniejsze, przykładowe podano poniżej: Kryteria działania, w których występują:

  • dokładność obróbki, czyli jedno z najbardziej podstawowych kryteriów;

  • wydajność obróbki, kryterium podstawowe dla doboru parametrów technologicznych;

  • sztywność, kryterium decydujące o kształtach i wymiarach obrabiarki;

  • trwałość, a nade wszystko trwałość dokładności;

  • sprawność, która dotyczy zespołów przekładniowych i par ciernych.

Kryteria użytkowe:

  • wymiary przestrzeni roboczej, ustalane na podstawie przeznaczenia i zadań obróbkowych obrabiarki;

  • zakres zadań obróbkowych, ustalany często na podstawie wymagań odbiorców;

  • niezawodność, przedwczesna utrata zdolności produkcyjnych; ma szczególne znaczenie w obrabiarkach automatycznych i o złożonych cyklach pracy;

  • pracochłonność przygotowania programów obróbczych i przezbrojenia obrabiarki, a także wymiana narzędzi;

  • ergonomiczność, optymalizacja relacji między człowiekiem a obrabiarką, BHP, wygoda pracy, estetyka wyglądu zewnętrznego;

  • pracochłonność i materiałochłonność napraw oraz eksploatacji.

Kryteria ekonomiczne:

  • oszczędność materiałów i energii, prowadząca do minimalizacji użycia materiałów i energii;

  • koszt wytwarzania, który powinien być współmierny do dokładności i wydajności obrabiarki;

  • koszty eksploatacji, dążenie do minimalizacji tych kosztów, stosownie do przeznaczenia i efektów pracy obrabiarki;

  • zajmowana powierzchnia, która może wywierać wpływ na układ nośny obrabiarki, np. pozioma lub pionowa;

  • atrakcyjność i konkurencyjność, a więc wprowadzenie nieznanych dotąd rozwiązań.

Kryteria wytwórcze, w tym:

  • technologiczność konstrukcji, polegająca na poprawnym technologicznie konstruowaniu, co ma wpływ na koszt wykonania i później utrzymaniu obrabiarki w trakcie eksploatacji;

  • możliwości wykonania przy użyciu dostępnych środków technicznych, wymagająca od konstruktora znajomości dostępnych środków wytwórczych, takich jak obrabiarki, wydziały i zakłady;

  • udział zespołów i części gotowych, normalnych i typowych, co upraszcza proces projektowania i konstruowania, sprzyja zwiększeniu niezawodności oraz zmniejsz koszty wykonania.

Powyżej podane kryteria mogą być uzupełniane lub modyfikowane. Za każdym z tych kryteriów kryje się odpowiednia procedura oceny obejmująca wyliczenia, tworzenie wykresów, analizy porównawcze, tu ze względu na ramy  artykułu, jej zakres i omówienie pominięto.

 

Cały artykuł dostępny jest w wydaniu płatnym 11/12 (182/183) Listopad/Grudzień 2022

Jak zakupić