РАЗДЕЛ 2
НАДЕЖНОСТЬ И ДИНАМИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ
ПРЕЦИЗИОННЫХ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
2.1. Точность обработки - основной критерий оптимизации
параметрической надежности
Обеспечение конкурентоспособного уровня качества продукции машиностроения, как,
впрочем, и любой другой отрасли промышленности, является постоянной целью,
которая достигается научно обоснованными методами управления качеством. Теория
управления качеством [254] определяет качество как совокупность свойств и
признаков изделия, обеспечивающих его пригодность к употреблению. Качество
изделия формируется в процессе производства, под воздействием факторов, которые
вызывают отклонения от требований, заданных при проектировании изделия.
Различают пять основных групп факторов, формирующих изменения признаков
качества изделия:
1) человек (управляющий, наладчик, оператор, ремонтник, ...);
2) технологический процесс;
3) оборудование (обрабатывающее, контролирующее, транспортное ...);
4) исходный материал (сырье, полуфабрикаты, комплектующие изделия);
5) окружающая среда.
По данным статистических оценок наибольшее влияние на качество изделия
оказывает первая группа факторов, исследование которой важно для служб подбора
и обучения кадров. Мы же рассмотрим влияние второй и третьей групп факторов,
объединяемых понятием технологической системы.
Отклонения признаков качества изделия от заданных проектом могут иметь как
случайные, так и систематические причины. Случайные причины отклонений,
действуя совокупно, приводят к естественному разбросу значений признаков
качества. Величину разброса, которую обычно трудно предсказать на этапе
проектирование изделия, находят лишь по результатам производственных испытаний
ТС. Если разброс значений признака не укладывается в поле допуска, то
технологическая система нуждается в существенной модификации. Систематические
причины отклонений признаков качества приводят к изменениям математического
ожидания признаков и обычно поддаются влияниям, устраняющим либо, по крайней
мере, ослабляющим их действие. Такие способы обеспечения качества изделия
основаны на анализе физических моделей ТС.
При всем разнообразии машиностроительных технологических систем (ТС),
кардинально различных по составу оборудования - от одиночного станка до цехов
автоматизированного производства, надежность отдельной ТС определяется ее
способностью реализовать заданные технологические процессы (ТП), сохраняя
показатели их качества в необходимых пределах. Мы ограничимся рассмотрением
процессов резания металлов в ТС обработки отдельных деталей. При этом основным
показателем качества ТП является точность обработки деталей, поскольку
требования к ней в ведущих отраслях машиностроения непрерывно возрастают по
всем характеристикам: точности размеров и взаимного расположения поверхностей,
точности формы и микрогеометрии обработанных поверхностей и т.д.
Долговременная точность, обеспечивающая параметрическую надежность ТС,
подвержена влиянию внешних факторов в большей мере, чем работоспособность
оборудования. Динамические процессы (относительные колебания инструмента и
обрабатываемой детали, а также переходные процессы при пуске, торможении,
врезании и т.п.) влияют на точность обработки не только непосредственно,
искажая форму и микрогеометрию обработанной поверхности, но и опосредованно,
влияя на износ режущего инструмента и деталей оборудования.
Поэтому рационально оптимизировать параметрическую надежность ТС по точностным
критериям, формулируя необходимые требования к производительности и
экономичности лишь в виде дополнительных условий. Так определяются параметры
оборудования и режимы обработки, а резервы повышения надежности ТС создаются
устройствами адаптивного управления этими параметрами [7,199], а также схемами
управления, компенсирующими отклонения от заданных размеров и формы
обрабатываемых поверхностей [84].
Мы начнем с рассмотрения примеров оптимизации по точностным критериям
конкретных ТС, а именно, с требований к параметрам основного оборудования
машиностроительного производства - металлорежущих станков.
Пространственные формы и спектр колебаний технологического оборудования
определяют характер и степень воздействия колебаний на точность обработки
резанием. Известны [156] примеры положительного воздействия вибраций на
обрабатываемость материалов и точность обработки. Погрешности формы и/или
шероховатость возникают, по крайней мере, при колебаниях, направленных по
нормали к обрабатываемой поверхности, причем частотой относительных перемещений
инструмента и обрабатываемой детали определяется тип погрешности.
Подавление вибраций, снижающих точность обработки, выполняют одним из
перечисляемых ниже способов:
А. Снижение виброактивности обрабатывающего и окружающего оборудования;
В. Применение материалов с повышенным внутренним трением;
С. Виброизоляция источников колебаний и защищаемого от них оборудования
(активная и пассивная виброизоляция);
D. Изменение параметров конструкции оборудования;
E. Применение устройств с повышенным конструкционным трением (поглотителей
колебаний).
F. Применение виброгасителей.
G. Оптимизация условий обработки (режимов резания, геометрических параметров
инструмента, применение СОТС и т.д.).
Эффективное применение методов C-G обеспечивается решением задач оптимизации
параметров основной конструкции либо присоединяемых устройств.
2.1.1. Параметры консольного расточного инструмента. Консольное закрепление
расточного инструмента, облегчающее автоматизацию оборудования и повышающее
кинематическую определенность траектории вершины резца, широко применяется при
финишной обработке отв
- Київ+380960830922