Основи раціональної експлуатації різального інструменту на важких верстатах

якості експлуатації інструменту на важких верстатах, що забезпечують високий рівень якості процесу експлуатації інструменту.

Об'єктом дослідження є процес експлуатації різального інструменту на важких верстатах.

Предмет дослідження – твердосплавний інструмент для напівчистового і чорнового точіння на важких токарних верстатах.

Методологія і методи досліджень

Методологічною основою роботи є комплексний підхід до вивчення процесу експлуатації інструменту, його умов і особливостей, закономірностей процесів.

Теоретичні дослідження базуються на основні положення теорії різання матеріалів, теорії проектування різального інструменту, кваліметрії, теорій надійності, досліджень операцій, прийняття рішень, теорії імовірності і математичної статистики.

Експериментальні дослідження базуються на теоріях регресивного і кореляційного аналізів, математичної статистики з використання методик форсованих, прискорених, тривалих іспитів, моментних спостережень, інформаційних банків, евристичних методів.

Робота виконувалася за допомогою сучасних засобів обчислювальної техніки, використовувалися рентгеноструктурний аналіз, методи акустичної емісії, зміцнення, нанесення зносостійких покриттів і інші фізичні методи.

Наукова новизна роботи

Вперше розроблена система керування якістю процесу експлуатації різального інструменту, що дозволяє комплексно розглянути усі параметри раціонального використання різального інструменту, врахувати їхнього взаємозв'язки і підвищити ефективність процесу експлуатації на важких верстатах шляхом зниження витрат, підвищення продуктивності і надійності технологічної системи, зниження видатку інструменту і поліпшення умов праці верстатника.

Вперше розроблена ієрархічна структура властивостей, що складають якість процесу експлуатації інструменту, дослідження якого дозволило кількісно оцінити якість процесу експлуатації, виявити найбільш важливі її властивості для використання їх у керуванні якістю процесу.

Запропоновано засіб науково-обґрунтованого вибору конструкції збірного різця для заданого діапазону режимів різання методами теорії можливостей і математичної статистики.

Вперше розроблена математична модель надійності збірного різця як системи, що дозволяє прогнозувати як безвідмовність його, так і ремонтоздатність на стадіях проектування й експлуатації.

Розроблені математичні моделі для оптимізації стратегії заміни різальних інструментів із використанням теорії відновлення.

Розроблена система цільових функцій для багатопараметричної і багатокритеріальної оптимізації параметрів експлуатації інструменту, що вперше враховує стратегію заміни інструменту, надійність і можливість руйнації інструменту, ергономічні обмеження при роботі на важких верстатах.

Розроблені і реалізовані принципи побудови загальномашинобудівних нормативів, що враховують вибір інструменту, його надійність, диференційований вибір подач, обмеження, пов'язані з масою деталі й ергономічні обмеження.

Практична цінність роботи

Проведено теоретичне узагальнення і вирішена проблема створення теорії раціональної експлуатації інструменту на важких верстатах. Запропоновані математичні моделі вихідних залежностей і цільових функцій для оптимізації параметрів експлуатації інструментів: режимів різання, видатку, рівня надійності, періоду заміни інструменту.

Застосовувані методичні підходи, запропоновані в роботі, дають можливість на основі апріорної інформації вибрати необхідні параметри і провести оптимізацію процесу експлуатації інструменту, проявити резерви підвищення його якості, скорочення видатку інструменту.

Сформульовані принципи побудови нормативів дозволяють розробити рекомендації на вибір регламентів експлуатації інструментів для найбільше поширених умов їхньої експлуатації, що можуть бути уточнені згодом за допомогою прецедентів банку інформації. Розроблена методика визначення видатку інструменту з урахуванням імовірнісного характеру його зміни.

Реалізація результатів роботи

На підставі результатів досліджень дійсної роботи розроблені і впроваджені у виробництво методика оцінки якості експлуатації інструменту, загальномашинобудівні нормативи режимів різання і норми видатку інструменту для гостріння, фрезерування, подовжнього стругання. Фактичний економічний ефект від результатів упровадження роботи НВО “Більшовик” складає 840000 грн.

Розроблені і впроваджені комплексні нормувальні карти і програмні продукти для вибору регламентів експлуатації важких верстатів, що випускаються ВАТ КРАМАТОРСЬКИЙ завод важкого верстатобудування, що укомплектовані верстати, при постачанні їхньому споживачу. Економічний ефект від упровадження їх у розрахунку на 1 верстат складає 240000 грн.

Результати роботи впроваджені також у 10 різноманітних виданнях загальномашинобудівних нормативів різання який пройшли промислову апробацію і затверджені Міністерством Праці і соціальної політики України і рекомендовані для використання на всіх машинобудівних підприємствах України.

Основи теорії раціональної експлуатації інструменту використовується в лекціях, практичному заняттях, курсовому і дипломному проектуванні в ДДМА.

Особистий внесок здобувача в одержанні наукових результатів.

Всі наукові результати отримані здобувачем самостійно. Здобувач здійснив наукове обґрунтування розробок в області машинобудування, що забезпечує рішення важливої прикладної проблеми – підвищення ефективності використання різального інструменту на важких верстатах за рахунок забезпечення якості процесу і його експлуатації шляхом розробки раціональних регламентів експлуатації інструментів.

Постановка задач і аналіз наукових результатів виконані разом із науковим консультантом і частково з авторами публікацій.

Апробація роботи

Основні положення і результати роботи доповідалися та обговорювалися на більш ніж 40 наукових конференціях та семінарах, у тому числі на міжнародних: у Москві (“Пути повышения эффективности режущего инструмента” – 1982, 1984, 1991), у Києві (“ Ресурсозберігаючі технології у механоскладальному виробництві” – 1990, 1994; “Технологічні методи підвищення ефективності і якості механоскладального виробництва” – 1992, 1993; “Технологія ремонту машин і механізмів ” – 1994, “Технологічне забезпечення працездатності деталей машин і механізмів” – 1997), у Краматорську (Надійність різального інструменту – 1984, 1991, 1995, 1997, 1999, 2001), у Севастополі – Донецьку (Машиностроение и техносфера на рубеже ХХI века 1994, 1995, 1996, 1997, 1999), у Сумах (“Сучасні технології машинобудування” – 1995, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001), у Львові (“Міжнародний симпозіум українських інженерів-механіків у Львові” – 1993, 1995, 1997, 1999), у Луганську (“Автоматизація проектування і виробництва виробів у машинобудуванні” – 1996), у Харкові (“Високі технології в машинобудуванні. Інтерпартнер” – 1995,