Основи раціональної експлуатації різального інструменту на важких верстатах

науково-технічної проблеми підвищення ефективності використання різального інструменту шляхом розробки системи управління якістю процесу його експлуатації, визначення раціональних регламентів цього процесу та створення загальномашинобудівних нормативів різання.

Запропоновано принцип формування системи управління якістю процесу експлуатації різального інструменту на важких верстатах, відповідно до якого цей процес орієнтований на споживачів і вперше розглядається комплексно як сукупність процесів: організаційного, управління ресурсами, обслуговування технологічної системи, підготовчо-інформаційного, обробки деталей та забезпечення зворотнього зв'язку із споживачами (оцінка, аналіз, удосконалення), – кожний із який має вихідні параметри, що є вхідними для наступного процесу, зміна яких дозволяє управляти якістю всього процесу експлуатації інструменту.

Розроблено методологію кваліметричних досліджень процесу експлуатації інструменту, основою якої є створення і дослідження ієрархічної системи властивостей, розташованих на 5 рівнях та характеризуючих якість процесу, які використовувалися для встановлення залежностей між процесами, оцінки рівня якості процесу експлуатації, оптимізації його стратегій та регламентів. Оцінка якості комплексних властивостей визначалася як адитивна згортка оцінок і вагомостей властивостей більш низького рівня розгляду

Розроблено алгоритм і програмне забезпечення практичної реалізації методології визначення рівня якості процесу експлуатації інструменту, за допомогою яких проводилася кількісна оцінка якості процесу експлуатації, обгрунтування структури підготовчо – інформаційної підсистеми процесу експлуатації, що включає встановлені експертною оцінкойю найбільш вагомі процеси: аналіз умов експлуатації, вхідний контроль якості інструменту, вибір ЗОТС, вибір стратегій заміни і рівня надійності інструменту, розрахунок режимів різання і видатку інструменту, – параметри яких є базовими для оцінки якості процесу експлуатації інструменту і розробки нормативів регламентів експлуатації інструменту.

Показано необхідність урахування імовірнісного характеру процесу механообробки при виборі конструкції інструменту та визначення її міцнісних параметрів. Розроблено методику на базі кластерного аналізу вибору інструменту з банку його конструкцій за критерієм інтенсивності накладення областей їх раціональної експлуатації. Запропоновано засіб урахування імовірнісного характеру навантаження інструменту при виборі його конструктивних параметрів. Показано, що розміри різальної пластини змінюються до 5 разів у залежності від необхідного рівня надійності інструменту.

Вперше показана необхідність визначення надійності збірного важконавантаженого інструменту як системи не тільки з погляду його безвідмовності, але і з позиції урахування комплексних показників надійності, для чого розроблена за допомогою теорії марковських процесів математична модель функції готовності різця, використання якої дозволяє управляти стабільністю роботи інструменту, що особливо важливо при обробці деталей на важких верстатах.

У результаті аналізу можливих стратегій заміни інструменту на важких верстатах при розгляді процесу експлуатації інструменту як складної системи встановлено, що їх ефективність залежить від параметрів законів розподілів наробітків на відмову і відновлення працездатності системи. Використання розроблених математичних моделей надійності системи дозволило встановити раціональний рівень надійності з погляду критеріїв інтенсивності витрат і продуктивності γ = 85-90%, (великі значення гама – відсотка відповідають верстатам менших типорозмірів).

Показано, що процес експлуатації інструменту є багатопараметричним та багатокритеріальним. За допомогою розробленої системи критеріїв, що включають приведені витрати, продуктивність, надійність, видаток інструменту, а також уточнених обмежень, пов'язаних із масою деталі, психофізичним навантаженням на робітника, можна знаходити для будь-яких виробничих умов Парето – оптимальні оцінки. При цьому економиться до 20% дефіцитних дорогих інструментальних матеріалів.

Запропоновано засіб уточнення стійкістної залежності шляхом урахування вперше типорозміру важкого токарного верстату, ймовірності руйнації інструменту, а також параметрів його надійності. Показано, що застосування уточненої стійкістної залежності при оптимізації режимів різання дозволяє одержувати глобальний мінімум критеріїв в області, вільної від обмежень, що підвищує точність розрахунків і сприяє виявленню нових резервів підвищення продуктивності.

Дослідження залежностей експлуатаційної міцності і надійності інструментів від їхньої конструкції й умов експлуатації дозволило уточнити математичні моделі для визначення раціональних параметрів експлуатації: елементів режимів різання, чисел періодів стійкості, часу і стратегії заміни інструменту, рівня його надійності, – а також запропонувати комплекс методів підвищення якості експлуатації інструменту, установити ступінь тісноти зв'язку видатку інструменту з регламентами його експлуатації для верстатів різних типорозмірів.

На підставі теоретичних і експериментальних досліджень підготовчо-інформаційної підсистеми експлуатації інструменту розроблені загальномашинобудівні нормативи регламентів керуючих параметрів процесу експлуатації інструментів на важких верстатах, що забезпечують необхідний рівень його якості.

Реалізація наукових положень і методів роботи використані для підвищення ефективності процесу експлуатації різального інструменту на важких верстатах при рішенні таких практичних задач: розроблені і впроваджені методики вибору конструкції інструменту й оцінки якості процесу експлуатації інструменту, застосування яких на заводі важкого машинобудування дозволило підвищити продуктивність обробки деталей і знизити видаток інструментальних матеріалів, що дало фактичний річний економічний ефект 840 тис. грн. ;

розроблені і впроваджені комплексні нормувальні карти для важких токарних, лоботокарних, вальцетокарних та карусельних верстатів, призначені для вибору регламентів експлуатації інструментів для конкретної моделі верстатів, що випускаються верстатобудівним заводом. Їх застосування при постачанні нових верстатів споживачу дозволяє підвищити конкурентноздатність верстатів та одержати фактичний річний економічний ефект 240 тис. грн. у розрахунку на один верстат. Створені і впроваджені на заводах України загальномашинобудівні нормативи різання для інструментів важких токарних, лоботокарних, карусельних, повздожньо-стругальних і повздожньо -фрезерних верстатів.

СПИСОК ОСНОВНИХ РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

Клименко Г. П., Коновалов А. Д., Коробкина О. С. Определение рациональных режимов резания и разработка общемашиностроительных нормативов для тяжелых токарных станков// Надежность режущего инструмента.. Сб. статей. – Донецк. – 1984. – С. 93-97.

Клименко Г. П. Гущин И. Ф.