автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.23, диссертация на тему:Научно-методологическое обеспечение стандартизации размерных режущих инструментов

На правах рукописи

БАРАБАНОВА Ирина Александровна

НАУЧНО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СТАНДАРТИЗАЦИИ РАЗМЕРНЫХ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ (НА ПРИМЕРЕ МЕТЧИКОВ)

Специальности: 05.02.23 - Стандартизация управление качеством продукции 05.03.01 - Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Брянск - 2005

Работа выполнена на кафедре «Управление качеством производственных и технических систем» Брянского государственного технического университета

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ ГОРЛЕНКО Олег Александрович

Научный консультант:

доктор технических наук, доцент ХАНДОЖКО Александр Владимирович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ПОНОМАРЕВ Сергей Васильевич

доктор технических наук, профессор ПРОТАСЬЕВ Виктор Борисович

Ведущая организация: ЗАО «УК «Брянский машиностроитель-

ный завод»

Защита состоится 6 сентября 2005 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.021 01 Брянского государственного технического университета по адресу: 241035 г. Брянск, бульвар 50-летия Октября, д. 7, БГТУ, ауд 220

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Брянского государственного технического университета.

Автореферат разослан «/Д> 0 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212 021 01 доктор технических наук, доцент

А. В. Хандожко

тъ

ШУЮ

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Реформа национальной системы стандартизации является неотъемлемой частью работ по созданию в Российской Федерации единой системы технического регулирования и предусматривает пересмотр содержания всего отечественного фонда стандартов. В рамках начавшейся реформы необходимо:

- повысить научно-технический уровень национальных стандартов РФ, так как многие из них морально устарели и не соответствуют современным достижениям науки, техники и технологии;

- гармонизировать положения и требования отечественных стандартов между собой и с международными нормами;

- разработать новый подход к содержанию, оформлению и изложению стандартов для обеспечения их практического удобства при добровольном многократном применении.

Обновление устаревших документов по стандартизации особенно актуально для машиностроения в целом и инструментального производства в частности, где применяется большое количество стандартов, устанавливающих требования к оборудованию, технологической оснастке, контрольно-измерительным приспособлениям, материалам, технологическим режимам и нормам и т.д. От содержания и исполнения положений стандартов зависят качество и конкурентоспособность машиностроительной продукции, поэтому их требования должны периодически пересматриваться.

Недостаточный научно-технический уровень стандартов в производственных условиях зачастую приводит к невозможности гарантированного обеспечения заданной точности обработки. Это определяет объективную необходимость и актуальность разработки нового научно обоснованного подхода к стандартизации размерных режущих инструментов и создания новой версии стандартов для них.

Цель работы. Целью данной диссертации является разработка методологического подхода к стандартизации размерных режущих инструментов по критерию обеспечения качества обрабатываемых изделий, обновление действующих стандартов на инструментальную оснастку для достижения современного научно-технического уровня содержащихся в них требований и практического удобства использования документов.

Для достижения поставленной цели решены следующие научно-методические и прикладные задачи исследований:

1. Разработана общая методология стандартизации размерных режущих инструментов, а также рациональная по составу и содержанию система стандартов на них.

2. Создана научная концепция стандартизации допусков и исполнительных размеров размерных режущих инструментов по критерию обеспечения точности обрабатываемых изделий с учетом специфических особенностей их

применения на примере метчиков.

3. Разработаны научно-методологическое обеспечение стандартизации точности размерных режущих инструментов - метчиков, а также научно обоснованная методика расчета допусков и исполнительных размеров метчиков машинно-ручных для метрической резьбы по критерию обеспечения точности обрабатываемых резьб.

4. Проведено экспериментальное исследование параметров точности серийно выпускаемых метчиков с целью установления законов распределения погрешностей изготовления их основных исполнительных размеров и влияния этих погрешностей на точность обрабатываемых резьб.

5. Экспериментально проверена новая, предложенная в работе методика расчета допусков и исполнительных размеров метчиков в лабораторных и производственных условиях.

6. Разработаны проекты новых стандартов на метчики машинно-ручные для метрической резьбы.

Методы и средства исследований. Теоретические исследования по созданию новой методологии построения системы стандартов на размерные режущие инструменты базируются на научно-методических основах стандартизации и управления качеством продукции.

Теоретические исследования обеспечения точности обработки размерными режущими инструментами основываются на научных нормах взаимозаменяемости и положениях технологии обработки металлорежущими инструментами.

Экспериментальные исследования параметров точности метчиков базируются на теоретических и прикладных положениях метрологии, технических измерений, теории вероятностей и математической статистики.

Основные положения, выносимые автором на защиту:

1. Методологический подход к систематизации стандартов на размерные режущие инструменты и формированию содержания стандартов приобретателя и изготовителя.

2. Методологический комплексный подход к стандартизации допусков и исполнительных размеров размерных режущих инструментов на примере метчиков машинно-ручных для метрической резьбы

3. Научно обоснованная методика расчета допусков и исполнительных размеров метчиков машинно-ручных для метрической резьбы по критерию обеспечения точности обрабатываемых резьб.

4. Проекты новых стандартов на размерные режущие инструменты - метчики: стандарта приобретателя «Метчики машинно-ручные для метрической резьбы. Основные параметры и технические характеристики» и стандарта изготовителя «Метчики машинно-ручные для метрической резьбы Технические условия», устанавливающие современные научно обоснованные оптимальные положения и требования к изготовлению и применению метчиков и предназначенные для добровольного применения в качестве национальных стандартов или стандартов организаций на территории Российской Федерации.

Научная новизна работы заключается:

- в создании методологического подхода к систематизации стандартов на размерные режущие инструменты и разработке рациональных по содержанию и удобных для практического использования проектов новых стандартов на метчики машинно-ручные для метрической резьбы, устанавливающих современные научно обоснованные оптимальные положения и требования к их изготовлению и применению;

- разработке методологического подхода к расчету допусков и исполнительных размеров размерных режущих инструментов по критерию обеспечения точности обрабатываемых изделий и создании на его основе новой научно обоснованной методики расчета допусков и исполнительных размеров метчиков машинно-ручных для метрической резьбы.

Достоверность и обоснованность научных исследований подтверждаются экспериментальными данными и широкой апробацией на практике и среди научной общественности.

Практическая значимость работы заключается:

- В разработке новой научно обоснованной методики расчета допусков и исполнительных размеров размерных режущих инструментов на примере метчиков.

- Создании проектов новых стандартов: приобретателя «Метчики машинно-ручные для метрической резьбы. Основные параметры и технические характеристики» и изготовителя «Метчики машинно-ручные для метрической резьбы. Технические условия». Принятие и внедрение предложенных проектов в качестве национальных стандартов РФ или стандартов организаций повысит качество серийно выпускаемых стандартных метчиков и обеспечит гарантированную точность при машинной обработке ими внутренних резьб.

Результаты исследований внедрены в учебный процесс обучения инженеров в Брянском государственном техническом университете по специальности «Стандартизация и сертификация».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции «Сертификация и управление качеством продукции» (Брянск, 2002 г.); Пятой международной научной школе «Фундаментальные и прикладные проблемы теории точности процессов, машин, приборов и систем» (С-Петербург, 2002 г.); научных конференциях профессорско-преподавательского состава БГТУ (Брянск, 2002-2004 гг.) и др.

В полном объеме диссертация заслушана и одобрена на заседаниях кафедры «Управление качеством производственных и технических систем» и научно-технической секции «Стандартизация и управление качеством продукции» Брянского государственного технического университета.

Публикации. Основные положения работы изложены в 10-ти публикациях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов, заключения, списка использованной литературы, изложенных на 172 страницах, содержит 33 таблицы, 44 рисунка, список литературы из 97 наименований и приложения на 29 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, приведена общая характеристика работы, определены ее научная новизна и практическая значимость, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе дан обзор современных проблем национальной стандартизации вообще и в машиностроении в частности; выявлены и обоснованы недостатки действующей системы видов стандартов; освещены основные научно-технические положения стандартизации допусков и исполнительных размеров размерных режущих инструментов; на примере метчиков проведен исторический обзор и анализ содержания стандартов, в разное время регламентирующих требования к точности размерных инструментов; сформулированы цель и задачи исследований.

В результате анализа современного состояния проблем стандартизации в машиностроении на примере системы стандартов на размерные режущие инструменты сделаны следующие выводы:

1. Одним из путей обеспечения качества машиностроительной продукции является повышение научно-технического уровня стандартов, устанавливающих требования к оборудованию, технологической оснастке, контрольно-измерительным приспособлениям, материалам, технологическим режимам и нормам и т.д.

2. Существующая в настоящее время система видов стандартов на размерный режущий инструмент имеет ряд недостатков. Количество видов стандартов в данной системе чрезмерно велико, содержание документов отдельных видов неоднозначно, при этом требования к одному объекту содержатся сразу в нескольких стандартах и т.п. Все это затрудняет доступность, понимание и практическое применение документов по стандартизации. Для рационализации данной системы, обеспечения удобства практического использования и повышения потребительского спроса на документы по стандартизации необходимо создание нового методологического подхода, позволяющего разрабатывать стандарты, максимально удобные для практического применения и устанавливающие оптимальные требования к объекту стандартизации на стадиях его производства и потребления.

3. Пересмотр и обновление устаревших документов по стандартизации особенно актуальны для машиностроения в целом и инструментального производства в частности, так как научно-технический уровень положений стандартов на размерный режущий инструмент напрямую влияет на качество и эксплуатационные показатели машиностроительной продукции. В настоящее время содержание многих действующих стандартов, применяемых в машиностроении, не соответствует современным достижениям науки, техники и технологии. Это подтверждает анализ содержания комплекта стандартов, регламентирующих требования к одним из самых ответственных и сложных как в производстве, так и в эксплуатации размерным режущим инструментам -метчикам.

4. Проблема обеспечения точности обработки при расчете допусков и исполнительных размеров для всех размерных режущих инструментов является актуальной. В наибольшей степени она касается сложных высокоточных инструментов, таких как метчики, имеющих пять исполнительных размеров.

Анализ существующих методик расчета допусков и исполнительных размеров резьбообразующих инструментов подтвердил, что комплексный подход к обеспечению точности обработки метчиками, учитывающий влияние всех особенностей формирования резьб, в настоящее время отсутствует, что затрудняет решение вопросов по их стандартизации.

5. В настоящее время требования к метчиками регламентированы ГОСТ 3266-81 «Метчики машинно-ручные. Конструкция и размеры»; ГОСТ 16925-93 «Метчики. Допуски на резьбу»; ГОСТ 17039-71 «Метчики. Исполнительные размеры»; ГОСТ 3449-84 «Метчики. Технические условия». При разработке данных документов не учтен ряд важных технологических особенностей резьбоформирования метчиками, требования стандартов не согласованны между собой, не отвечают современному уровню производства и требуют пересмотра. Введенный методом прямого применения международного стандарта ГОСТ 16925-93 не имеет научного обоснования содержащихся в нем положений, противоречит другим документам, что затрудняет его использование на практике.

Таким образом, в настоящее время назрела объективная необходимость разработки научно-методологического подхода к стандартизации размерных режущих инструментов по критерию обеспечения качества обрабатываемых изделий и обновления действующих инструментальных стандартов для достижения современного научно-технического уровня содержащихся в них требований и практического удобства использования документов.

Во второй главе определен объект исследований и разработано методическое обеспечение проведения теоретических и экспериментальных исследований.

Третья глава посвящена разработке методологического подхода к стандартизации размерных режущих инструментов (на примере метчиков). Предложена новая рациональная по составу и содержанию документов система стандартов, включающая два основных вида документов: «стандарт приобретателя» и «стандарт изготовителя»; сформулированы общие требования к построению и содержанию стандартов данных видов. На примере метчиков разработаны проекты новых стандартов на размерные инструменты: стандарта приобретателя «Метчики машинно-ручные для метрической резьбы. Основные параметры и технические характеристики» и стандарта изготовителя «Метчики машинно-ручные для метрической резьбы. Технические условия», устанавливающие современные научно обоснованные оптимальные положения и требования к изготовлению и применению метчиков и предназначенные для добровольного применения в качестве национальных стандартов или стандартов организаций на территории РФ.

Для обеспечения практического удобства использования документы по стандартизации целесообразно разрабатывать двух основных видов: «стандарт

приобретателя», регламентирующий минимальные оптимальные требования к потребительским свойствам и техническим характеристикам объекта, и «стандарт изготовителя», устанавливающий требования к его изготовлению.

К основным потребительским характеристикам размерного режущего инструмента в общем случае относятся:

- показатели назначения, характеризующие способность объекта выполнять его основные функции (предназначение) при заданных условиях - параметры точности инструмента, определяющие точность обрабатываемого размера;

- конструктивные требования, определяющие конкретные конструктивные решения, обеспечивающие наиболее эффективное выполнение объектом его функций: номинальный, габаритные и присоединительные размеры инструментов, типы и конструктивные исполнения.

Кроме того, потребителю необходимо знать условия и правила хранения и транспортирования, эксплуатации, технического обслуживания, ремонта и утилизации объекта стандартизации, соблюдение которых обязательно для сохранения его заявленных потребительских свойств.

Таким образом, стандарт приобретателя включает минимальные оптимальные требования к объекту стандартизации, обеспечение которых гарантирует безопасность и высокое качество его использования в соответствии с назначением.

Стандарт изготовителя, в свою очередь, основываясь на требованиях стандарта приобретателя, содержит основные положения и требования по изготовлению объекта стандартизации с заданными потребительскими свойствами. Для размерных режущих инструментов в таком документе регламентируются:

1) классификация, основные параметры и размеры;

2) технические требования к изготовлению, куда входят технические требования к самому объекту, а также к материалам и комплектующим изделиям; технологическому оборудованию, приспособлениям, инструменту; общие требования к организации и осуществлению технологических процессов и др.;

3) требования к маркировке, упаковке, транспортированию и хранению;

4) правила приемки, устанавливающие порядок проверки инструмента на соответствие установленным требованиям с указанием видов испытаний (приемосдаточные, периодические, типовые, квалификационные и др.) и нормативной документации;

5) требования к методам контроля (испытаний, анализа, измерений), в том числе условиям, средствам контроля, порядку подготовки и проведения контроля, правилам обработки и оформления результатов, а также точности метода контроля.

Таким образом, стандарт изготовителя включает минимальные оптимальные по составу и содержанию технические и технологические требования к объекту стандартизации на стадии его изготовления.

Основные положения стандартов приобретателя и изготовителя для размерных режущих инструментов сформированы на основе общей схемы (рис.1).

Рис. 1. Структурная схема формирования стандартов на размерные режущие

инструменты

Параметры размерного режущего инструмента подразделяются на три категории: конструктивные; параметры точности и технические условия. Методическое обеспечение выбора и расчета конструктивных размеров инструментов, а также назначения параметров технических условий с научной точки зрения исследовано достаточно полно, подтверждено практически и успешно применяется при разработке стандартов. Методическое обеспечение стандартизации допусков и исполнительных размеров требует дополнительного научно-методологического исследования для каждого конкретного вида размерного инструмента с учетом специфики его применения и изготовления.

Новая методология построения системы стандартов на размерные режущие инструменты практически реализована на примере стандартизации метчиков машинно-ручных для метрической резьбы.

Взамен устаревших действующих стандартов на метчики на основе нового методологического подхода к стандартизации размерных инструментов разработаны проекты новых документов: стандарта приобретателя «Метчики машинно-ручные. Основные параметры и технические характеристики» и стандарта изготовителя «Метчики машинно-ручные. Технические условия», включающие минимально необходимые требования по изготовлению и применению метчиков машинно-ручных, предназначенных для формирования метрической резьбы (рис.2).

Комплект стандартов на метчики машинно-ручные

1 г V

Стандарт приобретателя «Метчики машинно-ручные. Основные параметры и технические характеристики» Стандарт изготовителя «Метчики машинно-ручные. Технические условия»

1. Основные потребительские характеристики метчиков: -типы, габаритные и присоединительные размеры; - классы точности и рекомендации по их применению; - работоспособность и безотказность; - размерная, геометрическая и технологическая совместимость и взаимозаменяемость. 2. Условия эксплуатации, хранения и транспортирования метчиков —► 1 Конструктивные размеры метчиков. 2. Технические требования: исполнительные размеры метчиков; параметры шероховатости поверхностей инструмента; отклонения формы и расположения; параметры твердости метчиков (рабочей части и хвостовиков); технологические требования по изготовлению метчиков. 3. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение метчиков. 4. Правила приемки. 5. Методы контроля и испытаний метчиков

Рис. 2. Содержание стандартов на метчики машинно-ручные для метрической резьбы

Научно-технические положения и требования новых стандартов на метчики машинно-ручные формировались на основе комплексного методологического научно обоснованного и экспериментально подтвержденного подхода к обеспечению точности обработки внутренних резьб, описанного в гл. 4-5 данной работы с учетом актуальных положений действующих ГОСТов.

Проект стандарта приобретателя «Метчики машинно-ручные. Основные параметры и технические характеристики» распространяется на машинно-ручные метчики для формирования метрической резьбы по ГОСТ 24705-81 «Резьба метрическая. Основные размеры» и устанавливает требования к основным потребительским свойствам метчиков' типы, номинальный, габаритные и присоединительные размеры инструментов, классы точности и рекомендации по их применению, а также условия эксплуатации, хранения и транспортирования.

Проект стандарта изготовителя «Метчики машинно-ручные. Технические условия» распространяется на машинно-ручные метчики для формирования метрической резьбы по ГОСТ 24705-81 «Резьба метрическая. Основные размеры», устанавливает конструктивные размеры метчиков и технические требования к их изготовлению: исполнительные размеры метчиков, параметры точности рабочих поверхностей (шероховатости, отклонений формы и расположения), параметры твердости, работоспособности и безотказности метчиков, а также требования к маркировке, упаковке, транспортированию и хранению, правила приемки, методы контроля и испытаний точностных и геометрических параметров метчиков, их работоспособности и безотказности.

Новый комплект стандартов на метчики машинно-ручные рекомендуется к внедрению на территории Российской Федерации взамен действующих морально устаревших государственных стандартов: ГОСТ 3266-81 «Метчики машинно-ручные. Конструкция и размеры», ГОСТ 3449-84 «Метчики. Технические условия», ГОСТ 16925-93 «Метчики. Допуски на резьбу» и ГОСТ 17039-71 «Метчики. Исполнительные размеры» в статусе национальных стандартов или стандартов организаций. Применение новой версии стандартов позволит повысить качество серийно выпускаемых метчиков, а следовательно, и качество резьбовых соединений, получаемых с их помощью.

Новая методология построения системы стандартов на размерные режущие инструменты представлена на примере метчиков машинно-ручных. Содержание стандартов приобретателя и изготовителя на другие размерные инструменты формируется аналогичным образом. Положения и требования новых документов должны быть научно обоснованы, а их практическое использование должно обеспечивать эффективное применение и изготовление инструментов.

Четвертая глава посвящена разработке научно-методологического обеспечения стандартизации допусков и исполнительных размеров размерных режущих инструментов и его практической реализации на примере метчиков.

Для достижения современного научно-технического уровня положений стандартов на размерные режущие инструменты на примере метчиков сформулирован комплексный методологический подход к обеспечению точности внутренних резьб, учитывающий все особенности обработки этими инструментами; разработана теоретическая модель процесса формирования метрических резьб метчиками (рис.3); проведено экспериментальное исследование параметров точности серийно выпускаемых резьбообразующих инструментов и предложен методологический подход к определению суммарной погрешности обработки метчиками; создана и автоматизирована новая научно обоснованная ме-

тодика расчета допусков и исполнительных размеров метчиков машинно-ручных для метрической резьбы по критерию обеспечения точности обрабатываемых резьб.

б)

Рис.3. Теоретическая модель процесса формирования резьб метчиками со шлифованным профилем резьбы: а - при работе самозатягиванием (ЯтФ);

б - при осуществлении принудительной подачи инструмента (8=Р), 1 - деталь; 2 - метчик; 3 - резьбовой калибр Р-НЕ; 4 - резьбовой калибр Р-ПР; ^2опр ~~ приведенный средний диаметр метчика; ТРос - разбивка резьбы в отверстии под действием осевых вил при 8*Р; тРс - разбивка резьбы в отверстии от погрешностей технологической системы

Исполнительные размеры метчиков определяются исходя из величины поля допуска на средний диаметр нарезаемого отверстия Т02, возможности

осуществления контроля качества изготовления этого отверстия резьбовыми калибрами Р-ПР и Р-НЕ (ХеБ^пр; и е^нк; ~ 0), с учетом запаса поля допуска на износ инструмента Ти и влияния разбивки от различных факторов в зависимости от способа подачи метчика при обработке.

Допуск на изготовление среднего диаметра резьбы метчика рассчитывается в виде суммарного допуска приведенного среднего диаметра ХТн , со-

2оПр

стоящего из собственно среднего диаметра метчика т^ и диаметральных компенсаций погрешностей угла профиля ^ и шага его резьбы ГРо, по формуле:

^2о11р = Т02-ТРс-Ти, (О

где То2 - поле допуска нарезаемого резьбового отверстия 02 Трс - разбивка под действием факторов технологической системы, величина которой рекомендуется для всех режущих инструментов равной 0,ЗЗТО2; Ти ~~ допуск на размерный износ по профилю инструмента, минимальное значение которого назначается исходя из условия обеспечения свинчиваемости нарезаемой резьбы с калибром Р-ПР Ти ^ Ее8(Пр) •

Учтено влияние погрешностей изготовления угла профиля Да0 и шага др0 резьбы метчика на точность обрабатываемых резьб, первая из которых, т. е. Да0, при обработке приводит к уменьшению приведенного среднего диаметра нарезаемого резьбового отверстия 02пр > а вторая, наоборот, - к увеличению 02пр, причем не равномерно, а в виде конусности с максимальным значением разбивки на первых от входа инструмента витках резьбового отверстия.

Значение диаметральной компенсации погрешности шага резьбы метчика ГР для метрической резьбы определяется по формуле

1"р0 = 3,464ДР0. (2)

Теоретическая зависимость (2) отлична от общепринятой для резьб, приведенной в литературе и полученной в свое время профессором А.И Якушевым формулы - Гр = 1,732ДРп, где ДРП - абсолютная величина накопленной или местной погрешности шага. В данном случае величина Г Ро в два раза больше. Отличие объясняется особенностями метода формирования резьб метчиками, при котором погрешность шага инструмента ДР0 влияет на обрабатываемую резьбу в виде конусности и не распространяется на другие методы обработки, для которых характерно равномерное распределение накопленной погрешности шага по всей длине обрабатываемого отверстия

При работе метчиками, наряду с разбивкой под действием факторов технологической системы Трс. неизбежной при обработке любым режущим инст-

рументом, появляется разбивка от несбалансированности осевых сил резания Трос, величина которой зависит от способа подачи инструмента: самозатягиванием, когда осевое перемещение обеспечивается за счет самой резьбы метчика (Б^Р), или принудительной подачей инструмента, равной шагу нарезаемой резьбы (Б=Р).

При Б^Р на всей длине нарезаемого отверстия из-за разницы подачи Б и шага резьбы Р и, как следствие, влияния осевой силы рос разбивка Тр0с> как показали исследования, составляет до 20% допуска на средний диаметр нарезаемой резьбы, т.е. Тр0с~ 0>2ТС2- На первых двух-трех витках, когда ведущие

калибрующие зубья метчика еще не участвуют в работе, величина разбивки достигает своего максимального значения Тр0Стах, так как в момент врезания

первых режущих зубьев заборного конуса несбалансированные осевые силы, разные по величине для каждого режущего зуба метчика, стараются максимально «вытолкнуть» инструмент из отверстия, что приводит к образованию на одной стороне профиля так называемой «лесенки», а на другой - большому подрезу по всей высоте профиля. При дальнейшем прохождении калибрующих зубьев метчика по уже сформированным виткам устанавливается относительное постоянство действия рос по всей длине резьбового отверстия.

Таким образом, влияние осевых сил резания рос учтено в виде разбивки Трос п0 всей длине нарезаемого резьбового отверстия, величина которой учитывается при расчете приведенного среднего диаметра метчика <120пр > а также в

виде дополнительной конусности первых витков резьбового отверстия, которая должна быть скомпенсирована допуском на разбивку Трс- Причем при в^Р (рис.За) разбивка Трос перекрывается обратным влиянием погрешности угла профиля резьбы метчика Ла0, что позволяет уменьшить средний диаметр резьбы метчика при сохранении необходимого допуска на износ Ти •

При 8=Р соответствие шага и подачи позволяет практически устранить влияние осевых сил резания в виде разбивки Тр0с- Однако разбивка от погрешности шага метчика в этом случае сохраняется, вызывая конусность резьбы по всей длине (рис.Зб).

Метчики четвертого класса точности с нешлифованным профилем резьбы не могут быть использованы для машинной обработки. Отсутствие разбивки от факторов технологической системы Трс восполняется разбивкой в виде конусности из-за неравномерности усилий рабочего в радиальном направлении Кроме того, в этом случае остается разбивка первых от входа инструмента витков нарезаемого отверстия из-за подреза под действием несбалансированных осевых сил Р0С, что должно быть учтено при расчете исполнительных размеров метчиков.

Погрешность изготовления резьбовой части метчиков при расчете по теоретико-вероятностному методу определяется в виде суммарной погрешности приведенного среднего диаметра резьбы метчика'

I Дё2опр = р^1Дё|0+Х.2ДР2 + ХзДа2 ^ 1Та2опр, где Ad20 - погрешность изготовления собственно среднего диаметра резьбы метчика; ДР0- погрешность шага резьбы метчика; д«0- погрешность угла профиля метчика; Хь Х2, ^з - коэффициенты, характеризующие законы распределения элементарных погрешностей.

В результате экспериментальных исследований получено, что элементарные погрешности, входящие в У Дс120|111 подчиняются следующим законам распределения вероятностей: Д(12о - нормальному закону Гаусса = 1/9); др0 -закону равной вероятности (А.2 = '/3); Дао ~ закону Симпсона (Аз = 1 / 6), т. е.

I Дс12опр = < 1Та2опр, (3)

а доли элементарных погрешностей, входящих в ХЛс12опр, подчиняются следующему соотношению:

Д<12о:Да0:ДР0 = 1,58:1:0,71. (5)

Так как основным условием обработки является соответствие погрешности изготовления и установленного допуска на эту погрешность, выражение (5) можно представить в следующем виде:

Та2ЛаЛро = Ь58:1:0,71, где ТЛ2о - допуск на изготовление собственно среднего диаметра метчика; Гао, f Ро - диаметральные компенсации погрешностей угла профиля и шага резьбы метчика, входящие в суммарный допуск приведенного среднего диаметра резьбы метчика ХТн,

2°пр

Теоретическая модель процесса резьбоформирования (рис.3), а также методологический подход к определению суммарной погрешности обработки метчиками положены в основу новой методики расчета допусков и исполнительных размеров метчиков машинно-ручных для получения метрических резьб с зазором по ГОСТ 16093-81 «Резьба метрическая. Допуски. Посадки с зазором», которая включает (рис.4)-

1. Определение допуска приведенного среднего диаметра резьбы метчика ХТ(]2|1 , состоящего из допуска собственно среднего диаметра метчика ТЛ2о и

диаметральных компенсаций погрешностей угла профиля ^ и шага резьбы Гро, в общем случае по формуле:

1ТЧ20ПР = Т02-Тр-Т„, (7)

где Т02 - допуск среднего диаметра нарезаемой резьбы; Тр - запас поля допуска на предполагаемую разбивку, Ти ~ запас поля допуска на размерный износ инструмента.

7Н 6Н 5Н 4Н

Класс 3

Класс 4

№

Гайка

Класс 1

Класс 2

Метчик

Класс 1А (5=Р)

ее

ей

а Н го п

и 0 J а с о г, •о н

т вда>

т N

е1

ге5 ей.

г, »0

Т(12о

хо

е

X

Н

Е ?

—.

Н Л II -О

а Н

РО

"I о

Тек

а Н

С|

го о

еБ

а Н т

(О

о

II

та.

о Н го п

еБ

Т<12,

н

ГО

о

Рис. 4. Схема расположения полей допусков на исполнительные размеры метчиков классов точности 1,1А, 2,3,4

В зависимости от класса точности метчика формула (7) примет вид:

а) для метчиков классов точности 1, 1 А:

^ Т<)2опр = Тс>2 " 0'ЗЗТО2 ~ ^ е!5(ПР);

б) для метчиков классов точности 2, 3:

1Т*2опр = Т02-°'66Т02>

в) для метчиков класса точности 4:

1т

<12,

Опр

= то2-0,ззто2-0,зто2(5).

2. Вычисление допуска среднего диаметра резьбы метчика Т^о и диа" метральных компенсаций погрешностей шага Гро и угла профиля {(1о резьбы метчика:

а) для шлифованных метчиков классов 1, 1 А, 2, 3 из соотношения Т<.2о^аЛр„ = 1,58:1:0,71

по формулам

1Т,

а2оп 3,29

ГРо = 0,711-о

Та2о = и58Г(

а0'

б) для нешлифованных метчиков класса 4 по формулам

_ £Td2onp~Td2o

Td2o ~ d2omax(3™)~ °2 °'3TD2(5)' fPo-fao_ '

соответственно.

3. Определение предельных отклонений половины угла профиля ± д?° и

2

шага ±ДР0 по формулам:

а) для шлифованных метчиков классов 1, 1А, 2, 3:

± = arcctgj^ctg^l - ^l,539598f ао х i (Г3 j j - ^,

б) для нешлифованных метчиков класса 4:

±Aa0=J«o_ +др -ÍPo_ 2 0,36Р' -ДРо 1,732

соответственно.

4. Вычисление предельных значений среднего диаметра резьбы метчика по формулам:

а) для метчиков классов точности 1, 2, 3:

d2cw = D2 + ESD2 - ТРс - f р0 - f a0.

d2om,n = d2omax ~ Td2o '

б) для метчиков класса точности 1А:

d2omax = °2 + ESD2 - Tpc " f p0 .

d2omm = d20max ~ Td2o'

в) для метчиков 4-го класса точности:

^2отах(4кл ) ~ ^2отах(Зкл )'

d20mm = d2omax~Td2o' Предложенная методика расчета допусков и исполнительных размеров метчиков по критерию обеспечения точности обрабатываемых резьб положена в основу разработки нового стандарта, регламентирующего исполнительные размеры метчиков. Для автоматизации расчета разработано программное обеспечение в среде Borland С++ Builder 5.0, позволяющее определять исполнительные размеры метчиков в зависимости от заданных параметров обрабатываемой резьбы.

В пятой главе описана экспериментальная проверка предложенной в работе методики расчета допусков и исполнительных размеров метчиков в лабораторных и производственных условиях, результаты которой подтвердили, что: 1) действие разбивки при расчетах исполнительных размеров метчиков должно быть учтено в виде максимально возможного запаса допуска У Тр, значение которого определяется по формуле Y. Тр = Трос + fp0 + Трс;

2) суммарная погрешность разбивки от осевых сил на всей длине отверстия составляет до 20% допуска на средний диаметр нарезаемой резьбы, т.е. Трос ~ 0,2ТО2 как при машинном, так и при ручном способе обработки;

3) разбивка среднего диаметра резьбового отверстия от действия погрешности шага резьбы метчика fр проявляется в виде конусности по всей длине

нарезаемой резьбы с максимальной величиной на первых витках от входа инструмента независимо от способа обработки;

4) действие разбивки максимально сказывается на первых от входа инструмента витках резьбового отверстия;

5) формула (2) для расчета диаметральной компенсации погрешности шага резьбы метчика справедлива для всех шлифованных метчиков.

В шестой главе представлено экономическое обоснование целесообразности повышения качества изготовления серийно выпускаемых стандартных метчиков путем внедрения новой версии стандартов. Рассчитан экономический эффект в сфере потребления (для ЗАО «УК «Брянский машиностроительный завод») от использования в производстве метчиков, изготовленных по новым требованиям, и в сфере производства - от повышения конкурентоспособности размерных инструментов при внедрении на специализированном предприятии по производству инструментальной оснастки новой версии стандартов на метчики.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ:

1. Разработан научно обоснованный методологический подход к стандартизации размерных режущих инструментов на примере метчиков, позволяющий обновить устаревшие стандарты в области инструментального производства, положения и требования которых определяют качество обрабатываемых изделий машиностроения.

2. Предложена новая рациональная по составу и содержанию документов система стандартов, включающая два основных вида документов: «стандарт приобретателя» и «стандарт изготовителя». Сформулированы общие требования к построению и содержанию стандартов данных видов. Внедрение данной системы в практику стандартизации для размерных инструментов и продукции вообще обеспечит удобство стандартов для практического применения и их бо'льшую привлекательность для потребителей.

3. Для обеспечения современного научно-технического уровня положений стандартов на размерные инструменты на примере метчиков:

- предложен комплексный методологический подход к обеспечению точности внутренних резьб, учитывающий все особенности обработки метчиками (приведенный средний диаметр резьбы метчика ё20пр > разбивку по действием

факторов технологической системы Трс, осевых сил резания Тр0с и погрешности шага резьбы метчика в виде конусности, способ подачи инструмента при обработке и погрешности изготовления резьбовых калибров);

- проведено экспериментальное исследование параметров точности серийно выпускаемых метчиков и установлено, что погрешность изготовления собственно среднего диаметра резьбы метчика ДсЬ0 подчиняется нормальному

закону Гаусса, погрешность шага резьбы метчика др0 - закону равной вероятности, погрешность угла профиля метчика Да0 - закону Симпсона;

- сформулирован методологический подход к определению суммарной погрешности обработки метчиками, по которому погрешность изготовления резьбовой части метчика определяется в виде суммарной погрешности приведенного среднего диаметра его резьбы £д<120пр по формуле (3), включающей

погрешности да2о, ЛР0 и Да0;

- создана новая научно обоснованная методика расчета допусков и исполнительных размеров метчиков машинно-ручных для метрической резьбы по критерию обеспечения точности обрабатываемых резьб с соответствующим алгоритмическим и программным обеспечением.

4. Разработаны проекты новых стандартов: стандарта приобретателя «Метчики машинно-ручные для метрической резьбы. Основные параметры и технические характеристики» и стандарта изготовителя «Метчики машинно-ручные для метрической резьбы. Технические условия», устанавливающие современные научно обоснованные оптимальные положения и требования к изготовлению и применению метчиков и предназначенные для добровольного применения в качестве национальных стандартов или стандартов организаций на территории РФ. Принятие и внедрение предложенных проектов в качестве национальных стандартов РФ или стандартов организаций повысит качество серийно выпускаемых стандартных метчиков и обеспечит гарантированную точность при машинной обработке ими внутренних резьб.

5. Предложенный подход к стандартизации размерных инструментов, включающий новую методологию построения системы стандартов и методологический комплексный подход к расчету допусков и исполнительных размеров инструментов по критерию обеспечения точности обработки аналогичным образом, должен быть применен также при обновлении стандартов на другие размерные инструменты с учетом специфических особенностей их использования. Положения и требования новых стандартов должны быть научно обоснованы, а их практическое использование должно обеспечивать эффективное изготовление и применение размерных режущих инструментов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В РАБОТАХ:

1. Горленко О.А , Стешкова И.А.* Методологический подход к разработке стандартов на резьбообразующие инструменты // Сертификация и управление качеством продукции: Тез. докл. междунар. научн.-техн. конф. (21-23 мая 2002 г., г. Брянск).- Брянск- БГТУ, 2002.- С.76-78.

2. Горленко О А., Стешкова И.А Обеспечение точности резьбовых соединений // Труды Пятой международной научной школы «Фундаментальные и

114 4 2 4

прикладные проблемы теории точности процессов, машин, приборов и систем» Коллектив авторов - С-Петербург. СПб.-

3 Стешкова И.А. Новый подход к разр инструмент // Тез. докл. 56-й науч. конф. npoij става - Брянск, 2002 -С.247-249

4. Стешкова И.А. Повышение качества ] Дорожно-транспортный комплекс, экономика тектура: Материалы Междунар. науч.-иракт Изд-во СибАДИ, 2003.-Кн. 3.-С.167-168.

5. Стешкова И.А. Особенности разрабо Управление качеством образования, продукц риалы межре1 иональной науч.-практ. конф., 3-4 июля 2003 г.- Бийск, 2003. С.49-54.

6. Стешкова И.А. Новый подход к разработке технологических стандартов. Метрология, стандартизация, сертификация и управление качеством продукции: Материалы школы-семинара молодых ученых, 22-27 сент. 2003 г -Тамбов, 2003.-С. 171-173.

7. Стешкова И.А. Влияние исполнительных размеров резьбообразующих инструментов на точность обрабатываемых резьб // Известия ТулГУ. Сер. Машиностроение. Вып.2. Инструментальные системы - прошлое, настоящее, будущее: Труды Междунар науч.-техн. конф., посвященной 100-летию со дня рождения С.С. Петрухина, 1-3 окт. 2003 г.-Тула, 2003.-С. 184-187

8. Стешкова И.А Повышение качества резьбовых соединений Технологическое управление качеством поверхности деталей машин: Материалы Междунар. науч. конф., 11-13 ноябр. 2003 г. - Киев, 2003.-СД76-179.

9. Стешкова И.А. Современные проблемы разработки и применения технологических стандартов. - М.: Изд-во «Научно-техническое предприятие «Вираж-центр» // Машиностроитель.- 2004 - №2,- С.51 -53.

10. Стешкова И.А. Методологический подход к назначению исполнительных размеров резьбообразующих инструментов - метчиков - М.: Машиностроение // Справочник. Инженерный журнал.- 2004- №6,- С.37-41

*Примечание. Фамилия автора Стешкова изменена на фамилию Барабанова в связи с заключением брака 18.02.05.

РНБ Русский фонд

2006-4 8949

Барабанова Ирина Александровна Автореферат диссертации Научно-методологическое обеспечение стандартизации размерных режущих инструментов (на примере метчиков)

Подписано в печать 27 06.05. Формат 60x84 1/16 Печать офсетная Бумага офсетная Печ л. 1 Уч.-изд. л 1 Тираж ] 00 зкз. Заказ 83

Отпечатано в типографии ООО «Рекламное агентство «Точка», 241020, г Брянск, ул им Дзержинского, 51, гел/факс 63-55-37

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ СТАНДАРТИЗАЦИИ РАЗМЕРНЫХ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Современные проблемы действующей системы стандартизации Российской Федерации.

1.2. Научно-технические основы стандартизации размерных режущих инструментов.

1.2.1. Влияние параметров размерных режущих инструментов на качество обрабатываемых изделий.

1.2.2. Общие принципы обеспечения точности резьбовых соединений.

1.2.3. Влияние точности метчиков на качество резьбовых соединений.

1.3. Анализ стандартов, регламентирующих точность размерных режущих инструментов - метчиков.

1.3.1. Развитие системы стандартизации метчиков.

1.3.2. Анализ требований действующих стандартов, регламентирующих точность метчиков.

1.4. Выводы к главе

1.5. Постановка целей и задач исследований.

ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Объект исследований.

2.2. Методическое обеспечение разработки методологии построения системы стандартов на размерные режущие инструменты.

2.3. Методическое обеспечение расчета допусков и исполнительных размеров размерных режущих инструментов.

2.4. Методическое обеспечение экспериментального исследования параметров точности метчиков.

2.4.1. Методика выполнения измерений среднего диаметра резьбы метчиков на приборе типа РМ.

2.4.2. Методика выполнения измерений шага и угла профиля резьбы метчиков на микроскопе инструментальном.

2.4.3. Методика определения закона распределения случайной величины.

2.5. Структурная схема проведения исследований.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИЧЕСКОГО ПОДХОДА К СТАНДАРТИЗАЦИИ РАЗМЕРНЫХ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ (НА ПРИМЕРЕ МЕТЧИКОВ).

3.1. Методология разработки стандартов на размерные режущие инструменты.

3.2. Разработка стандартов на размерные режущие инструменты на примере метчиков.

3.2.1. Разработка проекта стандарта приобретателя «Метчики машинно-ручные для метрической резьбы. Основные параметры и технические характеристики».

3.2.2. Разработка проекта стандарта изготовителя «Метчики машинно-ручные для метрической резьбы. Технические условия»

3.3. Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. НАУЧНО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАСЧЕТА ДОПУСКОВ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ РАЗМЕРНЫХ

РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ (НА ПРИМЕРЕ МЕТЧИКОВ).

4.1. Теоретическая модель процесса формирования точных внутренних резьб метчиками.

4.2. Определение суммарной погрешности обработки резьбообразующими инструментами - метчиками.

4.2.1. Определение закона распределения погрешности среднего диаметра резьбы метчиков.

4.2.2. Определение закона распределения погрешности шага резьбы метчиков.

4.2.3. Определение закона распределения погрешности угла профиля резьбы метчиков.

4.3. Методика расчета допусков и исполнительных размеров метчиков по критерию обеспечения точности обрабатываемых резьб.

4.4. Разработка программного обеспечения расчета допусков и исполнительных размеров метчиков.

4.5. Выводы к главе 4.

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТОЧНОСТИ МЕТЧИКОВ НА ТОЧНОСТЬ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ РЕЗЬБ.

5.1. Технология экспериментального исследования.

5.2. Результаты экспериментального исследования.

5.3. Выводы к главе 5.

ГЛАВА 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА СТАНДАРТНЫХ РАЗМЕРНЫХ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ (НА ПРИМЕРЕ МЕТЧИКОВ).

Реформа национальной системы стандартизации является неотъемлемой частью работ по созданию в Российской Федерации (РФ) единой системы технического регулирования и предусматривает пересмотр содержания всего отечественного фонда стандартов. В рамках начавшейся реформы необходимо:

- повысить научно-технический уровень национальных стандартов РФ, так как многие из них морально устарели и не соответствуют современным достижениям науки, техники и технологии;

- гармонизировать положения и требования отечественных стандартов между собой и с международными нормами;

- разработать новый подход к содержанию, оформлению и изложению стандартов для обеспечения их практического удобства при добровольном многократном применении.

Переход стандартов из категории нормативных в категорию рекомендательных документов изменил их положение по отношению к пользователю. Если раньше любой субъект хозяйственной деятельности на территории РФ был обязан знать и неукоснительно соблюдать требования ГОСТов, то с введением нового законодательства в области технического регулирования государство само заинтересованно в добровольном многократном применении стандартов и формировании потребительского спроса на них. Поэтому сегодня документы по стандартизации должны быть максимально доступны и понятны всем реальным и потенциальным их пользователям, а также удобны для практического применения.

Обновление устаревших документов по стандартизации особенно актуально для машиностроения в целом и инструментального производства в частности, где применяется большое количество стандартов, устанавливающих требования к оборудованию, технологической оснастке, контрольно-измерительным приспособлениям, материалам, технологическим режимам и нормам и т.д. От содержания и исполнения положений стандартов зависят качество и конкурентоспособность машиностроительной продукции, поэтому их требования должны периодически пересматриваться.

Недостаточный научно-технический уровень стандартов в производственных условиях зачастую приводит к невозможности гарантированного обеспечения заданной точности обработки. Это определяет объективную необходимость и актуальность разработки нового научно обоснованного подхода к стандартизации размерных режущих инструментов и создания новой версии стандартов для них.

Цель работы. Целью данной диссертации является разработка методологического подхода к стандартизации размерных режущих инструментов по критерию обеспечения качества обрабатываемых изделий, а также обновление действующих стандартов на инструментальную оснастку для достижения современного научно-технического уровня содержащихся в них требований и практического удобства использования документов.

Для достижения поставленной цели решены следующие научно-методические и прикладные задачи исследований:

1. Разработана общая методология стандартизации размерных режущих инструментов, а также рациональная по составу и содержанию система стандартов на них.

2. Создана научная концепция стандартизации допусков и исполнительных размеров размерных режущих инструментов по критерию обеспечения точности обрабатываемых изделий с учетом специфических особенностей их применения на примере метчиков.

3. Разработаны научно-методологическое обеспечение стандартизации точности размерных режущих инструментов - метчиков, а также научно обоснованная методика расчета допусков и исполнительных размеров метчиков машинно-ручных для метрической резьбы по критерию обеспечения точности обрабатываемых резьб.

4. Проведено экспериментальное исследование параметров точности серийно выпускаемых метчиков с целью установления законов распределения погрешностей изготовления их основных исполнительных размеров и влияния этих погрешностей на точность обрабатываемых резьб.

5. Экспериментально проверена новая, предложенная в работе методика расчета допусков и исполнительных размеров метчиков в лабораторных и производственных условиях.

6. Разработаны проекты новых стандартов на метчики машинно-ручные для метрической резьбы.

Методы и средства исследований. Теоретические исследования по созданию новой методологии построения системы стандартов на размерные режущие инструменты базируются на научно-методических основах стандартизации и управления качеством продукции.

Теоретические исследования обеспечения точности обработки размерными режущими инструментами основываются на научных нормах взаимозаменяемости и положениях технологии обработки металлорежущими инструментами.

Экспериментальные исследования параметров точности метчиков базируются на теоретических и прикладных положениях метрологии, технических измерений, теории вероятностей и математической статистики.

Основные положения, выносимые автором на защиту:

1. Методологический подход к систематизации стандартов на размерные режущие инструменты и формированию содержания стандартов приобретателя и изготовителя.

2. Методологический комплексный подход к стандартизации допусков и исполнительных размеров размерных режущих инструментов на примере метчиков машинно-ручных для метрической резьбы.

3. Научно обоснованная методика расчета допусков и исполнительных размеров метчиков машинно-ручных для метрической резьбы по критерию обеспечения точности обрабатываемых резьб.

4. Проекты новых стандартов на размерные режущие инструменты - метчики: стандарта приобретателя «Метчики машинно-ручные для метрической резьбы. Основные параметры и технические характеристики» и стандарта изготовителя «Метчики машинно-ручные для метрической резьбы. Технические условия», устанавливающие современные научно обоснованные оптимальные поЛ ложения и требования к изготовлению и применению метчиков и предназначенные для добровольного применения в качестве национальных стандартов или стандартов организаций на территории Российской Федерации.

Научная новизна работы заключается:

- в создании методологического подхода к систематизации стандартов на размерные режущие инструменты и разработке рациональных по содержанию и удобных для практического использования проектов новых стандартов на метчики машинно-ручные для метрической резьбы, устанавливающих современ

Ц ные научно обоснованные оптимальные положения и требования к их изготовлению и применению;

- разработке методологического подхода к расчету допусков и исполнительных размеров размерных режущих инструментов по критерию обеспечения точности обрабатываемых изделий и создании на его основе новой научно обоснованной методики расчета допусков и исполнительных размеров метчиков машинно-ручных для метрической резьбы.

Достоверность и обоснованность научных исследований подтверждаются экспериментальными данными и широкой апробацией на практике и среди научной общественности.

Практическая значимость работы заключается:

- В разработке новой научно обоснованной методики расчета допусков и исполнительных размеров размерных режущих инструментов на примере метчиков.

- Создании проектов новых стандартов: приобретателя «Метчики машинно-ручные для метрической резьбы. Основные параметры и технические характеристики» и изготовителя «Метчики машинно-ручные для метрической резьбы. Технические условия». Принятие и внедрение предложенных проектов в качестве национальных стандартов РФ или стандартов организаций повысит качество серийно выпускаемых стандартных метчиков и обеспечит гарантированную точность при машинной обработке ими внутренних резьб.

Результаты исследований внедрены в учебный процесс обучения инженеров в Брянском государственном техническом университете по специальности «Стандартизация и сертификация».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции «Сертификация и управление качеством продукции» (Брянск, 2002 г.); Пятой международной научной школе «Фундаментальные и прикладные проблемы теории точности процессов, машин, приборов и систем» (Санкт-Петербург, 2002 г.); научных конференциях профессорско-преподавательского состава Брянского государственного технического университета (Брянск, 2002-2004 гг.) и др.

В полном объеме диссертация заслушана и одобрена на заседаниях кафедры «Управление качеством производственных и технических систем» и научно-технической секции «Стандартизация и управление качеством продукции» Брянского государственного технического университета.

Публикации. Основные положения работы изложены в 10 публикациях [20-21; 71-78].

Основные результаты исследований

В ОБЛАСТИ СТАНДАРТИЗАЦИИ: s к

Я" 03 м к о к н

Он u а

F et Я

О Н н о

О)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе решена актуальная задача по разработке методологического Ч подхода к стандартизации размерных режущих инструментов. Предложены и практически реализованы на примере метчиков новый методологический подход к построению системы стандартов на размерный инструмент, а также научно обоснованная методология расчета допусков и исполнительных размеров инструментов по критерию обеспечения точности обрабатываемых изделий.

Разработаны проекты новых стандартов: стандарта приобретателя «Метчики машинно-ручные для метрической резьбы. Основные параметры и технические характеристики» и стандарта изготовителя «Метчики машинно-ручные для метрической резьбы. Технические условия», включающие минимально не-^ обходимые современные требования по изготовлению и применению метчиков.

В предложенных проектах устранены недостатки действующих устаревших стандартов, взамен которых они предлагаются (ГОСТ 3266-81 «Метчики машинно-ручные. Конструкция и размеры»; ГОСТ 3449-84 «Метчики. Технические условия»; ГОСТ 16925-93 «Метчики. Допуски на резьбу» и ГОСТ 17039-71 «Метчики. Исполнительные размеры»). Научно-технические положения и требования проектов новых стандартов обоснованы и экспериментально подтверждены, а их принятие в качестве национальных стандартов РФ или стандартов организаций позволит повысить качество серийно выпускаемых метчиков, а следовательно, и точность резьбовых соединений, получаемых с их помощью.

Предложенный методологический подход к стандартизации размерных режущих инструментов аналогичным образом должен быть применен также при обновлении стандартов на другие инструменты с учетом специфических особенностей их использования. При этом прежде всего, целесообразно продолжить пересмотр стандартов на метчики других видов:

- метчики бесстружечные (ГОСТ 18839-73 - ГОСТ 18844-73);

- метчики для обработки нержавеющих и жаропрочных сталей (ГОСТ 17927-72, ГОСТ 17929-72);

- метчики для метрической резьбы с натягом (ГОСТ 11188-82):

- метчики для трубной и дюймовой резьбы (ГОСТ 6357-81, ГОСТ 6211-81);

- метчики для конической резьбы (ГОСТ 6111-52);

- метчики для трапецеидальной резьбы (ГОСТ 9484-81) и др.

Таким образом, для совершенствования инструментального производства и обеспечения качества размерных режущих инструментов научные исследования в данной области должны быть продолжены.

1. Алешин Б.С. Стандартизация и бизнес неразделимы // Стандарты и качество.- 2002 №10 - С. 1-6.

2. Алпеев А.С. Некоторые аспекты теории и качества нормативных документов // Стандарты и качество 2002 - №7,— С.28-32.

3. Андриенко В.Г. Исследование влияния точности резьбы на взаимозаменяемость резьбовых соединений по показателям прочности. Автореф. дисс. на соиск. уч. степени канд. техн. наук. М.: МВТУ, 1975 - 16с.

4. Антология русского качества /Сост. Б.В. Бойцов, Ю.В. Крянев, М.А. Кузнецов; под. ред. Б.В. Бойцова, Ю.В. Крянева -М.: РИА Стандарты и качество, 2000 432с.

5. Артемьев Б.Г., Голубев С.М. Справочное пособие для работников метрологических служб: В 2-х кн.-М.: Изд-во стандартов, 1990— Кн. 1 — 582с.

6. Басовский Л.Е., Протасьев В.Б. Управление качеством: Учебник — М.: ИНФРА-М, 2001.-212с.

7. Белобрагин В.Я. Стандартизация сегодня: проблемы и перспективы // Стандарты и качество 2002.-№10.-С.12-15.

8. Берновский Ю.Н. Стандарты организаций на выпускаемую продукцию должны иметь стандартную форму и содержание // Стандарты и качество-2004.-№12.- С.52-54.

9. Биргер И.А., Иосилевич Г.Б. Резьбовые соединения. — М.: Машиностроение, 1973. — 256с.

10. Бориславский Л.И. Правовые основы стандартизации и качества. -М.: Изд-во стандартов, 1991. 112с.

11. Борисов А.И. Технология инструментального производства. — М.: Машиностроение, 1967.-280с.

12. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: Учеб. для вузов. 6-е изд. стер. - М.: Высш. шк., 1999. — 576 с.

13. Версан В.Г., Сиськов В.И., Дубицкий Л.Г. и др. Интеграция производства и управления качеством продукции. М.: Изд-во стандартов, 1995 — 320с.

14. Ганевский Г.М., Гольдин И.И. Допуски, посадки и технические измерения в машиностроении: учеб. для проф. учеб. заведений — 3-е изд., стереотип- М.: Изд. центр «Академия», 1998 288с.

15. Гановский В.А., Сирая Т.Н. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях М.: Энергоатомиздат, 1990.- 288с.

16. Гличев А.В. Основы управления качеством. М. РИА «Стандарты и качество», 2001. — 424с.

17. Глудкин О.П., Горбунов Н.М., Гуров А.И. Зорин Ю.В. Всеобщее управление качеством.: Учебник для вузов. М.: Радио и связь, 1999. - 600с.

18. Глясс В.Д. Резьбошлифование М.-Л.: Машгиз, 1960. - 64с.

19. Горленко О.А., Мирошников В.В. Создание систем менеджмента качества в организации М.: Машиностроение-1,2002. - 126с.

20. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Расчет допусков размеров. 3-е изд. пе-рераб. и доп. М.: Машиностроение, 2001. - 304с.

21. Замалин B.C. Стандартизация в машиностроении: Учеб. пособие для учебных заведений профессионально-технического образования—2-е изд., переработ, и доп.-М.: Высш. шк. 1972 172с.

22. Захаров В.И. Взаимозаменяемость, качество продукции и контроль в машиностроении- JL: Лениздат, 1990 -302с.

23. Зенкин А.С., Петко И.В. Допуски и посадки в машиностроении: Справочник-К.: Техника, 1981-256с.

24. Ильенкова С.Д., Ильенкова Н.Д., Мхитарян B.C. и др.; Под ред. С.Д. Ильенковой. Управление качеством: Учебник для вузов. М.: Банки и биржи, ЮНИТИ, 1998. - 199с.

25. Инструмент для станков с ЧПУ, многоцелевых станков и ГПС / И.Л. Фандюшин и др. М.: Машиностроение, 1990. - 272с.

26. Окрепилов В.В. Управление качеством.: Учеб. Для вузов / 2-е изд. перераб. и доп. М.: ОАО Изд-во «Наука», 2000—912с.

27. Качество машин: Справочник. В 2 т. Т.1 / А.Г. Суслов, Э.Д. Браун, Н.А. Вткевич и др. М.: Машиностроение, 1995. - 256с.

28. Качество машин: Справочник. В 2 т. Т.2 / А.Г. Суслов, Ю.В. Гуляев, A.M. Дальский и др. — М.: Машиностроение, 1995. 430с.

29. Кириленко А.А., Кузьмин В.В., Ремизов Б.А. Методика и практика международной стандартизации в рамках СЭВ. М.: Изд-во стандартов, 1984. — 328с.

30. Короткое В.П., Кустарев Б.Г., Хныкина А.В. Взаимозаменяемость резьбовых сопряжений: Справочник / Под. ред. В.П. Короткова.- М.: Машиностроение, 1968,-215с.

31. Круглов М.Г., Шишков Г.М. Управление качеством: Учеб. пособие, М.: МГТУ «Станкин», 1999 - 234с.

32. Кузнецов В.А. Ялунина Г.В. Метрология (теоретические, прикладные и законодательные основы): Учеб. пособие. М.: ИПК Изд-во стандартов, 1998.-336с.

33. Купряков Е.М. Стандартизация и качество промышленной продукции: Учеб. для экон. спец. вузов.-2-e изд., перераб. и доп.-М.: Высш. шк., 1991.-304с.

34. Лапидус В.А. Всеобщее качество (TQM) в российских компаниях. -М.: Новости, 2000. 432с.

35. Лексиков В.П. Влияние точности резьбы на распределение нагрузки по виткам при затяжке соединения. Сб. тр. 4-ой междунар. науч.-техн. конф. «Качество машин» в 2-х т. Т.1./ Под общ. ред. А.Г. Суслова. Брянск, 2001 -С.45-47.

36. Маркин Н.С. Основы теории обработки результатов измерений: Учеб. пособие,— М.: Изд-во стандартов, 1991.— 176с.

37. Марков Н.Н. Нормирование точности в машиностроении. — М.: Изд-во «Станкин», 1992-320с.

38. Матвеев В.В. Нарезание точных резьб (машинными метчиками).— М.: Машиностроение, 1968. — 116с.

39. Матвеев В.В. Нарезание точных резьб.-2-е изд., перераб. и доп.— М.: Машиностроение, 1978. — 88с.

40. Менеджмент качества и обеспечение качества продукции на основе международных стандартов ИСО. Свиткин М.З., Мацута В.Д., Рахлин К.М. — СПб: Изд-во СПб картфабрики ВСЕГЕИ, 1999. 403с.

41. Меньшаков В.М., Урлапов Г.П., Середа B.C. Бесстружечные метчики. М.: Машиностроение, 1976. 167с.

42. Назаров Н.Г. Метрология. Основные понятия и математические модели: Учеб. пособие для вузов / Н.Г. Назаров — М.: Высш. шк., 2002 — 348с.

43. Никитин В.А. Управление качеством на базе стандартов ИСО 9000:2000. СПб. Питер, 2002. - 272 с.

44. Никифоров А.Д. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учеб. пособие для машиностроительных спец. вузов. — М.: Высшая школа, 2000. — 510с.

45. Новицкий Н.И. и др. Управление качеством продукции. Учеб. пособие- 2-е изд., исправ. и доп. М.: ООО «Новое знание», 2002. - 368с.

46. Палей М.А. Допуски и посадки: В 2-х ч. Ч. 2- 7-е изд. перераб. и доп.-Л.: Политехника, 1991-607с.

47. Палей М.М. Технология производства металлорежущих инструментов. М.: Машиностроение, 1982. - 256с.

48. Подлепа С.А. Разработка научно-методических основ государственной стандартизации и нормативного обеспечения федеральных программ России. Дисс. В виде науч. докл. на соиск. уч. степени докт. техн. наук. — М.: СГАУ, 1995.-65с.

49. Пономарев С.В., Мищенко С.В., Белобрагин В.Я. Управление качеством продукции. Введение в системы менеджмента качества- М.: РИА «Стандарты и качество», 2004.-248с.

50. Пугачев С.В. Стандартизация в рамках реформы технического регулирования // Стандарты и качество 2004 - №10 — С.8-11.

51. Рыжов Э.В. Раскатывание резьб. М.: Машиностроение, 1974. —122с.

52. Саранча Г.А. Стандартизация, взаимозаменяемость и технические измерения: Учебник для вузов. М.: Изд-во стандартов, 1991. - 444с.

53. Сахаров Г.Н. Металлорежущие инструменты. М.: Машиностроение, 1989. - 328с.

54. Семенченко И.И. Режущий инструмент (конструирование и производство). Т.2.— Л.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1938. — 676с.

55. Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология: Учеб. пособие для вузов.— М.: Логос,2002-408с.

56. Сергеев А.Г., Латышев М.В., Терегеря В.В., Метрология, стандартизация, сертификация: Учебное пособие —М.: Логос, 2003.-536с.

57. Сорокин Е.П. Практические советы по разработке национальных стандартов // Стандарты и качество 2004.- №1.- С.28-34.

58. Сорокин Е.П. Стандарты организаций: старые знакомые в новом статусе // Стандарты и качество 2004- №4.- С.78-84.

59. Справочник инструментальщика / И.А. Ординарцев и др. — Л.: Машиностроение, 1987. 846с.

60. Справочник конструктора-инструментальщика / В.И. Баранчиков и др. М.: Машиностроение, 1994. - 560с.

61. Справочник контролера машиностроительных заводов / Под. ред. А.И. Якушева. М.: Машиностроение, 1963. - 724с.

62. Справочник технолога по автоматическим линиям / А.Г. Косилова и др. М.: Машиностроение, 1982. - 320с.

63. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 / Под ред.

64. A.M. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова. 5-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение-1, 2001 г. 912 с.

65. Справочник технолога-машиностроителя / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. Т.1 — М.: Машиностроение, 1985. — 656с.

66. Стандартизация и управление качеством продукции: Учебник для вузов / В.А. Швандар, В.П. Панов, Е.М. Купряков и др.; Под ред. проф.

67. B.А. Швандара.- М.: ЮНИТИ-ДАНА, 1999.- 487с.

68. Станевич В.И. Допуски и технические измерения: Учеб. пособие — М.: «Оракул», 1995.-270с.

69. Степашин С.М. Прогрессивные технологические процессы в автостроении: Механическая обработка и сборка. М.: Машиностроение, 1980. — 320с.

70. Стешков А.Е. и др. Разработка научных основ технологии обработки высокоточных внутренних резьб. Отчет по НИР. — Брянск: БГТУ, 2000. — 57с.

71. Стешкова И.А. Новый подход к разработке стандартов на размерный инструмент // Тез. докл. 56-й науч. конф. профессорско-преподавательского состава Брянск, 2002.-С.247-249.

72. Стешкова И.А. Повышение качества резьбообразующих инструментов. Дорожно-транспортный комплекс, экономика, экология, строительство и архитектура: Материалы Междунар. науч.-практ. конф., 21-23 мая 2003 г.— Омск: Изд-во СибАДИ, 2003.-Кн. З.-С. 167-168.

73. Стешкова И.А. Особенности разработки технологических стандартов. Управление качеством образования, продукции и окружающей среды: Материалы межрегиональной науч.-практ. конф., 3-4 июля 2003 г.- Бийск, 2003— С.49-54.

74. Стешкова И.А. Новый подход к разработке технологических стандартов. Метрология, стандартизация, сертификация и управление качеством продукции: Материалы школы-семинара молодых ученых, 22-27 сент. 2003 г.— Тамбов, 2003.—С.171-173.

75. Стешкова И.А. Повышение качества резьбовых соединений. Технологическое управление качеством поверхности деталей машин: Материалы Междунар. науч. конф., 11-13 ноябр. 2003 г. Киев, 2003.-С. 176-179.

76. Стешкова И.А. Современные проблемы разработки и применения технологических стандартов.- М.: Изд-во «Научно-техническое предприятие «Вираж-центр» // Машиностроитель 2004- №2 - С.51 -53.

77. Стешкова И.А. Методологический подход к назначению исполнительных размеров резьбообразующих инструментов метчиков.- М.: Машиностроение // Справочник. Инженерный журнал.— 2004 — №6 — С.37-41.

78. Суслов А.Г., Дальский A.M. Научные основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 2002- 684с.

79. Суслов А.Г. Технико-экономическое обеспечение качества машин // Стандарты и качество-2001— №4.-С.48-50.

80. Технология изготовления режущего инструмента / А.И. Барсов, А.В. Иванов, К.И. Кладова и др.-М.: Машиностроение, 1979 — 136с.

81. Татарковский Д.Ф. Метрология, стандартизация и технические средства измерений: Учеб. для вузов / Д.Ф. Татарковский, А.С. Ястребов.- М.: Высш. шк., 2002.- 205с.

82. Технология шлифования и заточки режущего инструмента / М.М. Палей и др. М.: Машиностроение, 1988. - 288с.

83. Урванцев Б.А. Порядок и нормы М.: Изд-во стандартов, 1991.—240с.

84. Управление качеством: Т.1. Основы обеспечения качества. Под ред. Азарова В.Н. М. МГИЭМ, 1999.- 326с.

85. Управление качеством: Т.2. Принципы и методы всеобщего руководства качеством. Под ред. Азарова В.Н. М. МГИЭМ, 2000.- 326с.

86. Федеральный закон РФ от 27 декабря 2002 г. №184-ФЗ «О техническом регулировании» // Российская газета 2002.-№245.

87. Фрумин Ю.Л. Комплексное проектирование инструментальной оснастки. М.: Машиностроение, 1987. — 344с.

88. Фрумин Ю.Л. Высокопроизводительный резьбообразующий инструмент. М.: Машиностроение, 1977. - 184с.

89. Фрумкин В.Д., Рубичев Н.А. Теория вероятностей и статистика в метрологии и измерительной технике. — М.: Машиностроение, 1987 — 169с.

90. Хейвуд Р.Б. Проектирование с учетом усталости. — М.: Машиностроение, 1969.

91. Шильдин В.В. Стандартизация и сертификация в машиностроении и оборонном комплексе // Стандарты и качество. 2000 - №9 - С. 10-13.

92. Эффективность стандартизации / Пер. с англ. М.: Изд-во стандартов, 1986.- 114с.

93. Якушев А.И. Влияние технологии изготовления и основных параметров резьбы на прочность резьбовых соединений. — М.: Оборонгиз, 1956. — 191с.

94. Якушев А.И. и др. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. М.: Машиностроение, 1987. - 352с.

95. Якушев А.И. и др. Повышение прочности и надежности резьбовых соединений. М.: Машиностроение, 1979. - 215с.

96. Якухин В.Г., Ставров В.А., Изготовление резьбы: Справочник — М.: Машиностроение, 1989. 192с.

97. Примечание. Фамилия автора Стешкова изменена на фамилию Барабанова в связи с заключением брака 18.02.05.