автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение эффективности процессов резания в операциях поточного производства на основе проектирования альтернативных вариантов их реализации

Государственный комитет Российсю по высшему образован: Московский государственный технологи1 « СТАНКИН >Х

УДК 621.9.01

На правах рукописи

Савин Игорь Алексеевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ РЕЗАНИЯ В ОПЕРАЦИЯХ ПОТОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ОСНОВЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ' АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ

Специальное"«

05.03.01 - « Процессы механической и физико-технической

обработки, станки и инструмент». 05.02.08 -•<< Технология машиностроения »

Автореферат диссертации . на coi екание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена на кафедре "Резание материалов" Московского государственного технологического университета "Станкин".

Научный руководитель ' - доктор технических наук,

профессор, лауреат Государственной премии СССР Верещака A.C.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профе ссор Гречишников В.А.

-^кандидат технических наук, * старшин научный сотрудник Андреев В.Н.

Ведущая организация - Автомобильный завод АС КамАЗ

Защита состоится 25'мая. 1995 года в 14.00 ка заседании специализированного совета К 063.42.05 при Московском государственном университете "Станкин" по адресу: 103055, Москва, К-55, Вадковский переулок, д.За.

С диссертацией' мокно ознакомиться в библиотеке" Московского государственного технологического университета "Станкин"

Ваш отзыв по данной работе, заверенный печатью, просим нап-•равить по указанному адресу.

Автореферат разослан 17 апреля 1995 года

Ученый секретарь ■

специализированного совета '

к.т.н. доцент - Ю. П. Поляков

- з -

ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Рыночные'условия работы произволе^ тва вынуждают все более глубоко анализировать весь комплекс технологических затрат на производство продукции. ■ В современном поточном прои11г;Дстве со значительными объемами выпуска деталей велика доля многоинструментальных операций, причем все более широкое применение находит дорогостоящее оборудование с микропроцессорным управлением. В этих "условиях становится особенно важным выбор оптимальных условий реализации процессов резания, в значительной степени определяющих все показатели эффективности обработки -резанием. Дальнейшее повышение эффективности процессов резания требует решения весьма сложной задачи: выбора■оптимальных для конкретной операции.марок инструментальных материалов, в том числе с поверхностным упрочнением, а также назначения оптимальных условий их работы.

Цель работы. Ловышзние эффективности процессов резания в операциях мехобработки поточного производства на основе проектирования альтернативных вариантов их реализации и выбора -наиболее эффективных из них по итоговым количественным показателям.

Научная новизна состоит в:

- системной реализации процесса формирования альтернативных Еаргантов параметров режима резания и назначения . материала ре; ущей части инструмента в каждом рабочем ходе операции в соответствии с ее структурным строением;

- иерархической структуре и содержании системы кинематических ограничений ка выбор параметров рабочих движений в многоинструментальных операциях:

- обоснованнной структуре базы данных по выбору и применению инструментальных материалов, з т. ч. с измечкннкми свойствами поверхностных слоев.

Практическая ценность работы состоит в:

- методике и программам обеспечении расчета всех воз-

модаых альтернативных вариантов значений параметров режима резания, а также отбора допустимых вариантов материала режущей -'асти инструмента, в т. ч. имеющих поверхностные слои с измененными свойствами;

— автоматизированной базе данных по выбору вариантов марок материала режущей части инструментов, в т.ч. с поверхностным упрочнением;

- методике к программном обеспечении формирования автоматизированной базы данных для проектирования процессов резания в условиях.конкретного производства.

Реализация работы. Результаты работы в виде пакета программ внедрены на Заводе.Двигателей АО КамАЗ, в Технологическом Центре - АО КамАЗ, ■Управлении Главного Конструктора ■ по станкостроению АО КамАЗ, также используются в учебном процессе кафедрой "Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты" Камского, политехнического института.

- Апробация'работы. Результаты работы докладывались на .' заседаниях кафедры "Резание металлов" ■ МГТУ "Станкин" (г. Москва, 1995г.), кафедры "Технология машиностроения, металлорежущие, станки и -инструменты" Камского политехнического института (1992,1995). Республиканской научно-технической конференции" Научно-производственные и Асоциально экономичес--кие проблемы производства автомобиля КамАЗ" (Набережные Челны 1988), Республиканской научно-технической конференции "Программно-целевое проектирование технологий"( Набережные Челны.1989), Всесоюзной научно-практической конференции "Повышение износостойкости .режущего инструмента и деталей машин путем нанесения упрочняющих и антикоррозионных покрытий" (г. Оренбург 1991). Всероссийской научно-технической конференции инструментальщиков ( г.Пермь 1991), -Всесрюзной научно-технической конференции" Актуальные проблемы машиностроения на современном этапе"( г.Владимир 1991г), Международной • научно-технической конференции "Смазочно-охлаждающие технологические средства при механической обработке." (Ульяновск 1993), Всероссийской научно-технической конференции "Технологические проблемы производства летательных аппаратов

и двигателей." (Казань 1393), . Международной "научно-тзхни-! ческой конференции "Механика машиностроения"" { г.Набережные) Челны 1395). • '_ ' i

Публикации. По результатам работы опубликовано 11 яауч- • ных работ. «

Структура и объем заботы. Диссертация состсит из введения. пяти глаз, основных выводов. списка литературы и приложений. Работа изложена на /^страницах машинописного текс- • та. содержит 23 рисунков, .^¿""таблиц, список литературы из *tàB наименований, приложения приведены на страницах. Общий объем работы ^^страниц. • •

. Автор выражает благодарность к.т.н. Касьянову C.B... за оказанную помощь в выполнении работы. - . .. -

СОДЕРЖАНИЕ .РАБОТЫ •' .

Во введении-обосновывается актуальность работы и дается ее общая характеристика. 1 • -

В первой главе дан анализ современного состояния вопроса, сформулированы цель и-задачи работы/

Кратко проанализирована номенклатура марок инструментальных материалов и методов их поверхностного упрочнения. , Отмечено, что многие азторы предлагают-различные варианты их, систематизации, однако,в справочных материалах до сих пор.не; отражается степень влияния отдельных характеристик • покрытия на итоговые показатели процессов-'резания. Данные по областям применения инструментов с поверхностным'упрочнением, крайне необходимые для проектирования процессов резания, весьма • приблизительны, хотя в поточном производстве уже давно используются как многогранные неперетачиваемые пластины с износостойким покрытием, так и цельные инструменты'с различны-":i покрытиями КИБ. - *' ;

При проектировании операций массового производства ре-' ксмендуется использовать несколько методик расчета режима)

резаю:я. В них используются несколько различные системы исходных данных, однако оптимальность принимаемых решений задается априорно. Ни одна из лих не предполагает- проработай альтернативных, вариантов.

Для обоснования эффективности принимаемых вариантов процессов резания в современных условиях следует оценивать их итоговые показатели не изолированно, а в' целостной системе технологии и производства. • Методики проектирования должны учитйвать строение операции, что особенно важно при многоинструментальной обработке. Однако, такой подход требует и системного представления содержания операций обработки резанием. Это становится возможным;' если операцию считать одним из структурных элементов производственного процесса. Операция представляет собой структурно организованную совокупность всех процессов резания и всех элементарных действий, необходимых для получения на известном рабочем месте из поступившей заготовки полуфабриката, соответствующего требовайиям техдокументации в течение заданного времени (С. В. Касьйнов). Структурные элементы самой операции располагаются по иерархическим уровням - установам, рабочим позициям, переходам "и.. рабочих ходам. •

Процесс проектирования операции в этом случае представляет построение комплекса моделей. структуры и содержания структурных элементов, а ■также всех видов количественных связей. Он дифференцируется на отдельные процессы проектирования каждого структурного элемента, .начиная с верхнего. За счет этого появляется возможность существенно упорядочить систему исходных данных, дифференцировать процесс расчетов, а также однозначно выделить моменты принятия альтернативных решений. .Однако, практически эта схема до сих пор не была реализована.

На основании анализа, проведенного в первой главе, поставлены задачи работы:

Разработать и программно реализовать з рамках методологии системного проектирования технологии следующие методики:

- расчета альтернативных вариантов параметров режима резания в операциях мехобработки поточного производства;

- выбора возможных вариантов материала режущей, части

- 7 - - -для известных условий выполнения рабочего хода;

- формирования баз данных для проектирования процессов резания на основе лабораторных и заводских испытаний;

- выбора оптимальных вариантов реализации процессов резания по итоговым количественным показателям.

Разработанная ро второй главе общая структурно-логическая схема проектирования оптимальных вариантов реализации процессов резания, которая может быть использована при проектировании и анализе эффективности технологий мехобра^ртки поточного производства, представлена на рис.1. Ока состоит из трех укрупненных этапов:

1 - последовательное формирование в объеме каждого структурного элемента операции возможных вариантов реализации процессов резания, который представляет собой определенную комбинацию параметров режима резания и материала режущей части инструмента;

2 - моделирование процессов резания и отбор наиболее эффективных вариантов по их количественным характеристикам;

3 - отбор наиболее эффективных вариантов по результатам последовательного суммирования количественных показателей процессов резания в каждом структурном элементе технологии.

- В соответствии со схемой были определены основные требования к методике расчетов с учетом ее реализации кг ЭВК.

Чтобы унифицировать расчетные процедуры, все исходные данные объединены в семь групп, отражающих различные стороны содержания отдельного структурного элемента технологии:

1. Характеристики конечного результате; обработки.

2. Характеристики объекта обработки.

3. Условия выполнения структурного элемента в организационной са »уктуре производства.

4. признаки способа обработка:.

5. Характеристики средств технического оснащения.

6. Схема пространственных связей.

7.. Количественные ограничения на итоговые показатели.

Далее эти группы были дифференцированы по всем структурным элементам операции.

Для большей части многоинструментальных операций '-'ара!.-

Последоватальвосп отбора ¿-тпт-стоБ

1 Общая структурнс~лоплеская схема проектирования оптимальных вариантов реализации процессов резания

терна связанность различных групп инструментов между собой по значениям параметров рабочих движений. Чтобы автоматизировать выбор этих параметров, необходимо выделить и система-■,тизировать признаки этих связей. При анализе любого рабочего движения такие признаки группируются по структурным элементам операции, причем» в каждом из них производится оценка связанности между группами инструментов, работающими в составе технологического модуля. В структурных элементах, модулями являются: - в операции - блоки загрузочных позиций*.

- в установе - рабочие позиции;

- в позиции - отдельные суппорты (механизмы подач) и посадочные гнезда в многоместном инструментальном блоке.

Система кинематических ограничений реализована в виде ' комплексной предельно общей матрицы, описывающей все варианты ограничений с указанием всех влияющих на них факторов (рис.2)..

Пример описания. системы кинематических связей с использо-. ванием матрицы выполнен для привода главного движения вертикального восьмишпиндельного токарного полуавтомата 1К282. широко применяющегося в автомобильной промышленности. Привод главного движения станка осуществляется от одного общего двигателя. В станке могут использоваться одна или две загрузочные позиции. С точки зрения кинематических связей' между модулями интерес представляет лишь те случаи.. когда одновременно используются несколько модулей, т.к. один модуль связей не образует. Этот случай приведен на рис.3.

3 третьей главе описывается первый этап методики - проектирование альтернативных вариантов реализации процессов резания.

Все расчетные процедуры, выполняемые при проектировании одного структурного элементу, в общем случае сводятся к определению 6 групп характеристик:

- -значения предельно допустимых величин количественных показателей структурных элементов; ■

- предельные значения параметров рабочих движений;

- параметры режима резания в рабочем ходе операции; .

- хочетанты моделей количественных параметров процессов

Кшоиатеские связи между технологическими ыодулш в СЭ

Факторы

Варианты связей

Имеется модулей

Используется модулей 1 >1

■Варжит структуры СЗ V ■V

Кол-во двигателей РД в модулях один общий один общий автолом

Характеристика привода пер ек непер регул неиегул любой

Харах-ка связанности

Номер варианта 1 2. 3 4 5

Рис.2 Комплексная матрица описания кинематических ограничений на реализацию рабочего движения в структурном элемейте операции.

Структурный' элемент ОН 05 УСТ 05.2 НОЗ 05.2.1

Имеется модулей 2 3 2

Используется модулей 2 3 2

Вариаит структуры СЭ ¥ ¥ ¥

Кол-во двигателей РД в модулях один общий- один общий один общий

Характеристика привода регулир. регулир. нерегул.

Харак-ка связанности Пои-авт. П;ст =авт. 71т— COTiSt

Номер варианта 3 3 . 4

Рис.3 Использование матрицы кинематических связей на примере главного движения ^ осьмишпиндельного токарного полуавтомата мод. 1К282.

- и - -

резания;

- итоговые показатели одного отдельно взятого процесса резания;

- итоговые (конечные) показатели отдельного структурного элемента в целом.

В результате расчетов в каждом структурном элементе формируется текущая база исходных данных для расчетов.в его структурных составляющих - элементах смежного нижележащего уровня. Кроне того, определяются ограничения на выбор материала режущей части инструментов.

Поэтапное упорядоченное выполнение всех расчетов при условии группирования расчетных параметров позволяет учесть все варианты параметров режима резания' (V, Бг, ъ), допустимые при известных ограничениях.по условиям производства и требованиям технологии,а при необходимости проанализировать их относительную эффективность уже в процессе проектирования.

В работе представлены алгоритмы расчетов в структурных элементах каждого уровня.

Выбор материала режущей части по ходу проектирования операции реализуется на основе систематизации факторов, определяющих условия работы режущей части инструмента и конеч-•*НЫе результаты эффективности использования инструмента. Схема группирования вариантов материалов режущей части, имеющих поверхностные слои с измененными свойствами представлена на рис.4. В дополнение к существующей систематизации марок инструментальных материалов в ней выделены и ранжированы четыре признака группирования:

- наличие определенного варианта упрочненного слоя на режущей части инструмента;

- воз ;ожная технология получения этого варианта;

- оби ¡я характеристика упрочненког? слоя, т.е. его суммарная толщина;

■ - дифференцированная характеристика упрочненного слоя -конкретное сочетание слоев различного химсостава и толщины.

При этом подразумевается, что каждый вариант упрочнения должен иметь стабильный комплекс характеристик, обеспечиваемый отработанной технологией его получения.

Рис.4 С:;сте::атизац1!я Бариантов материала рекудей части изс?р?жсгггав. имввдпх сета с пзязненнкш садйстеаш для аль-тсраатизкого их выбора при прогк.тировашш тзхнолопш.

- 13 -

Разработаны алгоритмы отбора вариантов материала режущей части из всех доступных к использованию в условиях производственной системы в структурных элементах каждого уровня.

Рассмотрим три примера:

При проектировании варианта структурного элемента "операция" в системе исходных данных появляется общая характеристика способа обработки (наименование операции), а также диапазон свойств (состояние) поступившей на операцию заготовки в соответствии с выполненной перед нею термообработкой. Эти признаки определяют выбор допустимых групп материала режущей части.

В структурном элементе "переход" на выбор материала ревущей части и вариантов его поверхностного упрочнения влияет содержанке перехода, определяемое комбинацией рабочих движений и типом инструмента. В некоторых случаях дополнительно приходится учитыватьформоразмер инструмента и конструкцию режущей части инструмента. В результате число вариантов материалов режущей части существенно ограничивается.

В рабочем ходе исходя из состояния припуска (наличия корки), размеров сечения среза и. величины скорости резания окончательно определяют номенклатуру возможных для примэне-■о кия вариантов как материала основы, так и возможных комбинаций поверхностного упрочнения.

В результате реализации первого этапа- нзтодкю: сортируется текущая база данных вариантов реализации процессов резания .

В четвертей гл&ве раскрывается методика недеэдровакиг процессов резания у расчете их итоговых показателе:., я также описываете я структура и методика формирования неооходпмь:;; для этого баз данных. Поскольку соблюдение Е.ее>: технзл-ги-ческих требований обеспечено на первом этапе, к итоговые'показателям процесса резания отнесены лишь те, которые определяют денежные затраты на его реализацию. К ним относятся затрать: на инструмент, а такле и;: электроэнергию. Соотзкто • твенно, математические модели процесса рз-ганил делм.:' обеспечить расчет интенсивности затупления резу^З част" ч с -

— 14 -

тавляющих силы резания. Для условий массового производства считается достаточным получение средних значений указанных параметров для постоянных условий процесса резания. В су-■ ществующих справочниках эти модели представлены либо в виде степенных зависимостей, либо в форме рассчитанных по ним таблиц.

Однако, дифференцированные расчеты требуют качественно подготовленных данных, системного их представления, и, кром< . зависимостей типа "Т-У" при данном подходе требуется еще и описание процесса затупления. Кроме тоге, математические модели должны иметь по возможности*единую, универсальную форму, позволяющую адекватно описывать экспериментальные данные при изменении, в заданных диапазонах всех параметров режима резания, а также твердости заготовки. Поэтому пришлось отказаться от использчвания степИнных моделей процесса резания.

Был использован математический аппарат, основанный на определении констант уравнений типа: У = а*ХьиУ = а*Хь* *есХ, которые позволяют в принципе решить перечисленные выше задачи и при необходимости определить:

- динамику износа режущей части инструмента до момента полного затупления;

- все составляющие силы резания;

- итоговые характеристики обработки - шероховатость обработанной поверхности, б0Ст к

По итогам расчета итоговых показателей вариантов реализации процессов резания формируется база данных для последующего выбора оптимального варианта.

Хотя моделирование является весь'ма важным моментом, оно еще не решает вопросов формирования, качественной базы данных для технологического проектирования, обеспечивающей полноту и внутреннюю непротиворечивость ее.содержания.

В работе сформулированы требования к методике получения комплекса исходных данных для.заполнения базы данных констант математических моделей процесса резания в производстве. Во-первых, вся совокупность условий обработки в конечном .счете приводится к переходам, т.к.. именно в переходе уже определены основные характеристики способа обработки. Далче остается только определить возможные диапазоны изменения

- 15 - .

каждого из параметров режима резания, характерных для данного способа обработки.

Все исходные материалы, необходимые для составления баз данных могут быть получены экспериментально (в лабораторных условиях или непосредственно на рабочих местах). Испытания проводятся. в ^»'^зазонах параметров режима резания и всех остальных условий (разброствердости исходных заготовок, неравномерность припуска и т.д.), характерных для рассматриваемого перехода в производстве. Испытания проводятся комплексно, т.е. в каждой опытной точке необходимо обеспечить получение всех видов данных для расчетов. При этом должна быть обеспечена повторяемость результатов, достаточная для оценки адекватности математических моделей с заданной степенью достоверности. Наиболее удобным для реализации этой системы является использование методики планирования многофакторных экспериментов, которая обеспечивает получение достоверных значений констант моделей в заданных .диапазонах. Экономичность.этой работы обеспечивается возможностью накапливать информацию достаточно длительный период (вплоть до нескольких лет) и учитывать постоянно обновляющиеся и добавляющиеся данные при наблюдениях на рабочих местах.

Все. результаты испытаний должны быть представлены в единой форме информационной карты, в которой фиксируются все необходимые условия реализации процесса резания: Таким образом, создается единая система представления информации.

В итоге разработан программный продукт для получения математических моделей процесса резания в заданных диапазонах условий, включающий в себя планирование полнофакторного эксперимента различных уровней, обработку экспериментальных данных, аппроксимацию зависимостей двух типов,- статистический анализ и оценку адекватности полученных моделей по различным критериям.

В качестве примера заполнения баз данных для перехода продольное точение стали 20ХГНМТА НВ=156.. .207 были проведены испытания и получены зависимости, описывающие процесс затупления при условиях:

Для быстрорежущих сталей в диапазоне V=20... 80м/мин. 3=0.34... 0.41 мм/зуб, t = 0.5. ,.2 мм. при геометрии РЧ: "¡[=80

- 16 -

а=10° ,>= 45° Ф!= 15° Х=0° г= 1.5 мм - •

0.262

для Р6М5: h3=4.17*10-2*V1-73.5*i°-3274.v * (290. З^-НВ'1 •04 ) * *ехр(т*(0.1005*V~°-OOI3-0.1) )

для P6M5+XÎN (КИБ) с hn01Cp= 5 МКЫ : h3 =0.1176*^- ■669 *

^ -

0.262

^(0.1734 ^ -1) * (290. 3*НВ-1 •04 ! *ехр(т* (0. 0824*V~° •1139 ) )

Для твердосплавного инструмента в диапазоне V=70... 150м/мин S=0. 34. 0. 41 м/зуб, t = 0.5. ..2 мм, при геометрии РЧ: у=-6° а= 6° ф= 45° ф!= 45° А=4° г= 0.8мм

9 -4.852

Т5К10: £з=5.753*10-6*У3-35*т2 - 324* 1 0 ,v *(290. 3*НВ-1 -04)* * exp(-c*(0.059*V°"1243-0.1))

»0.17 56

Т5К10+Т1С ГТ с hno.Kp= 8 мкм: h3 = 8.08*V°-30s*t°-1107'v * *

*(290.3*НВ"1•04) * ехр(0.01*t*V"°•1513) T5K10+T1C+T1N КИБ с hnoKp= 8 мкм: h3 = 14.52*V°-322 *

0.751* . о04»v *(290.3*НВ"1 •04) * exp(5*10~5*T*V°-e953)

Разработана методика формирования и заполнения базы данных по выбору материала режущей части в соответствии с их систематизацией. Все данные представляются в форме матрицы, включающей в себя характеристики материалов режущей части, в т.ч. со слоями с измененными свойствами, систему ограничений на все условия реализации процесса резания, а также математические модели процесса резания. * Форма матрицы и пример ее заполнения приведен на рис.5.

В пятой главе изложено содержание заключительного этапа проектирования процессов резания - отбор наиболее эффективных вариантов по результатам суммирования показателей процессов резания в структурных элементов.

Основным фактором ■ определяющим методику расчета и суммирования является структурное строение СЭ. На содержание процедур анализа и принятие решения по варианту влияет кроме того, наличие ограничений на. соответствующий показатель.

Группа ОМ го^стр. ста,и,'. Поставщик

Мерка 'ОМ 20ШЖ ■ за вод АР КамАЗ

НВ обьеияая_15^.Ж_ Способ подучекпЕ ^ШМ-

! Переход

Ксцстругмпя Р1Л сбОРТПлУ

ГЬулпа ЖГ_

Еатш1° СПС

Марка Ш_

Коястпукцпв СИС_

Счъ'.гзпцппа СИС—£лт

Диапазон условий' лркмевевия модели

1 г НВ I е>» \Ь/0

тт. 1,5 \'0.з?\го 156 \ 45 \0,2

тоА 2,5 | ОА1\1бО 207 | 80 ¡7,5

Модель, адекватно, работающая •в диапазоне К 3=А1¥Б{7Б2уС1А2НВВ4ехр (зз т?С2)

■Константа: иадешI А1 \ А2 \В1 I Б2 \B3 \B4 1 С1 Г9 1/м

З.ое {г30.з{ояс15\с.и07\0.01\г1.0(:\о.!756 -0.1513

г'.' Ш ¡25 '10 1?

70 ВО ВО !(+ Ш. !2й

Рис. 5 Матрица Фзр}сф015штя-тсю'ологичйсясй оз-ш я?м::ых для пибора материала ссту1цей •■"стп инструмента б спс?аш?и мехоб-работки ко точного -пр&язводстса.

введенных на первом"этапе.

Последовательность анализа сравнительной эффективности вариантов при суммировании показателей рассмотрена на приме-• ре токарной операции.

В рабочем ходе процесс резания осуществляет только одна рабочая часть одного инструмента. Поэтому основой для расчета затрат, на инструмент является обеспечиваемый период смены затупившейся рабочей части инструмента. Он выражается целым . числом заготовок, обработанных в течение периода стойкости.

Если данный рабочий ход является в операции единственным или на следующих структурных уровнях не потребуется синхронизации смены данного инструмента с другими, то далее окончательно назначается для каждого варианта период смены

данного инструмента, по которому и производится отбор, а за-

• с

тем ..будут рассчитываться затраты на инструмент: Тсмприн1 <= Тсм061

Это значение Тсмприн1 может существенно отличаться от Тсм061. Во-первых, оно должно безусловно гарантировать получение заданного результата обработки в рабочем ходе. Поэтому его приходится тщательно обосновывать вплоть до проведения дополнительных (контрольных) стойкостных испытаний на рабочем месте. Во-вторых, в массовом производстве, как правило, замену инструментов, работающих в операции или даже на автоматической линии организуют не поодиночке, а одновременно. Поэтому Тсмоб1 используется как исходная характеристика для утверждения единого Тскприн для всех инструментов в операции. Кроме того, такую плановую замену часто желательно организовать постоянно в один и тот же момент рабочей смены. Ь этом случае приходится согласовывать значения Тсмгри,, 1 еше и с величиной сменного задания.

Для расчета нормы расхода инструмента рассчитывается ресурс работоспособности инструмента за весь срок .его эксплуатации.

Ки * Тсмпрнн * П "где П - число периодов стойкости.

Расход электроэнергии на выполнение всех процессов резания рассчитывается по формуле:

/Г 19„ _

• п

Ээ1 = I Ээь ■1

При известных значениях натуральных показателей рассчитываются суммарные затраты в денежном выражений 3„аг пр.

3Уаг пр = 3РИ+3ЭЭ = (Нр/1000)*ЦРИ + Ээпр*ЦЭэ

Далее проводится суммирование этих показателей во. всех последующих структурных элементах технологии.

3 результате реализации последнего этапа отбора формируется итоговая ведомость вариантов материалов режущей части для Есех вариантов конструкции инструментов, применение которых еще не исключается к данному моменту. На основании анализа данной ведомости может быть принято окончательное экспе^ное решение о применении конкретного варианта материала режущей части каждого инструмента по операции, в целом.

Данная методика реализована программно.

В приложении к работе приводится пример проектирования процессов резания многошпиндельной токарной операции обработки конической шестерни дифференциала заднего моста автомобиля КамАЗ.

ОСНОВНЫЕ' ВЫВОДЫ

1. Принятый за основу метод системного проектирования технологии позволяет выполнить проектирование процессов резания, обеспечивая выбор оптимальных по условиям производства их вариантов.

2. Процесс проектирования или анализа эффективности вариантов реализации процессов резания дифференцируется на группы процедур, выполняемые в каждом структурном элементе операции. Содержание процедур унифицировано в соответствии с выполненным группированием исходных данных.

3. Выбор эффективных вариантов материала режущей части инструментов осуществляется не как разовая процедура, но как процесс поэтапного ввода ограничений на их применение в каждом структурном элементе с последующим расчетом и анализом количественных показателей.

4. Система признаков кинематических ограничений на реализацию рабочих движений позволяет однозначно оценить кине-

матиче.^кие связи и автоматизировать процедуры назначения их ■параметров для групп инструментов, работающих в операции.

5.•Система характеристик материалов режущей части îshc- • трументов, имеющих'поверхностные слои с измененными свойствами позволяет создать базы данных по выбору их альтернативных вариантов в зависимости от условий реализации процзс-. сов резания.

6. Методика заполнения технологических баз данных по результатам лабораторных и заводских испытаний позволяет дифференцировать содержание баз и унифицировать их структуру для всех еидов переходов.

7. Методика расчета суммарных итоговых, показателей реализации процессов резания определяется структурой и содержанием каждого структурного элемента и позволяет производить отбо^ вариантов., реализации процессов, резания в каждом из них. »

8. Методика.проектирования процессов резания реализована программно и предусматривает возможность постоянного 'расширения используемых в ней баз данных данных..

Основные печатные работа , по теме диссертации:

1. Касьянов C.B., Савин И.А. Повышение эффективности инструмента из быстрорежущей стали.за счет, комплексного поверхностного упрочнения. // Научно-производственные и социально-экономические проблемы производства автомобиля КамАЗ: Тезисы докладов. -Наб. Челны:^КамПИ. 1988.' . - ' '

2. Савин. И.А,,' Марченко Д.0. Установка для исследования горячих свойств инструментальных сталей. // Программно-целевое проектирование технологий: Тезисы . докладов. - Наб. Челны: КамПИ. 1989.

3.- Савин- И. А. Повшение эффективности нанесения покрытий на инструменты из быстрорежущей -стали. // Повшение износостойкости ¿режущего инструмента и деталей машин путем упрочняющих и антикоррозионных.покрытий: Тезисы докладов,- Оренбург. 1991

4.Касьянов C.B., Савин.И.А. Отбор номенклатуры, инструментов под различные виды поверхностного упрочнения с использовали-

- - 21 - ' . - ........ ;----- -------

ем ЭВМ. //Научно-техническая конференция инструментальщиков Западного Урала: Тезисы докладов, - Пермь. 1991.

5.Касьянов C.B., Савин И.А: Вклад инструментального материала в обеспечение эффективности процессов обработки резанием. // Актуальные проблемы машиностроения на современном этапе: Тезисы докладов, - Владимир. 1991, с. 22-23.

6.Касьянов C.B., Савин И.А., Тонконогий В.М. Выбор состава и контроль качества износостойких покрытий. // Смазочно-охлак-дающие технологические средства при механической обработке: Тезисы докладов, - Ульяновск.1993,с. 87-88. ' »

7.Савин И.А. Оптимизация количественных параметров операции мехобработки автоматизированного производства. // Технологические проблемы производства летательных аппаратов и двигателей: Тезисы докладов. - Казань. 1993, с. 66

8.Касьянов C.B..Савин И.А. Дифференцированный расчет комплекса количественных параметров операнда обработки резанием поточного производства. // Автоматизация производственных и технологических процессов: Межвузовский сб. - науч. трудов. -НабЛелны: КамПИ. 1994.

9.Савин И.А. Информационное обеспечение автоматизированного расчета режимов резания для поточного производства. // Механика машностроения-95: Тезисы докладов. - Наб. Челны: КамПИ. 1995

-ЛР N 020342 ОТ 27. 12. 1995 г. Подписано в печать 18. 04. 95 г.

Формат 60x84 1/16 Бумага газетная Печать офсетная Уч.-изд.л. 1,0 Усл.-изд.я. 1,0 Тираж 100 экз.

Заказ 595/

Издательство Камского политехнического института

Участок оперативной полиграфии КамШ1, 423810, г. Набережные Челны, Новый город, проспект Мира, 13