автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Разработка рекомендаций по технологии токарной обработки деталей на ГПМ

л л 6" ?

' ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

- Э Н И М С -

На правах рукописи

МАЛЫШЕВ Сергей Александрович

УДК 658.52.011.56.012ПМ: 621.941.23-629

РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ТЕХНОЛОГИИ ТОКАШОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА ГПМ

Специальность 06.02.08 - Технология машиностроения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1992

Работа выполнена в ордена Трудового Красного Знамени Экспериментальном научно-исследовательском институте металлорежущих станков.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

АВЕРЬЯНОВ О.И.

Официальные оппоненты -доктор технических наук, профессор

ЭСТЕРЗОН М.А.

кандидат технических наук, доцент ШУСТИКОВ А.Д.

Ведущее предцриятие - Балашихинский литейно-механический завод

Защита состоится " " рг*< 1992г в 9 час.30 мин на заседании специализированного Совета Д 125.01.01 в Экспериментальном нау но-исследовательском институте металлорежущих станков по адресу: 117926, г.Москва, 5-ый Донской пр., д.21-6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " 1992г.

Ваш отзыв по данной работе в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направить по указанному адресу.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук

И.В.Голубев

)Ида,Х4РАКГЕШСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность теш. Важнейшим фактором ускорения научно-технического прогресса и интенсификации производства в машиностроении твляется создание и внедрение гибких производственных систем, где в качестве основного технологического оборудования используются гибкие производственные модули (ГШ). Эффективная эксплуатация дорогостоящих ГШ возможна только при их максимальной загрузке во времени. Это предполагает организацию 2-х и 3-х сменной работы ГПМ в режиме "безлюдной" технологии при периодическом наблюдении и ограниченном вмешательстве дежурного персонала.

Широкое применение ГШ сдергивается рядом нерешенных технических, технологических и организационных вопросов, связашшх с особенностями эксплуатации модулей. Анализ эксплуатации действующих токарных ГПМ показал, что в ходе технологического процесса возникает достаточно большое количество отказов, требующих вмешательства оператора. Отсутствие постоянного обслуживающего персонала требует обязаг-телыюго устранения каздого дз такого рода отказов в автоматическом режиме. В противном случае эксплуатация ПЕЛ в режиме "безлюдной" технологии становится практически невозможной.

Вышеуказанное обуславливает актуальность данной диссертационной работы.

Цель работы. Разработка надежной операционной технологии обработки деталей на токарных ГПМ.

Общая методика исследования. Работа проведена как комплексная экспериментально-теоретическая. Эксперименты выполнялись с использованием современной контрольно-измерительной аппаратуры на действующих ГПМ, а также на стендах по исследованию токарных операций для ПИ. Результаты экспериментов обрабатывались с использованием регрессионного и корреляционного анализов, а также других методов математической статистики. Расчеты проводились по специально разработанным программам на ПЭВМ.

Научная новизна. I. Разработаны, экспериментально проверены и скорректированы на основании статистического анализа рекомендации по построению высоконадежной операционной технологии обработки деталей на ГШ, обеспечивающие работу оборудования при отсутствии оператора.

2. Разработаны принципы построения операционной технологии обработки деталей из штампованных поковок в условиях ПИЛ с обработкой по корке, дая чего: проанализированы различные траектории перемеще-

I

ния режущего инструмента в процессе обработки деталей, влияющие на его стойкость; разработана модель, позволяющая оценить надежность работы черновш проходных-подрезных резцов при точении поковок.

3. Составлены рекомендации по построению, операционной технологии чистовой обработки деталей из условия обеспечения наиболее благоприятных условий дета текущей диагностики (по верхне- уровню) режущего инструмента Сменяя параметры режимов резания можно получить такой характер износа резцов, который легче всего распознается).

4. Для ряда режущих инструментов исследованы и определены допустимые в условиях "безлюдной" технологии изменения режимов резания (в том числе переменных), что позволило интенсифицировать процесс обработки при обеспечении надежности работы инструмента; даны рекомендации по замене режущего инструмента в зависимости от степени искажения формы обработанных поверхностей детали; выведены регрессионные зависимости стойкости ряда режущих инструментов от режимов резания, в том числе: подрезных резцов для обдирочных работ, чистовых резцов дои обработки конструкционных сталей.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Результаты работы использованы: на токарных ГШ участка АСВ-201 завода "Станкоконструкция" - внедрена операционная технология токарной обработки патронных деталей из поковок (при отсутствии постоянного обслуживающего персонала); в ЭДСХМе - при расширении функциональны; возможностей разрабатываемых систем контроля состояния инструмента и отладке техпроцессов обработки деталей заказчиков; на заводе "НЖАП" - разработанные рекомендации внедрены при выполнении произ водственной программы цехов №№ 105 и 123.

Фактический годовой экономический эффект, полученный от разра ботанных и внедренных техпроцессов обработки деталей на ПЖ завода "Станкоконструкция" составил около 76900 руб на один ГПМ. Ожидаемы экономический эффект от использования материалов диссертации цри разработке перспективных систем контроля состояния инструмента сос тавляет 800 руб на одно устройство. Планируемый годовой выцуск устройств с 1992 года - 200 шт в год.

Апробадия работы. Основные положения работы доложены и обсуждены: на Всесоюзных научно-технических конференциях "Проблода создания и внедрения гибких производственных и робототехнических коме лексов на предприятиях машиностроения" (Одесса, 1989), "Проблемы создания и эксплуатации ГПС и ПР на цредприятиях машиностроения я систем управления для ГПС и ПР" (Севастополь, 1990), на специализ! рованном семинаре ШАШ АН "Испытание, сертификация и диагностировг 2

ив технологического оборудования комплексно-автоматизированного роизводства" (Москва, 19Э1), на научно-технических семинарах "Тех-ология сборочных работ, средства механизации и автоматизации" Москва, ДНТП, 1989), "Выбор конструкций и режимов резания при эксп-уатации прогрессивного' твердосплавного инструмента" (Свердловск, 991), на НТС ЭНЙМС и техническом совещании специалистов "Организа-донно-методические основы создания A3" (Москва, ЭНИМС, 1988).

Публикации. По теме дисоертации опубликовано 12 печатных работ.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 5 глав l выводов; изложена на 146 страницах машинописного текста; содержит 5 рисунков, 38 таблиц, список литературы из 158 наименований, 9 [рилозсвний на 43 страницах.

iCHOBHOE СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проведен анализ надежности тра-сиционпой для токарных станков с ЧПУ операционной технологии, пока-(аны особенности обработки в режиме "безлюдной" технологии и причи-ш недостаточно широкого внедрения ГПМ; сформулированы задачи иссле-ювания.

Анализ нарушений работоспособности действующих токарных 1Ш юказал, что достигнутый период между вмешательствами оператора сос-?авляет в основном 27{-45 мин (таблица), причем около 85% общего количества вмешательств вызвано различными технологическими причинами.

При использовании станков с ЧПУ значительные колебания периода бойкости инструмента вынуждают оператора постоянно вмешиваться в гротекание рабочего процесса, но в конечном итоге эти кратковременно остановки не оказывают решающего влияния на производительность заботы оборудования. В случае эксплуатации того же инструмента в условиях IHM операторы вынуждены либо чаще производить принудительную смену инструмента, недоиспользуя его ресурс, либо для увеличе-шя. периода стойкости занижать режимы резания, что ведет к снижению 1роизводительности. Особенно это проявляется при обработке штампо-занных поковок на черновых резцах. Однако именно этот вид заготовок эееьш распространен в среднесерийном производстве, т.е. как раз гам, где в первую очередь целесообразно применять ГПМ.

Отсутствие оператора в-момент возникновения большинства отказов на ГПМ приводит к простоям оборудования, повышенному износу шструмента, браку деталей и др. Однако часть нарушений работоспособности модулей связана с возникновением аварийных ситуаций. Это установка заготовок с перекосом, вырыв обрабатываемой детали, по-

3

Статистка устраняемых оператором тещах нарушений работоспособности токарных ГПМ

Объект контроля Нарушение работоспособности 1ПШФ30РМ' дершфронтЗТ! топФт тскЕ/шес

Режущий онструмент Замена инструмента: -по усмотрению оператора -по сигнапу системы контроля на станке ■по сигнала системы контроля дне стана -пост гаоанной наработки <ь,оч 6.57 Ы 1.95 яв 3,05 7,31 25,6В

Устранение ложных сроботыВаний из-за стружки - OJS 5.99 -

Обрабатываемая деталь ЛррехтироВкя положения режущего инструмента: -по усмотрению оператора -по сигнапу системы кошгщя размеров обработтет дета/и <2.68 7.75 SJ3 9J5 35,23

Устранение ложных срабатываний. ¡т.ч. из-за стружки — 1117 <6,07 —

Стружка Очистка рабочей зоны Очистка сборочной емкости зш /.10 10,65 таг из 7.08 5.31

Технолог, среда Очистки системы СОХ w 156 3.05 (.77

Преиесс ремни» Ksppemupclm режимов резани», 6 т.ч. из-за стружки 5.1i з,п 3SS (55 5.» 3,66 3JM 3.59

Технологическое оборудование Мощный зажим/разжим заготовки: -патроном -схдатом paloma Ш 6.S5 W 061 Ьз w

ПерсустаноСка заютобки из-за перекоса 2,34 о.п <0.35 165

Устранение последствий ВырыВа обрабатыбаекой детали 0.11 1.55 ш ом

Устранение сбоеб транспортно-накопительной система 9.51 10,OS 6,70 9.92

Пуск после самопроизвольного останова • станка -робота 0.S5 0.28 OJS 3,10 ш _

боттюнйлсние параметров после их самопроизВоыюгоозмент -станка -робота Ш gm

- 9X7 (77

Устранение оператором прочих отказов . Í.H I.5S П.07 6.19

Устранение отказов, mpeóymuux ремонта зл З.Ю 2.99 —

Период между бмешательстбами onepamipa, мин * начатый период эксплуатации <00,0 п 100,0 95 то 31 <00.0 97

юмка или вырыв режущей пластины, необнаруженная системой контроля юстояния инструмента и др. Процент возникновения таких стказов от-юсительно невелик, но продолжительность устранения последствий шарии составляет до 40$ общего времени простоя ГПМ.

Наиболее частой (до 70%) причиной вмешательства оператора в заботу токарных станков с ЧПУ является неудовлетворительны! отвод ¡тружки из зоны резания. При работе в условиях ПШ долю отказов из-¡а стружки удалось сократить более, чем в два раза. Однако количест-ю отказов по этой причине остается достаточно большим. Более того, дополнительно к ранее существовавшим видам отказов (очистка рабочей юны от стружки), добавляются новые, характерные для ГПМ, например, южные срабатывания из-за стружки различных систем контроля.

Велики затраты подготовительно-заключительного времени на сомплексную отладку операционного технологического процесса при пе-)еналадке ГПМ. Имеющиеся по этому вопросу рекомендации носят, в ос-ювном, укрупненный характер и либо- касаются оформления различного юда организационно-технической документации, либо посвящены анализу чертежей деталей и заготовок, вопросам технологичности изделий, юзможности применения групповой технологии и т.д.

Повышение технологической надежности обработки деталей в ГПМ ¡вязано с изучением физических процессов при резании, которые изло-£ены в работах В.Ф.Боброва, Н.И.Зорева, М.И.Клушна, Г.И .Грановского, В.А.КудиноЕа, В.А.Синопальникова и др. Совершенствованию опера-даонной технологии обработки деталей"в автоматизированном производст-5е посвящены труды М.А.Эстерзона, В.К.Старкова, А.О.Этин, Ю.С.Шари-1а и др. Теоретико-вероятностные методы исследования технологического процесса разработаны Н.А.Бородачевым, И.В.Дуниным-Барковским, [.Г.Кацевым и др.

Подавляющее большинство существующих технологических рекомен-;аций по построению и отладке процессов токарной обработки деталей эазработаны для станков с ЧПУ (т.е. при наличии обслуживающего пер-:онала). В имеющихся работах отсутствуют данные по сравнению надеж-юсти эксплуатации различных конструкций режущего инструмента одина-сового технологического назначения в условиях"работы ГПМ; существуете операционные технологии черновой обработки деталей в основном >азработаны для заготовок из проката, в то время как распространением видом заготовок для ГПМ являются штампованные поковки, отсутст-5ует методика определения рациональных режимов резания при черновой >бработке поковок; существующие рекомендации по выбору режикэв реза-шя чистовых резцов не учитывают характера износа инструментов, что

затрудняет контроль за состоянием резцов в автоматическом режиме с помощью систем диагностики; не разработаны комплексные требования к построению технологических процессов обработки деталей, исключающие вмешательства обслуживающего персонала в работу ГПМ для очистю рабочей зоны от стружки; практически отсутствуют рекомендации с детальной проработкой вопросов комплексной отладки операционной технологии обработки деталей на ГПМ.

Исходя из вышеизложенного и в соответствие с поставленной целью сформулированы следующие основные задачи исследования:

1. Разработать рекомендации по построению высоконадежной операционной технологии токарной обработки деталей на ГПМ при отсутствии обслуживающего персонала.

2. Определить принципы построения операционной технологии обработю деталей из штампованных поковок в условиях ГПМ с обработкой по корке, для чего: выявить закономерности распределения конфигурации наружного контура поковок, выполнить статистический анализ их размерных параметров; провести сравнение надежности работы различных конструкций режущего инструмента одинакового технологического назначения в условиях работы ГПМ; проанализировать различные траектории перемещения режущего инструмента в процессе обработки деталей, влияющие на его стойкость; исследовать влияние переменных режимов резания на надежность технологического процесса; разработать рекомендации по построению операционной технологии обработки деталей при обеспечении наиболее благоприятных условий для текущей диагностики режущего инструмента; разработать методику выбора рациональны величин времени наработки и износа инструмента до его профилактической замены.

3. Составить рекомендации по построению техпроцессов обработки деталей, исключающие вмешательства обслуживающего персонала в работу ГПМ для очистки рабочей зоны от стружки.

4. Предложить технологические рекомендации по комплексной отладке операционной технологии на ГШ, в том числе: по наладке зажимных устройств патрона и робота; по построению техпроцесса для защиты оборудования от аварийных ситуаций; по отработке техпроцесса по ре зультатам обработки первых пробных партий деталей и др.

Во второй главе выполнен статистический анали геометрических форм и размеров штампованных поковок, проведены сра нительные испытания по надежности различных конструкций режущего инструмента, проанализировано влияние различных траекторий перемещения режущего инструмента в процессе обработки деталей на его сто 6

)сть, проведено сравнение методов замены инструмента, показаны осо-!нности эксплуатации ряда режущих инструментов в условиях работы Пй.

Статистический анализ штампованных поковок выявил закономернос-[ распределения их геометрических форм и размеров. Для большинства жовок весьма распространенным типовым элементом является уступ, 5разованный цилиндрической поверхностью и прилегающим торцем боль-зго диаметра. Таким элементом по крайней мере один раз характери-'готся не менее 58% поковок. В технологическом отношении это доста->чно сложный элемент, т.к. традиционная обработка предполагает не-щократное врезание вершины инструмента в корку поковки.

Для разработки принципов построения операционной технологии 5работки деталей из поковок в условиях ГПМ, включая обработку по >ряе, проведены сравнительные испытания различных конструкций черного инструмента одинакового технологического назначения.

На первом этапе испытаний рассматривались два наиболее расп-зстраненных варианта черновой обработки: одним и двумя режущими ютрументами. Обрабатывалась сталь 45 и 40Х (НВ 1871-203) резцами 32210 ( У=100 м/мин, 5 =0,3+0,4 мм/об, £ =0+4,0 ш). Наибольшую гойкостъ и стабильность результатов показал второй вариант обработ-I с использованием комплекта из двух инструментов: подрезного рез-а, оснащенного квадратной негативной пластиной 2008-1058 со стружко-эмом конструкции ЭНИМС с главным углом в плане У=45° (схема образца представлена на рис.1) и проходного-подрезного резца, оснацен-эго ромбической пластиной 2008-1953 с ^=95°. Коэффициенты вариации гойкости инструментов составили соответственно 0,18 и 0,44.

:ерновои подрезки тор-,ев штампованных поко-юк:

•ис.1. Типовая опера-донная, технология

+4 - номера проходов

© Д) торцы

Для повышения стабильности работы второго инструмента проведен следующий этап экспериментальных работ, где определялись рациональные схемы обработки уступа на ступенчатых поковках..Исследовались различные сочетания траекторий перемещения инструментов и режимов резания. Лучше других зарекомендовала себя схема обработки уступа (см. рис.2), имеющая специальные проходы инструмента для обработки штамповочных уклонов в сочетании со снижением режимов резания на обдирочных проходах, где колебания припуска и различные поверхностные дефекты достигают наибольших величин. Это позволило повысить стойкость проходных-подрезных резцов на 21% по сравнению с традиционными решениями и снизить коэффициент вариации стойкости до 7Г=0,32, Дальнейшее повышение надежности работы инструмента удалось получить, введя входной контроль заготовок.

Рис.2. Типовая операционная технология чернового точения уступа штампованных поковок:.

1.2.5 - обдирочные

проходы;

3.4.6 - черновые

проходы

За время производственной эксплуатации ГПМ проведены сравнительные испытания различных конструкций чистового инструмента одинакового технологического назначения. Лучшие результаты по стойкости с заданной вероятностью получены при использовании проходного-подрезного резца, оснащенного ромбической пластиной 2008-1952 с главным углом в плане У=95°. Проведены также сравнительные испытания режущих инструментов для внутренней обработки и инструментов для обработки дополнительных элементов детали.

В работе выполнен анализ расчета вероятности безотказной работы комплекта однотипных инструментов цри различных методах замены режущего инструмента в ГПМ. Полученные результаты представляют собой исходные данные для оптимизации распределения ёмкости инструментального магазина ГПМ между различными типами инструментов-дублеров Разработана методика выбора рациональных величин времени наработки и износа инструмента до его црофилактической замены. Рассмот-8

рены три варианта: замена инструмента по времени, замена по износу и замена либо по времени, либо по износу. В качестве критерия оптимизации при данном подходе используется минимум числа отказавших инструментов.

При эксплуатации ГПМ выбор времени для профилактической замены инструментов приходится осуществлять, учитывая различные критерии, в частности, степень искажения формы обработанной поверхности детали в зависимости от износа инструмента (см. рис.3). Такие случаи представляют наибольшую сложность для их распознавания в автоматическом режиме. Для наиболее характерных из них разработаны рекомендации по выбору времени для профилактической замены с учетом указанных критериев. Показаны также особенности эксплуатации в условиях ГПМ ряда режущих инструментов.

Рис.3. Схема переноса изменения профиля вершины резца на деталь:

1 - заданный контур детали;

2 - реально получаемый кон-

тур детали при обработке изношенным инструментом;

3 - промажуточные положения

инструмента;

4 - изношенный инструмент;

5 - траектория перемещения

центра вершины инструмента

' В. третьей главе исследовано влияние режимов резания (в том числе переменных) на надежность технологического процесса, выведен ряд отсутствующих в литературе интерполяционных моделей, связывающих стойкость с режимами, резания.

Установлено, что при обработке поковок черновыми проходными-подрезными резцами применение переменных (за период обработки одной детали) режимов резания обеспечивает большую стойкость инструмента. Вывод стойкостной интерполяционной модели для указанных условий эксплуатации режущего инструмента произведен в два этапа.

На первом этапе все проходы проходного-подрезного резца разделены на две группы, выполняемые с различными уровнями режимов резания: черновые проходы с равномерным припуском и обдирочные проходы с неравномерным припуском, коркой. Специально проведенные экспери-

менты с использованием методики многофакторного планирования позволили вывести отдельно для черновых и обдирочных проходов соответствующие интерполяционные модели, связывающие стойкость инструмента с режимами резания

^3,22 ^ 8,03

= 1,91 № 0,ИЧ > ^2 = 1,10 1.02 0М0 и'2)

V/ -5/ •£/ Уг & Ьг

На втором этапе в результате испытаний более 110 инструментов установлен вид распределения износа резцов, каждый из которых работал с переменными режимами резания. Точение черновых проходов выполнялось на режимах 1^=160 м/мин, 5/ =0,35 мц/об, ¿/=0,7+2,5 мм; для точения обдирочных проходов выбраны - 1^-90 м/мин, 52=0,2 ил/об, ¿2=0,7+2,5 мм. Наибольшее согласие эмпирического распределения с теоретическим наблюдалось с законом распределения Вейбулла с параметрами масштаба ¿7=37,2 и формы Ь =3,44.

Одновременно с проведением многофакторных экспериментов во всех точках планов определялись параметры формы распределения. Максимальное отклонение параметров от величины 5=3,44 составило менее д%, что позволило принять допущение о постоянстве данного параметра для всех режимов резания в рассмотренном диапазоне режимов резания.

Длн общей оценки надежности работы инструмента использовался физический принцип надежности Седикина, заключающийся в том, что в некотором диапазоне режимов резания надежность изделия зависит от величины выработанного им рзсурса в прошлом и не зависит от того, как Еыработан этот ресурс. Применительно к распределению Зейбулла, расчетная формула надежности изделий с учетом принятого допущения, а также с учетом уравнений (1,2) тлеет вид

РШ' ехр - П ---рщ--Ъ +

пм^ГЛГ

(3)

е3,03

где Г - обозначение гаммы-функции, Т/' - время работы резца в £ -ом режиме при обработке одной детали.

Полученная зависимость позволяет решать различные практические задачи по оптимизации работы проходных-подрезных резцов на ГШ/к Например, при выбранных уровне надежности и количестве ш;стру?лентов-

дублеров возможно определить максимальное количество деталей, обрабатываемых за заданный период работы ГПМ, или минимальное время работы IHM, необходимое для обработки заданного количества деталей; возможно также при заданном количестве деталей и выбранных режимах резания оценить уровень надежности работы резцов с учетом количества инструментов-дублеров.

Для удобства практического применения формула (3) преобразована с использованием метода неопределенных множителей Лагранжа в систему степенных уравнений для расчетов на ПЭВМ, а также представлена в виде ряда номограмм для различных фиксированных значений величин подачи 52 при обдирочном точении (см. рис.4). Величина £ определяет соотношение путей резания черновой и обдирочной обработки для конкретной детали. Увеличение доли обдирочных проходов (f =1,5+2,0) приводит к одновременному уменьшению скоростей резания Vj и , причем уменьшение величины I£ идет в 1,5+2,0 раза более интенсивно, чем уменьшение скорости Vi . При увеличении доли черновых проходов ( ; =3,5+4,5) наблюдается обратная картина.

3 работе представлены стойкостные модели, полученные при эксплуатации чистовых резцов с переменными (за период обработки одной детали и за период стойкости инструмента) режимами резания.

Применение переменных (за период обработки одной детали) режимов резания целесообразно при необходимости выполнения одним инструментом наряду с чистовой обточкой получистовой обработки каких-либо элементов деталей. Регрессионная зависимость стойкости инструмента имеет вид

где tot и toi - соответственно время резания получистового и чистового точения.

Применение переменных (за период стойкости инструмента) режи-

от реального развития износа. Например, при повышенной интенсивности износа резца возможно соответствующее уменьшение режимов и, таким образом, за счет частичного снижения производительности, продление периода эксплуатации инструмента. Подобная постановка задачи имеет смысл твлько при ограниченном в ПИЛ количестве инструментов-дублеров Количество полученных при этом деталей определяется как

где £ дет ~ длина пути резания инструмента при обработке одной детали

(},и - доля периода стойкости до смены режима резания. Экспериментальная проверка данной методики показала увеличение количества обработанных одним инструментом деталей более, чем на 20$.

Одним из технологических методов защиты ГПМ от аварийных Ситуаций является обеспечение наиболее благоприятных условий для текущей диагностики режущего инструмента. Проведенные опыты по стали 45 и 40Х резцами МС2210 2008-1952 показали, что изменяя операционную технологию (меняя параметры режимов резания) можно получить такой характер износа резцов, который легче всего распознается. На основании анализа различных методов замены инструментов (по времени, по си ле резания, по виброакустической эмиссии, по радиальное износу) показано, к какому характеру износа резцов необходимо стремиться в каж дом конкретном случае, чтобы повысить информативность диагностики.

Как правило, более предпочтительной являётся интенсивная обработка ( И=200»270 м/мин), но при этом соотношение режимов должно быть таким, чтобы обеспечить преимущественный износ инструмента по задней поверхности. Уменьшение интенсивности обработки, а также износ резца по передней поверхности снижает информативность сигнала.

Для ряда режущих инструментов установлены рациональные диапазоны режимов резания, а также выведены отсутствующие в литературе интерполяционные модели, связывающие стойкость с режимами обработки. Так, например, при обдирочном точении поковок из конструкционной стали НВ 202*214 подрезным резцом полученное уравнение имеет вид

мов резания дает возможность корректировать последние в зависимости

№ = T^[TrVrVi+T2(1-ii«)V2]

»

(5)

Использование данной модели позволило определить для рационального диапазона глубин резания и подач ( Ь =1,5+3,0 мм; 5 =0,30+0,35 т/об) скорость резания V=150+170 м/мин, обеспечивающую стойкость инструмента Т=29,1+14,8 мин.

В четвертой главе исследованы вопросы построения операционной технологии в зависимости от условий стружкообра-зования и отвода стружки из зоны резания при токарной обработке на ШМ (на примере конструкционных сталей).

Задача по обеспечению отвода стружки из зоны резания в реальных условиях обработки детали в данной работе разделена на три части: выявление условий устойчивого формирования транспортабельной стружки при установившемся резании, предотвращение случаев нарушения удовлетворительного стружкообразования в реальных условиях обработки деталей, исследование изменения стружкообразования за период стойкости инструментальной наладки и влияние этого изменения на работоспособность ШМ в реальных производственных условиях.

Исследование условий стружкообразования при установившемся резании проводилось в рамках лабораторных экспериментов. Разработана подробная классификация типов стружки при токарной обработке. Выявлено влияние на стружкообразование: вида режущего инструмента, его геометрии; режимов резания, направления подачи; обрабатываемого материала; вида обработки, параметров обрабатываемой детали; условий обработки и др. Результаты исследований оформлены в виде набора диаграмм стружкообразования.

Предотвращение случаев нарушения удовлетворительного стружкообразования в реальных условиях обработки деталей решалось путем разработки и анализа различных схем точения. В работе представлены лучшие результаты, полученные при обработке поверхностей основного контура, а также при точении дополнительных элементов.

Исследование изменения стружкообразования за период стойкости инструментальной наладки проведено за время производственной эксплуатации ГПМ. Представлены результаты выявленных изменений стружкообразования на работоспособность ГПМ в производственных условиях.

Разработаны рекомендации по построению техпроцессов обработки деталей на ПЕЛ для обеспечения надежного отвода стружки из зоны резания. Промышленная1 проверка данных рекомендаций при эксплуатации ГПМ на заводе "Станкоконструкция" (период наблюдения - II мес) показала отсутствие отказов модулей по причине неудовлетворительного отвода стружки из зоны резания.

В пятой главе представлены рекомендации по построению и отладке операционной технологии обработки деталей на ГШ, цриведены примеры внедрения и полученные результаты.

За период экспериментальной отработки технологических процессов в производственных условиях собран большой статистический материал комплексного характера, анализ которого позволил сформулировать рекомендации по разработке и отладке операционной технологии обработки деталей на ГПМ.

Разработаны рекомендации (в дополнение к известным по литературе) по построению схем черновой обработки деталей, требования, предъявляемые к заготовкам при обработке деталей на ПИ.

При обработке на ГПМ повторяющихся партий деталей актуальными становятся вопросы корректировки операционной технологии по результатам обработки первых пробных партий. В работе обобщены соответствующие рекомендации tío этому вопросу. В случае систематических поломок режущего инструмента анализируют характер, размеры разрушений, изломы пластин, исследуют также характер износа по главной и вспомогательной поверхностям резцов, надежность отвода стружки из зоны резания и изменение стружкообразования за период стойкости инструментальной наладкй. При обработке одинаковых элементов на различных деталях применяют методы групповой технологии.

Разработаны практические рекомендации по наладке зажимных устройств патрона и робота. Представлены: схема оцределения предельных погрешностей заготовок, схема возникновения аварийных ситуаций и расчета длины торцевой поверхности кулачка, методика установки заготовок роботом с повышенной точностью.

Обобщены изложенные в различных разделах работы рекомендации по построению операционной технологии чистовой обработки деталей при текущем контроле состояния режущего инструмента.

Особое внимание уделено рекомендациям по построению техпроцесса для защиты оборудования от аварийных ситуаций. Рассмотрены различные варианты сбоев в работе ГШ, проанализированы последствия этих сбоев и приведены технологические приемы, позволяющие стабилизировать ситуацию, не дать возможность каковд-либо сбою перерасти в аварию ГПМ.

В этой же главе представлены примеры построения операционной технологии обработки деталей типа тел вращения из штампованных поковок на ГПМ. Приведены полученные результаты.

После разработки и внедрения вышеизложенных рекомендаций проведен анализ нарушений работоспособности ГПМ на базе Ш42ШФ30. За

627 ч наблюдения период между вмешательствами оператора в работу ГПМ увеличился с 27 до 134 мин, т.е. почти в 5 раз, причем вмешательства по технологическим причинам сократились более, чем в 8 раз. Уменьшилось также время устранения отказов, ремонта оборудования.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Экспериментально установлены, проверены в условиях длительной эксплуатации ГПМ и скорректированы на основании статистического анализа рекомендации по построению высоконадежной операционной технологии токарной обработки деталей, обеспечивающие эксплуатацию ГШЛ при отсутствии постоянного обслуживающего персонала.

Большинство рекомендаций носит универсальный характер, их использование возможно не только при эксплуатации ГПМ, но и для повышения надежности обработки деталей на токарных станках с ЧПУ, автоматических линиях, другом автоматизированном оборудовании.

2. За период отработки технологических процессов в производственных условиях собран большой статистический материал комплексного характера, на основании анализа и ьитеаатнческой обработки которого подучен ряд новых научных и практических результатов.

2.1. Разработаны принципы построения операционной технологии обработки.деталей из штампованных поковок в условиях ГШЛ с обработкой по корке, дая чего: проведено сравнение надежности работы различных конструкций режущего инструмента одинакового технологического назначения; проанализированы различные траектории перемещения режущего инструмента в процессе обработки деталей, влиящие на его стойкость; разработана модель, позволяющая оценить надежность работы черновых проходных-подрезных резцов при точении поковок; дая удобства практического применения модель представлена в виде системы стеленных уравнений для расчета на ПЭВМ, а также в виде ряда диаграмм.

2.2. Выведены регрессионные зависимости стойкости ряда режущих инструментов от режимов резания, в том числе: подрезных резцов дая обдирочных работ, чистовых резцов для обработки конструкционных сталей с переменными режимами резания. Разработала методика исцодьзозаг-ния переменных режимов точения (за период стойкости инструмента) в зависимости от реального развития износа режущего инструмента, что позволило повысить надежность выполнения модулем суточного задания.

2.3. Для ряда инструментов установлены рациональные диапазоны режимов резания. Даны рекомендации по замене инструмента дая чистовой обработки в зависимости от степени искажения формы обработанных-поверхностей деталей, благодаря чему снижена вероятность появления брака в автоматическом режиме работы ГПМ.

2.4. Составлены рекомендации но построению операционной технологии обработки деталей из условия обеспечения наиболее благоприятных условий для текущей диагностики (по верхнему уровню) режущего инструмента (меняя параметры режимов резания можно получить такой характер износа резцов, который легче всего распознается).

2.5. Разработаны рекомендации по построению техпроцесса обра^-ботки деталей из конструкционных сталей в зависимости от условий стружкообразования, что позволило исключить вмешательства обслужива! щего персонала в работу ГПМ дая очистки рабочей зоны от стружки.

2.6. Представлены рекомендации по комплексной отладке операцио) ного техпроцесса при подготовке к работе ГПМ, в том числе по: отработке техпроцесса по результатам обработки первых пробных партий деталей, наладке зажимных устройств патрона и робота, построению техпроцесса для защиты оборудования от аварийных ситуаций.

3. Статистический анализ радежности работы токарного ГПМ на базе Ш42СПФ30Ш до и после внедрения комплекса вышеизложенных рекоме] даций показал, что период между вмешательствами оператора в работу модуля увеличился с 27 до 134 глин, вмешательства по технологическим причинам сократились более, чем в 8 раз. Уменьшилось также время устранения отказов, ремонта оборудования.

4. Промышленное внедрение результатов работы на заводе "Станко конструкция" позволило повысить коэффициент роста производительном: обработки деталей на ГПМ по основному времени в среднем в Ло=4,39 раза, по оперативному времени - в Лол =2,07 раза.

5. Фактический годовой экономический эффект, полученный от раз работанных и внедренных техпроцессов обработки деталей на ГПМ соста вил около 76900 руб на один ГПМ.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Малышев С.А. Проблемы внедрения техпроцессов обработки деталей средних размеров на токарных ГПМ в режиме "безлюдной" технологии // Проблемы создания и внедрения ГПС и PIK на предприятиях машинострое ния: Тезисы докладов, Одесса.- М.: ВНИИТЭМР, 1989.- С.20-22.

2. Малышев С.А. Анализ эксплуатации токарных гибких производственш модулей TM0I ж ТМ02 на заводе "Станкоконструкция" //Технология сборочных работ, средства механизации и автоматизации: Тезисы докладов:- М.: МДНТП, 1989,- С.129-140.

3. Малышев С.А. Влияние твердости заготовок на надежность протекай токарной обработки деталей на ГП модулях //Научно-методические осн<

!Ы разработки и создания автоматизированных заводов: сб. науч. трупов.-М.: ЭНИМС, 1989.- С.64-69.

I. Малышев O.A. Опыт эксплуатации токарных ГПМ с переменными режимами резания за период стойкости инструмента //Проблемы создания и эксплуатации ГПС и ПР на предприятиях машиностроения: Тезисы докладов, Севастополь.- М.: ВНИИТЭМР, 1990.- С.55-56. 5. Гатовский М.Б., Малышев С.А. Обеспечение удовлетворительного зтружкообразования при токарной обработке на гибком производствен-яом модуле: Метод, рек.- М.: ЭНИМС, 1985.- 31с. 5. Создание макета устройства автоматического контроля твердости заготовок и обрабатываемых деталей типа тел вращения с возможностью выбора коррекции режимов резания: Отчет.- М.: ЭНИМС, 1988.- 28с. (JS ГР 0I8900I5400, науч. руковод. теш - Малышев С.А.).

7. Малышев С.А.,.Кроль И.А. Черновая обработка поковок на токарных ГПМ //Станки и инструмент, 1992, ,>64, С. 27-30.

8. Палей С.М., Малышев С.А. Комплексный подход к выбору правила замены режущего инструмента в ГПМ //Станки и инструмент, 1992, №6.

9. Палей С.М., Малышев С.А., Мссквитин И.О. Перспективные технологии токарной обработки //Выбор конструкций и режимов резания при эксплуатации прогрессивного твердосплавного инструмента: Тезисы докладов, Свердловск, 1991,- С.6-9.

одписано к печати 17.02.92 Зак. 31/,Тираж 80 1,0печ.л.

Ротапринт ОЕТИ ЭНИМС