Фадєєв Валерій Андрійович. Наукові основи вибору структури та параметрів технологічних систем механічної обробки високоточних деталей

Краткое описание

Фадєєв Валерій Андрійович. Наукові основи вибору структури та параметрів технологічних систем механічної обробки високоточних деталей. : Дис... д-ра наук: 05.02.08 2008

Фадєєв В.А.Наукові основи вибору структури та параметрів технологічних систем механічної обробки високоточних деталей. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 технологія машинобудування. Національний технічний університет „Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2008.
В дисертації вирішена важлива та актуальна науково-технічна проблема підвищення ефективності механічної обробки високоточних деталей за рахунок спрямованого вибору структури і параметрів технологічного впливу при формоутворенні на підставі оцінок технологічних рішень, що приймаються, об’єктивними критеріями, які характеризують об’єкт обробки, технологічний процес та обладнання.
Для досягнення мети в роботі розробляються основи системного похода к проектуванню технологічних систем механічної обробки, які полягають в формулюванні системи технологічного приведення, що базується на теорії подібності та розмірностей. На основі цього розроблені методології синтезу структури та параметрів технологічних систем механічної обробки в точному машинобудуванні і аналізу, спрямованого на встановлення резервів підвищення технологічної ефективності підрозділів виробництва при співвідношенні діючого варіанта технологічної системи і еталонного. Розроблена також на цих засадах методологія технологічного прогнозування для підтримання на підприємствах точного машинобудування функціонування гарантованої технології.
Рекомендації дисертації прийняті при розробці програми розвитку Державного підприємства „Харківський машинобудівний завод „ФЕД”, а також при комплектуванні виробництва прогресивними технологічними системами обробки високоточних деталей.

Виконаний при проведенні дисертаційних досліджень комплекс теоретичних і прикладних розробок, висунуті наукові положення, прогнозовані і впроваджені в промислових умовах технології механічної обробки і реалізуюче їх металорізальне устаткування склали базу вперше сформульованих наукових основ створення високоефективних процесів формоутворення і формотворних систем (верстатів, інструментів, засобів технологічного оснащення і виміру), що забезпечує рішення важливої і актуальної науково-технічної проблеми - підвищення ефективності механічної обробки високоточних деталей за рахунок спрямованого вибору структури і параметрів технологічного впливу при формоутворенні на основі оцінок прийнятих технологічних рішень об'єктивними критеріями, що характеризують об'єкт обробки, технологічний процес і устаткування.
Запропонована і теоретично обґрунтована система об'єктивних критеріїв оцінки технологічних рішень, якими є приведені довжина обробки Lпр (обсяг роботи формоутворення), інтенсивність технологічного впливу при формоутворення Wпр (енергетична характеристика процесу) і час Тпр (продуктивність обробки), що характеризують об'єкт обробки, технологічний процес формоутворення і формотворне устаткування і що дозволяють здійснювати синтез і аналіз технологічних систем механічної обробки в точному машинобудуванні і технологічне прогнозування в металообробці.
У результаті виконаних теоретичних досліджень, створення розрахункових методик і алгоритмів, підготовки відповідної інформаційної бази розроблена перша складова методології технологічного приведення - параметричне приведення систем механічної обробки до єдиних порівнянних умов, що базується на теорії подібності і розмірностей, що враховує параметри процесу різання, геометрію ріжучого клина, кількість ріжучих клинів (зубів) інструмента або ймовірність зміни геометрії ріжучих клинів і нестаціонарність їхнього розподілу по поверхні інструмента (при шліфуванні), кінематику формоутворення, шорсткість обробленої поверхні, характеристики оброблюваного матеріалу і матеріалу інструмента.
Другою складовою методології технологічного приведення систем механічної обробки до єдиних порівнянних умов є структурне приведення, що базується на виявленні характеру взаємодії при формоутворенні елементарних поверхонь і відповідних різальних інструментів, що може бути паралельним, послідовним і паралельно-послідовним, що викликає, у свою чергу, зміну методики розрахунку приведених характеристик технологічних систем: довжини переміщення ріжучих крайок інструментів LпрS, інтенсивності (енергії) формоутворення WпрSі часу обробки ТпрS.
Методологія синтезу структури і параметрів систем механічної обробки, розроблена на базі теорії технологічного приведення, пов'язана з необхідністю введення ряду обмежень, що накладаються послідовністю обробки кожної поверхні, питаннями технологічної спадковості, взаємозв'язками між поверхнями в групі, розмірами, просторовим розташуванням. Процес синтезу можна представити у вигляді алгоритму, у якому поетапно формулюється вихідне завдання в термінах теорії технологічного приведення, уводяться вихідні дані на проектування, виконуються розрахункові процедури, проектування елементів структури технологічного переходу, розрахунок припусків на обробку, параметрична оптимізація і т.д.
На основі теорії технологічного приведення розроблені методологія і розрахунковий апарат технологічного аналізу, що спрямований на встановлення резервів підвищення техніко-економічної ефективності підрозділів машинобудівного виробництва з метою їхньої реалізації при модернізації або реконструкції і базується на порівнянні структурно-параметричних характеристик діючих систем механічної обробки і синтезованих варіантів, які є еталонами.
Загальний напрямок установлення і реалізації резервів технологічних систем механічної обробки може бути виявлене при експрес-аналізі, що складається в порівнянні приведених структурно-параметричних характеристик підрозділів діючого виробництва та статистичної інформації, отриманої при аналізі аналогічних виробництв.
Розроблено прикладні основи автоматизованих систем синтезу і аналізу структурно-параметричних характеристик технологічних систем механічної обробки, що базуються на запропонованих алгоритмах комплексних і локальних САПР, методологічну і інформаційну основу яких склали результати виконаних досліджень і організована інформаційна база.
Створення принципів гарантованої технології механічної обробки, характерної при виготовленні високоточних деталей, базується на технологічному прогнозуванні, метою якого є визначення на перспективу змін структурно-параметричних характеристик технологічних процесів і реалізуючих їхніх устаткувань і засобів оснащення, які формуються на основі аналізу структури і параметрів об'єкта обробки, а також адекватних змін витрат на виробництво.
Розроблена методика технологічного прогнозування розвитку ДП ХМЗ «ФЕД» дозволила ефективно підійти до виробітку перспективного плану розвитку сложноструктурного промислового підприємства, до складання щорічних бізнес-планів модернізації виробництва і комплектації сучасним металорізальним устаткуванням, інструментом і вимірювальною технікою.
Підвищення техніко-економічної ефективності технологічних систем механічної обробки забезпечується, зокрема, при використанні в проектуванні технологічних маршрутів методики, розробленої на основі кластерного аналізу. Основним напрямком рішення завдання прийняте поступове наближення до параметра якості через коефіцієнт уточнення, що у реальному виробництві пов'язаний зі станом конкретної технологічної системи і може бути визначений статистичними методами кореляційного аналізу по зміні досліджуваного параметра якості.
Результати всіх складових комплексу виконаних теоретичних і експериментальних досліджень реалізовані в розроблених в роботі нових технологічних рішеннях, методиках проектування і організації технологічних процесів механічної обробки, у комплексі сучасного металорізального і вимірювального устаткування, скомплектованому відповідно до виконаного технологічного прогнозу, системі його експлуатації і кваліфікаційного забезпечення, регламентованої рекомендаціями дисертації. Більшість розробок впроваджена у виробництво, що забезпечило сумарний фактичний економічний ефект у розмірі 1,349 млн.грн.