Технологическое обеспечение ресурсосберегающих операций изготовления корпусных деталей на многоцелевых станках с ЧПУ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Носов, Михаил Валентинович

• Носов, Михаил Валентинович
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Носов, Михаил Валентинович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ РЕСУРСОВ ПРИ ПОСТРОЕНИИ ОПЕРАЦИЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ НА СТАНКАХ С ЧПУ

1.1. Анализ современного состояния использования производственных ресурсов при построении операций изготовления деталей на станках с ЧПУ

1.2. Выводы по главе 1

1.3. Предметная область, цель и основные задачи исследования

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ЗАТРАТ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ РЕСУРСОВ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ОПЕРАЦИЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ НА МНОГОЦЕЛЕВЫХ СТАНКАХ С ЧПУ

2.1. Исследование связей структурно-параметрических характеристик операций изготовления корпусных деталей на многоцелевых станках с ЧПУ и показателей расхода производственных ресурсов

2.2. Исследование влияния конструктивно-технологических параметров корпусных деталей на затраты производственных ресурсов при выполнении операций их изготовления на многоцелевых станках с ЧПУ

2.3. Выводы по главе 2

ГЛАВА 3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕЦИЗИОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ НА МНОГОЦЕЛЕВЫХ СТАНКАХ С ЧПУ

3.1. Методика и метрологическое обеспечение качества изготовления прецизионных поверхностей

3.2. Экспериментально-производственная апробация методики обеспечения качества изготовления прецизионных поверхностей

Стр.

3.3. Выводы по главе 3

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ, СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ И ПРАКТИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПОСТРОЕНИЮ И РЕАЛИЗАЦИИ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ОПЕРАЦИЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ НА МНОГОЦЕЛЕВЫХ СТАНКАХ С ЧПУ

4.1. Методика построения ресурсосберегающих операций изготовления корпусных деталей на многоцелевых станках с ЧПУ и анализ результатов ее производственной апробации

4.2. Средства автоматизации для построения ресурсосберегающих операций и практические рекомендации по изготовлению корпусных деталей на многоцелевых станках с ЧПУ

4.3. Выводы по главе 4

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

143

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технологическое обеспечение ресурсосберегающих операций изготовления корпусных деталей на многоцелевых станках с ЧПУ»

ВВЕДЕНИЕ

Корпусные детали, выполняя функции базовых для размещения и взаимной координации других деталей конструкции, а также обеспечивая ее силовое замыкание, входят в состав подавляющего большинства изделий машиностроения и приборостроения. Усложнение конструкций машин, требований к их эксплуатационному качеству, современные принципы конструирования машин ведут к усложнению формы корпусных деталей и требований к качеству их изготовления. Для корпусных деталей современных машин характерно наличие ряда конструктивных баз, расположенных под различными углами друг к другу, наличие базовых поверхностей с точностью диаметральных размеров по 1Т5...1Т7, значительного числа точных геометрических элементов и отверстий, различным образом расположенных в пространстве.

Сказанное обусловило сложность и ресурсозатратность производства корпусных деталей. Процессы их изготовления включают, как правило, значительное число технологических операций, выполняемых зачастую на оборудовании высокой и особо высокой точности и сопряженных со значительными расходами всех видов производственных ресурсов.

Все более широкое применение для изготовления сложнопрофильных корпусных деталей наукоемких изделий, деталей аэрокосмической техники находят многоцелевые станки с ЧПУ (МС) благодаря их высокому уровню автоматизации обработки и их широчайшим технологическим возможностям. Вместе с тем, МС отличает высокая цена и высокая стоимость эксплуатации: стоимость станко-минуты МС по сравнению, например, с токарно-винторезным станком с ЧПУ выше в 5 и более раз. Высоки производственные затраты, связанные с выполнением технологических операций на МС, в которых доминируют затраты на их инструментальное оснащение. Последние

составляют 20...25% суммарных затрат, связанных с эксплуатацией станка и за 10 лет становятся соизмеримыми с затратами на его приобретение и монтаж.

Существует актуальная научно-техническая задача сокращения затрат производственных ресурсов при изготовлении корпусных деталей на МС, имеющая важное значение для машиностроения РФ. Наиболее перспективным путем ее решения является построение ресурсосберегающих операций изготовления деталей на МС. Это требует разработки необходимого технологического обеспечения, включающего методическое обеспечение и средства автоматизации для построения указанных операций.

Для выполненных по рассматриваемой тематике исследований характерно отсутствие комплексного подхода к ресурсосбережению -стремление к сокращению расходования ресурса одного (выделенного) вида часто за счет роста расходов ресурсов других видов. Существующий уровень предложенных решений поставленной задачи не соответствует современным требованиям. Необходимы дополнительные исследования с целью снижения затрат производственных ресурсов при построении и реализации технологических операций изготовления корпусных деталей на МС. Сказанное делает тему представленной диссертационной работы актуальной.

Предметная область исследования: разработка и реализация операционной технологии на МС.

Объект исследования: процесс формирования структурно-параметрических характеристик технологических решений уровня операций при изготовлении корпусных деталей на МС.

Цель исследования: Снижение затрат производственных ресурсов при построении и реализации технологических операций изготовления корпусных деталей на МС.

Задачи исследования:

1. Анализ затрат производственных ресурсов при выполнении операций изготовления корпусных деталей на МС.

2. Разработка и экспериментально-производственная апробация

методики обеспечения качества изготовления прецизионных поверхностей корпусных деталей на МС.

3. Разработка методики, средств автоматизации и практических рекомендаций по построению и реализации ресурсосберегающих операций изготовления корпусных деталей на МС.

Научная новизна: выявление формализуемых связей структурно-параметрических характеристик операций изготовления деталей на МС с показателями расхода производственных ресурсов и использование выявленных связей для построения ресурсосберегающих операций.

Теоретическая значимость работы состоит в: выявлении, формализации и исследовании основных связей структурно-параметрических характеристик технологической операции обработки заготовки на МС и статей расходов производственных ресурсов; применении технологических комплексов поверхностей для декомпозиции обрабатываемых заготовок и построении операций на МС; определении формализуемых условий возможности изготовления нескольких технологических комплексов поверхностей одним инструментом при выполнении инструментального перехода; разработке оригинальной методики обеспечения качества изготовления прецизионных поверхностей корпусных деталей лезвийной обработкой на МС; разработке методики построения ресурсосберегающих операций изготовления корпусных деталей на МС.

Практическая значимость работы заключается в возможности использования ее основных результатов, разработанных методик и средств автоматизации для построения ресурсосберегающих операций изготовления корпусных деталей на МС инвариантно конструктивно-технологическим характеристикам деталей, модели станка и типу производства. Доказано, что обоснованное построение операций изготовления корпусных деталей МС из инструментальных переходов, позволяющих обработку нескольких различных комплексов поверхностей одним инструментом, обеспечивает снижение затрат на их выполнение для чугунных заготовок на 15... 30%, для стальных

на 25... 43%.

Использовались фундаментальные и прикладные положения технологии машиностроения, методы математического моделирования, теории принятия решений, многокритериального выбора.

На защиту выносятся:

1. Формализованные связи характеристик технологических операций, выполняемых на МС и значений производственных затрат на их выполнение, реализованные в программе определения затрат.

2. Методика обеспечения качества изготовления прецизионных поверхностей корпусных деталей на МС лезвийной обработкой с коррекцией положения инструмента по результатам измерений и средства автоматизации ее применения.

3. Методика построения ресурсосберегающих операций изготовления корпусных деталей на МС.

Достоверность результатов исследования подтверждается их экспериментальной проверкой в производственных условиях с использованием современного, аттестованного оборудования. Все разработанные методики и средства автоматизации прошли практическую апробацию в производственных условиях и внедрены в производство.

Работа выполнена на кафедре «Технологии машиностроения» МГТУ им. Н.Э. Баумана в 2013...2016г.г. Основное содержание работы отражено в 9 печатных работах, из которых 5 - в рецензируемых научных изданиях, входящих в перечень ВАК РФ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ РЕСУРСОВ ПРИ ПОСТРОЕНИИ ОПЕРАЦИЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ НА СТАНКАХ С ЧПУ

1.1. Анализ современного состояния использования производственных ресурсов при построении операций изготовления деталей на станках ЧПУ

Изготовление машин невозможно без производственных ресурсов. Под ресурсом понимают количественную меру возможности выполнения деятельности, связанной с изготовлением машин, или условия, позволяющие с помощью технических преобразований получить желаемый результат (заданное эксплуатационное качество изготовляемой машины). Производственные ресурсы - совокупность средств производства, трудовых, информационных, энергетических и финансовых ресурсов, вовлеченных в процесс производства. В соответствии с экономическим принципом проектирования технологических процессов [1] изготовление машин заданного качества должно осуществляться при минимальных затратах производственных ресурсов всех видов. Систему мер, приводящих к умеренному расходованию ресурсов, принято называть ресурсосбережением. В промышленно развитых странах ресурсосбережению при изготовлении машин уделяется не меньшее внимание, чем обеспечению их качества.

Одним из наиболее ресурсозатратных машиностроительных производств является производство корпусных деталей [2,3]. Для этих деталей характерна высокая сложность, определяющаяся, в большинстве случаев, моноблочным принципом их конструирования, исключительное разнообразие конструктивных исполнений (Рис. 1.1) и высокие требования к эксплуатационному качеству. В частности, конструкции сложнопрофильных корпусных деталей (см. Рис. 1.1, в) характеризуются наличием [4,5]:

Рис. 1.1. Примеры корпусных деталей современных машин: а) опорные

корпусы, цапфы; б) корпусные детали - совокупности поверхностей вращения, плоскостей, отверстий пазов; в) сложнопрофильные корпусные детали (корпус основного блока)

а) трех и более основных конструкторских баз, находящихся под углом друг к другу;

б) трех и более базовых отверстий с точностью диаметральных размеров IT5.. .IT7, находящихся под углом друг к другу в пространстве;

в) сплайн-поверхностей;

г) большого количества пазов, выточек и отверстий различных размеров и требований к качеству.

Конструкции таких деталей часто содержат нетехнологичные элементы (зоны), изготовление которых затруднительно и предъявляет дополнительные требования к технологическим возможностям применяемого оборудования. Разработку процессов изготовления корпусных деталей традиционно выполняли при безусловном доминировании технологического принципа проектирования над экономическим [1]. Это предполагало разделение технологических процессов на этапы. Выполнение этапов чистовой и окончательной обработки в ряде случаев, например, при наличии поверхностей с точностью диаметральных размеров IT6, IT7, требовало создания специальных производственных условий.

Все более широкое применение для изготовления сложнопрофильных корпусных деталей наукоемких изделий, деталей аэрокосмической техники находят МС. Технологические возможности современных МС характеризуют [6], [V]:

а) число управляемых координат 5... 6;

б) достижимая точность изготовления основных поверхностей деталей:

- по стали IT8, IT7;

- по алюминиевым сплавам IT6, IT5;

в) достижимая шероховатость основных поверхностей деталей RaO,16...RaO,32 мкм;

г) допуски отклонений формы и взаимного расположения обработанных поверхностей - не более 0,003.. .0,005 мм;

д) количество инструментов в магазине - до 150;

е) габариты обрабатываемых заготовок - до 2000x2000x2000мм.

Приведенные возможности в целом соответствуют основным технологическим задачам, возникающим при изготовлении корпусных деталей современных машин в условиях единичного - серийного производств. Вместе с тем, МС отличает высокая цена и высокая стоимость эксплуатации: стоимость одной станко-минуты МС даже, например, по сравнению со стоимостью станко-минуты современного токарно-винторезного станка с ЧПУ выше в 5 раз и более [8]. Сказанное сделало исключительно актуальной проблематику обеспечения эффективности МС.

Эффективность технологических систем на базе станков с ЧПУ принято оценивать, учитывая [8]: качество изготавливаемой продукции; штучную производительность; количество рабочих, занятых в производстве. Считают [8], что если при внедрении станков с ЧПУ штучное время сократилось на 50% по сравнению с обработкой на станках с ручным управлением, то, несмотря на дополнительные затраты, обеспечивается общее сокращение производственных расходов. Задача ресурсосбережения при оценивании и сравнении эффективности станков с ЧПУ ранее даже не ставилась. Её, в неявном виде, пытались решить путем поиска обоснованного соответствия оценки сложности изготавливаемой детали и технологических возможностей станков с ЧПУ.

В [9] предложена методика определения границ эффективного использования станков с ЧПУ в зависимости от номенклатуры изготавливаемых деталей - тел вращения. Введено понятие "технологическая сложность детали", которую предложено оценивать количественно:

где Ст— технологическая сложность детали; Ск- конструктивная сложность детали; П произведение корректирующих коэффициентов, учитывающих влияние на технологическую сложность обрабатываемого материала, вида исходной заготовки, величины снимаемого припуска, технологичности

(1.1)

конструкции. Сложность обработки на данной операции (С) определена как часть технологической сложности (Ст). Концентрацию обработки в операции (Кк) определяют:

Кк = £. (1.2)

По утверждению автора [9] предложенные модели позволяют решать задачи оптимального выбора: оборудования с ЧПУ для изготовления деталей заданной номенклатуры; изготавливаемых деталей для загрузки заданного оборудования с ЧПУ.

Подход, изложенный в [9], в последующем развит в [10-13] и др. Для работ данного направления характерны:

формализованное количественное оценивание сложности планирующихся к изготовлению деталей на основе, по сути, субъективных показателей;

- недостаточная методическая проработанность процедур определения корректирующих сложность коэффициентов. Это ограничивает возможную область применения результатов указанных исследований. Между тем, оценка приемлемого уровня концентрации технологических переходов в операции, выполняемой на МС, имеет исключительно важное значение для ресурсосберегающего построения последней.

В [14] предложена методика оценки рационального выбора оборудования с ЧПУ на основе алгоритма отработки деталей на технологичность (по элементам конструкции детали, точности обработки, наличию унифицированных элементов, свойств обрабатываемого материала и т.д.). Количественно определен обобщенный критерий технологичности и оценен экономический эффект. Обобщенный критерий технологичности получен на основе простой линейной свертки отдельных частных критериев, что с позиций системного анализа некорректно [15]. Частные критерии (коэффициент конструктивной сложности, коэффициент, учитывающий взаимное расположение поверхностей, коэффициент обрабатываемости материала и т.д.)

недостаточно обоснованы. Это ставит под сомнение результативность использования материалов работы, к тому же в [14] не комментируемой.

Машиностроительное производство, как правило, обладает ограниченными ресурсами. Ограниченность ресурсов и их высокая стоимость в условиях кризисных явлений в мировой экономике делают задачу ресурсосбережения крайне актуальной и заставляют считать возможность ресурсосбережения одним из важнейших критериев эффективности МС.

Автором выполнен анализ основных производственных затрат, связанных с эксплуатацией в условиях производства мелкосерийного типа трех МС моделей W518MT (Willemin Macodel); C40U (Hermle); G200 (Index) за 10-летний период. Усредненный баланс указанных затрат показан на Рис. 1.2. Безусловно доминирующей статьей производственных затрат, связанных с эксплуатацией МС за указанный период являются затраты на инструмент (приобретение и эксплуатацию). За каждое из последних двух десятилетий затраты на инструмент увеличивались в среднем в 1,2.. .1,28 раза и достигают в настоящее время (за десятилетний период) 0,5...0,56 от затрат на приобретение и монтаж оборудования, то есть становятся соизмеримы с последними. Причинами этого являются: рост оптовых цен на инструменты; нерациональная эксплуатация инструмента, включая построение структуры технологической операции, выбор режимов резания и т.д.

Для важнейших видов производственных ресурсов, использующихся в технологической операции, выполняемой на МС, определены их основные показатели, причины неоправданного расходования, возможные методы их сбережения, и проведен анализ исследований, связанных с реализацией каждого из указанных возможных методов сбережения соответствующего ресурса (Таблица 1).

Минимизация расхода инструмента и соответствующих затрат (см. Таблицу 1) прямо связана с необходимостью уменьшения мощности его видов (номенклатуры) и количества, используемых в технологических операциях, выполняемых на МС. Неоправданное расширение номенклатуры

Затраты на подготовку управляющих программ 7...15%

Затраты на приспособлю ния 5...12%

Затраты на приобретение и монтаж 35... 45%

Прочие затраты 5...7% Затраты на СОЖ 1... 4%

Затраты на инструмент 20... 25%

Рис. 1.2. Баланс основных производственных эксплуатацией МС в течение 10 лет

Затраты на планово-предупредите льный ремонт 8... 12%

затрат, связанных с

Рис. 1.3. Зависимость себестоимости обработки элементарной поверхности заготовки Соп от скорости съема материала Q [49]: Сзм.с ~ тарифная ставка рабочего с учетом накладных расходов; М - объем снимаемого материала при обработке элементарной поверхности; Qo - значение скорости съема материала, соответствующее минимуму себестоимости

используемого инструмента отчасти объясняется доминирующим в настоящее время принципом построения структур операций, при котором каждому технологическому переходу ставят в соответствие собственный инструмент для его реализации. Операцию формируют из элементарных (простых) технологических переходов [1,6]. Должны быть определены и, по возможности, формализованы отсутствующие в настоящее время условия замены нескольких инструментов, реализующих простые технологические переходы, одним инструментом, выполняющим сложный переход.

Качество проектного решения, соответствующего (/) варианту построения операции, может быть оценено критерием (/(¿) [16]:

(1-3)

где (¿1 - значение функции, отражающей полезный эффект / варианта решения; З^ - затраты на принятие и реализацию / варианта решения. Более предпочтительному варианту решения соответствует большее значение К¿. В качестве функции полезного эффекта может быть принята, например, штучная производительность:

(21=-^—, (14)

та;

где штучное время для / варианта построения операции.

При построении операций из сложных (инструментальных) переходов за счет сокращения вспомогательного времени сокращается и штучное время. При близости значений затрат на подготовку управляющих программ, что характерно при использовании средств их автоматизированной подготовки, затраты на выполнение операций, состоящих из простых переходов выше, чем затраты на операции, состоящие из сложных переходов [17]. Это делает построение операций из сложных переходов предпочтительным. При этом усложняется выбор режима обработки, возрастает нагрузка на инструмент, что может привести к снижению его стойкости. Современные МС за счет возможности программной реализации различных стратегий обработки

Таблица 1.

Основные показатели производственных ресурсов технологической операции, причины их неоправданного расходования, возможные методы сбережения и данные о выполненных исследованиях

Вид ресурса Показатель ресурса или его расхода Причины неоправданного расходования ресурса Возможные методы сбережения Выполненные исследования

1 2 3 4 5

редства производства Множество видов инструмента; количество инструмента каждого вида; общее количество инструмента в операции Рост мощности множества при построении операции из элементарных технологических переходов; излишняя концентрация переходов в операции; избыточное количество используемого мерного инструмента Использование возможностей инструмента и оборудования с ЧПУ: построение операций из инструментальных переходов; рациональная концентрация переходов и структура операции [17-22]

Стойкость инструмента Снижение стойкости из-за: нерационального выбора режима обработки; недостаточности количества используемого инструмента Рациональный выбор режима обработки; обоснованное определение количества используемого в операции инструмента [23-37]

и Действительный фонд времени оборудования Завышенное вспомогательное (штучное) время; недостаточная надежность обеспечения качества и производительности обработки в операции Структурно-параметрическая модификация операции [38-52]

Трудовой Фонд времени основного рабочего; квалификация рабочего Завышенное вспомогательное (штучное) время; недостаточная надежность обеспечения качества и производительности обработки в операции Структурно-параметрическая модификация содержания операции [47-51]

Таблица 1 (окончание)

1 2 3 4 5

Энергетический Расход электроэнергии Завышенная мощность резания; завышенное штучное время Рациональный выбор режима обработки; построение рациональной структуры операции [53-59]

Затраты на инструмент Высокая стоимость инструмента из-за усложнения его конструкций и требований к его качеству; применение нестандартного инструмента; неоправданное разнообразие инструмента; малая стойкость инструмента Ограничение количества и числа видов применяемого инструмента; рациональный выбор режима обработки; построение рациональной структуры операции [23-37]

Финансовый Затраты на приспособление Нерациональная структура операции; неправильный выбор схемы установки; применение специальных приспособлений Построение рациональной структуры операции; правильный выбор схемы установки; применение переналаживаемых или универсальных приспособлений простых конструкций [46]; [60-63]

Затраты на электроэнергию Плохая обрабатываемость материала резанием; завышенные мощность резания и основное (штучное) время Построение рациональной структуры операции; рациональный выбор режима обработки [53-57];

Зарплата основных рабочих Усложнение структуры технологической операции; излишняя концентрация переходов; усложнение управляющей программы; рост штучного времени Построение рациональной структуры операции; рациональный выбор режима обработки; организация "бережливого" производства [54]; [64-66];

позволяют, например, фрезеровать гладкие и резьбовые отверстия, ступенчатые отверстия и карманы сложной формы, что значительно сокращает номенклатуру применяемого осевого режущего инструмента в инструментальных наладках.

Авторы [18, 19] за счет применения скоростной обработки внутренних поверхностей при планетарном движении инструмента добиваются обеспечения качества изготовления отверстий меньшим количеством инструментов. Однако, представленные работы носят частный, экспериментальный характер, необходимые обобщения отсутствуют, что ограничивает возможную область дальнейшего применения их результатов. В [20] обосновывается возможность применения на МС оптимальных инструментальных наладок. Анализируя конструкции изготовляемых деталей, автор выделяет типовые элементы, ранжируя их по размеру и применяемости. На основании данных анализа формируется групповая инструментальная наладка, позволяющая сократить количество типоразмеров применяемого инструмента. Совокупность групповых инструментальных наладок образует оптимальную инструментальную наладку. Утверждается [20], что ее применение позволяет практически свести к нулю время переналадки МС и повысить за счет этого их штучную производительность на 7-8%. Однако, в [20] не затронуты вопросы возможного усложнения управляющих программ, и, как следствие, увеличение штучного времени, не описаны границы применения указанного метода, не учтены усложнение подготовки производства и неизбежный рост соответствующих затрат.

Для операции изготовления корпусных деталей на МС характерны:

а) высокая концентрация переходов;

б) наличие в отдельных зонах обрабатываемых заготовок (в особенности - при черновой обработке) существенно неравномерных и весьма значительных припусков (напусков);

в) для некоторых инструментов наладки - значительное по величине основное время, соизмеримое или даже превосходящее соответствующие

периоды стойкости;

г) эксплуатация ряда инструментов наладки на переменных режимах или при прерывистом резании.

Исключительное значение для ресурсосбережения приобретает соответствие периодов стойкости инструментов наладки условиям их эксплуатации, выбор и управление режимами обработки. Тривиальным путем уменьшения расхода инструмента является увеличение его стойкости за счет упрочняющих воздействий при его изготовлении [23,24] и др. Совершенствуются методы определения стойкости и диагностирования состояния инструмента [25-27].

Применение систем диагностики инструмента в производстве ограничивают [26]: отсутствие методики назначения критериев замены инструмента при его широкой номенклатуре; неопределенность функциональной связи контролируемых параметров с состоянием инструмента; недостаток методов и средств для измерения этих параметров. В настоящее время на рынке автономных систем диагностики представлены, в основном, системы ориентированные на диагностику износа режущего инструмента и фиксирование момента выхода его из строя, чтобы предотвратить более серьезные поломки деталей станка. Системы прогнозирования остаточной стойкости режущего инструмента в реальном времени на рынке отсутствуют. В [27] представлена модель прогнозирования и диагностики износа режущего инструмента на основе фиксирования изменения силы резания. Описано аппаратное решение задачи и приведены практические результаты работы. Внедрение таких систем в производство сдерживает необходимость их аппаратного включения в системы управления станками или соответствующей модернизации оборудования, что само по себе сопряжено со значительными затратами и вряд ли возможно на ресурсной базе отдельного предприятия.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Носов, Михаил Валентинович, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Технология машиностроения: учеб. для вузов: В 2т., Т.1. Основы технологии машиностроения / [В.М. Бурцев и др.]; под ред. A.M. Дальского, А.И. Кондакова. 3-е изд., испр. и перераб. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011.478 с.

2. Технология машиностроения: учеб. для вузов: В 2т., Т.2. Производство машин / [В.М. Бурцев и др.]; под ред. Г.Н. Мельникова. 3-е изд., испр. и перераб. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. 551 с.

3. Справочник технолога - машиностроителя. В 2т., Т.1 / Под ред. A.M. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение -1, 2001. 912 с.

4. Классификатор ЕСКД. Классы 71,72,73,74,75,76. Иллюстрированный определитель деталей. М.: Изд-во стандарты. Пояснительная записка. М: Изд-во. Стандарты, 1986. 37 с.

5. Обработка и технологическое обеспечение качества корпусных деталей: учеб. пособ. / Б.И. Коган // ГОУ ВПО « Кузбасск. гос. техн. ун-т ». Кемерово: Кузбассвузиздат, 2012. 128 с.

6. Пиль Э.А. Обработка корпусных деталей на станках с ЧПУ и ГПС. СПб.: СПбГУАП, 1998. 124 с.

7. Проектирование автоматизированных станков и комплексов: учебник: в 2т., Т.2 / под ред. П.М. Чернянского. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. 303 с.

8. Справочник технолога машиностроителя: в 2т., Т.2 / под ред. A.M. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г.Суслова. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение - 1, 2001. 905 с.

9. Шарин Ю.С. Технологическое обеспечение станков с ЧПУ. М.: Машиностроение, 1986. 176 с.

10. Журавлева C.B. Разработка и исследование методики подбора деталей для обработки на станках с ЧПУ: автореферат дис. ... кандидата технических наук: 05.13.07. Екатеринбург, 1997. 23 с.

11. Микитянский В.В., Микитянская JI.M. Методика подбора деталей в автоматизированном производстве // Вестник АГТУ. 2006. №2 (31). С. 36-43.

12. Либерман Я.Л. Эффективность использования металлорежущих станков с ЧПУ // СТИН. 2009. №10. С. 17-20.

13. Пиль Э.А. Повышение производительности обработки корпусных деталей на станках с ЧПУ на основе теории сложности: диссертация ... доктора технических наук: 05.02.08. Санкт-Петербург, 1999. 464 с.

14. Безъязычный В.Ф., Шеховцева Е.В., Шеховцева Т.В. Эффективность применения станков с ЧПУ в единичном и мелкосерийном производстве деталей ГТД на основе анализа их конструкции // Справочник. Инженерный журнал. 2012. №8. С. 27-37.

15. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1981.487 с.

16. Кондаков А.И. САПР технологических процессов: учебник для вузов. 3-е изд., стер. М.: Издательский центр "Академия", 2010. 272 с.

17. Кондаков А.И., Носов М.В. Сбережение производственных ресурсов при построении операций обработки заготовок на станках с ЧПУ // Справочник. Инженерный журнал. 2013. №6. С. 21-25.

18. Косарев В. А., Середа В.В. Расширение технологических возможностей обработки отверстий в корпусных деталях при планетарном движении инструмента на многоцелевых станках с ЧПУ // Вестник МГТУ «Станкин». 2011. №3 (15). С. 99-101.

19. Штриплинг Л.О., Попов М.Г. Применение высокоскоростного фрезерования точных отверстий для совершенствования технологии производства корпусных деталей из алюминия // Омский научный вестник. 2010. №3 (93). С. 63-67.

20. Пиль Э.А. Использование оптимальной инструментальной наладки для станков с ЧПУ // Альманах современной науки и образования. 2009. №6(25). С. 141-144.

21. Орлов A.A. Методика повышения производительности концевого фрезерования на станках с ЧПУ // СТИН. 2013. № 4. С. 20-23.

22. Исаев A.B., Гречишников В.А. Применение режущих пластин с прямолинейной кромкой для обработки криволинейных участков профиля // СТИН. 2010. №1. С. 26-30.

23. Мокрицкий Б.Я. Примеры решения проблемы сокращения инструментальных затрат в машиностроении // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2011. №3. С. 128-133.

24. Кишуров В.М., Ипполитов В.Н., Кишуров М.В., Некрасова М.Ю. Влияние износостойкого покрытия на работоспособность режущих инструментов // СТИН. 2007. №11. С. 5-9.

25. Мартынов В.В., Мартынов П.В. Прогнозирование износа режущего инструмента методом экстремального критерия // Автоматизация и современные технологии. 2013. №4. С. 7-18.

26. Мелкова С.О. Методы контроля и диагностики металлообрабатывающего инструмента // Вестник Московского государственного университета приборостроения и информатики. Серия: Машиностроение. 2011. №34. С. 15-18.

27. Мартинов Г.М., Григорьев A.C. Диагностирование режущих инструментов и прогнозирование их остаточной стойкости на станках с ЧПУ в процессе обработки // СТИН. 2012. №12. С. 23-27.

28. Коровин Е.М. Автоматическая оптимизация режимов резания для станков с ЧПУ. Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 1991. 86 с.

29. Петрушин С.И. Экономически обоснованный срок службы режущих инструментов // Вестник машиностроения. 2007. №4. С. 40-45.

30. Коровин Е.М., Лунев А.Н., Цараева В.В. Оптимизация процессов обработки деталей на станках с ЧПУ по экономическим критериям // Изв. ВУЗов. Авиационная техника. 2012. №1. С. 54-57.

31. Коровин Е.М., Валиев Р.Х. Оптимизация режимов многоинструментальных операций для станков с ЧПУ // Изв. ВУЗов. Авиационная техника. 2012. №2. С. 72-76.

32. Авилова Н.В., Гордиенко Б.И., Краплин М.А., Сибирский В.В. Определение оптимальной скорости резания по критериям производительности и себестоимости // СТИН. 2008. №7. С. 25-28.

33. Зориктуев В.Ц., Никитин Ю.А., Сидоров A.C. Мониторинг и прогнозирование износа режущего инструмента// СТИН. 2007. №10. С. 31-34.

34. Дерябин В.И., Постнов В.В., Суханова H.H. Технико-экономическое обоснование форсирования режимов резания труднообрабатываемых материалов и сплавов при токарной обработке на мехатронном оборудовании // СТИН. 2009. №9. С. 15-18.

35. Кирюшин Д.Е., Кирюшин И.Е., Насад Т.Г. Высокоскоростное торцовое фрезерование титановых сплавов // СТИН. 2008. №7. С. 29-32.

36. Damm H. Fertigungskosten senken mit vielseitigen und standfesten Tools // Werkstatt + Betrieb. 2012. N11

37. Kennedy B. Taking the plunge // Cutting Tool Engineering. 2012. N3. Iss.

3

38. Волчкевич И.Л. Проблема рационального использования станков с ЧПУ в отечественной промышленности // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2011. Вып. 5 в 3-х ч. Ч. 3. С. 48-53.

39. Волчкевич И.Л. Рациональное использование станков с ЧПУ в условиях многономенклатурного производства // Электронное научно-техническое издание Наука и образование. 2012. №3. URL.http://technomag.edu.ru/cloc/36227 l.html.

40. Волчкевич И.JI. Перспективы применения станков с ЧПУ в современном машиностроении // Автоматизация: проблемы, идеи, решения: Материалы международной научно-технической конференции. Севастополь. 2011. С. 41-43.

41. Шлишевский Б.Э., Соснова Н.К. Экстенсивные ресурсы повышения эффективности многоцелевых станков с ЧПУ// Интерэкспо Гео-Сибирь. 2006. Т.4. С. 86-92.

42. Култышев Ю.И. Проблемы гибкости и производительности станков с ЧПУ в условиях многономенклатурного производства // СТИН. 2011. №1. С. 810.

43. Култышев Ю.И. Способы повышения гибкости и производительности станков с ЧПУ, работающих в составе ГПС // СТИН. 2002. №4. С. 20-22.

44. Шадский Г.В., Сальников B.C., Ерзин O.A. Проблемы эффективного использования многоцелевых станков в условиях многономенклатурного производства // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2008. № 1. С. 218-222.

45. Кутин A.A., Луцюк C.B. Технологическое перевооружение машиностроительных предприятий на основе оценки эффективности производства // Экономика и управление в машиностроении. 2011. №2. С. 3942.

46. Кутин A.A., Туркин М.В. Повышение эффективности функционирования ГПС в современном машиностроении // Технология машиностроения. 2012. №1. С. 56-59.

47. Кутин A.A., Туркин М.В. Критерий структурной оптимизации производственного процесса изготовления сложных деталей машиностроения // Известия высших учебных заведений. 2011. №10. С.72-75.

48. Митин С.Г., Бочкарев П.Ю. Генерация возможных вариантов структур технологических операций с применением аппарата теории графов // Технология машиностроения. 2012. №4. С. 69-74.

49. Некрасов H.A. Повышение производительности токарных операций на станках с ЧПУ путем оптимизации структуры многопроходных циклов // Автореф. дисс. на соиск. ученой степени к.т.н. Барнаул. 2005. 17 с.

50. Аверченков A.B. Кинематическая и инструментальная стратегия обработки конструкторско-технологических элементов деталей // Известия ВолгГТУ. 2006. Часть IV. С. 126-130.

51. Свирщев В.И., Флегентов В.К., Подборнов И.В., Савлов А.Н. Технико-экономическое обоснование выбора режущей пластины сборного режущего инструмента при обработке элементарных поверхностей детали // СТИН. 2013. №12. С. 14-17.

52. Hülst J. Immer beweglich bleiben // Werkstatt + Betrieb. 2013. N6

53. Старков B.K. Технологические методы повышения надежности обработки на станках с ЧПУ. М.: Машиностроение , 1984. 120 с.

54. Жмурин В.В., Сальников С.В. Критерии оценки эффективности процесса резания // Известия ТулГУ. Технические науки. 2011. №.3. С. 309-315.

55. Жмурин В.В., Сальников B.C. Энергетический критерий оценки эффективности режимов резания // Фундаментальные проблемы техники и технологии. 2010. №2. С. 114-120.

56. Древаль А.Е., Щелокова П.Ю. Энергопотребление при обработке отверстий быстрорежущими сверлами // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2013. № 12. С. 19-23.

57. Яцун Е.И., Швец С.В., Ремнев А.И., Павлов Е.В. Ресурсосберегающие системы резания с инструментом из композиционных материалов // СТИН. 2013. №7. С. 29-35.

58. Basic D.et al. 200-t-Fräsmaschine auf Nachhaltigkeit ausgerichtet // Werkstatt + Betrieb. 2012. N12

59. Uhlmann F. et al. Höhere Energieproduktivität von Werkzeugmaschinen // Werkstatt + Betrieb. 2012. N11

60. Цицорина А.Ю. Метод групповой обработки деталей на станках с ЧПУ с использованием быстропереналаживаемых приспособлений//Автореф. дисс. на соиск. ученой степени к.т.н. Курган. 1999. 23 с.

61. Flexible manufacturing cell for Superjumbo wing rib manufacture // Aircraft Engineering and Aerospace Technology. 2006. Vol. 75. lss. 6.

62. Ogorek M. Workholding in the flexible system // Manufacturing Engineering. 1985. N 7.

63. Gandhi M.V., Thompson B.S. Automated design of modular fixtures for flexible Manufacturing Systems // Manufacturing Systems. 1986. Vol. 5. N 4.

Inll.

64. Левинсон У. Бережливое производство: синергетический подход к сокращению потерь: Пер. с англ. / У. Левинсон ; Л. Левинсон, Р. Рерик; Под. ред. В.В. Брагина. М.: Стандарты и качество, 2007. с.

65. Синго С. Изучение производственной системы Тойоты с точки зрения организации производства: пер. с англ. / С. Синго. М.: Ин-т комплексных стратег, исследований, 2006. 298 с.

66. Хоббс Д.П. Внедрение бережливого производства. Практ. рук-во по оптимизации бизнеса: пер. с англ. / Д.П. Хоббс. Мн. : Гревцов Паблишер, 2007. 352 с.

67. Danford М. Cramming for Competitiveness / /Modern Machine Shop. 2013. Vol.85. N 10.

68. Востоков E.H., Гаришин K.B., Емец T.B. Особенности обработки корпусных точных маложестких деталей сложной конфигурации на станках с ЧПУ в ГПС // Прогресс.методы обраб. деталей летат. аппаратов и двигателей / Казан, авиац. ин-т. Казань, 1990. С. 20-25.

69. Зенин Н.В. Высокоскоростное фрезерование деталей бесшпоночных соединений на станках с числовым программным управлением // Справочник. Инженерный журнал. 2006. №8. С. 19-22.

70 Носов М.В., Кондаков А.И. Обеспечение качества изготовления прецизионных поверхностей деталей на многоцелевых станках с ЧПУ //

Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2014. №6 (651). С. 5660.

71. Шинкин C.B. Точность позиционирования деталей на станках с ЧПУ // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2005. №39. С. 146-151.

72. Тромпет Г.М., Федотов В.А. Использование измерительного модуля на многоцелевом станке // СТИН. 2006. №11. С. 19-20.

73. Тромпет Г.М., Красильников Г.Я. Повышение точности механической обработки стабильной работой измерительного модуля // Справочник. Инженерный журнал. 2012. №5. С. 51-54.

74. Лазаренко И.В., Федотов A.B. Система активного контроля для обрабатывающего центра // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2012. №12. С. 21-25.

75. Кортавцев И.С. Моделирование процесса подналадки станка с ЧПУ // Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 2. С. 282 -291.

76. Ковенский И.М., Некрасов Р.Ю., Путилова У.С. Диагностика и определение коррекций при изнашивании криволинейных лезвий режущего инструмента в процессе точения на станках с ЧПУ // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2007. №4. С. 92-94.

77. Штриплинг Л.О., Попов М.Г. Обеспечение точности изготовления сложных корпусных деталей при пятиосевой обработке на основе применения контактного датчика// Омский научный вестник. 2009. №3(83). С. 88-90.

78. Лазаренко И.В., Федотов A.B. Оценка возможности компенсации погрешностей механической обработки при фрезеровании грани детали на станке с ЧПУ // Омский научный вестник. 2010. №3 (93). С. 67-70.

79. Гололобова A.A., Тимирязев, Чертов Ф.Н. Автоматическая коррекция погрешности установки заготовок и спутников на многоцелевых станках // Вестник МГТУ "Станкин". 2011. №4(17). С. 35-38.

80. Автоматический контроль в механообрабатывающих ГПС: монография / В.Г. Хомченко, A.B. Федотов. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. 160 с.

81. Hennecke К. BAZ-Tuning für jedermann // Werkstatt + Betrieb. 2012. N11

82. Николаев A.B. Расширение технологических возможностей многоцелевых станков с ЧПУ на основе автоматизации входного контроля пространственного положения заготовки на станке //Автореф. дисс. на соиск. ученой степени к.т.н. Рыбинск.: РАТИ. 1993. 21 с.

83. Аверченков В.И., Филлипова Л.Б., Пугач Л.И. Программный комплекс определения величины коррекции на инструмент для обрабатывающих центров с датчиками активного контроля // Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. Вып.7.4.1. С. 71-78.

84. Филлипова Л.Б. Автоматизация изготовления корпусных деталей на основе управления статической настройкой инструмента: автореферат дис. ... кандидата технических наук: 05.13.06. Орел, 2013. 16 с.

85. Безъязычный В.Ф., Бакунина Т.А. Определение погрешности обработки на основе исследования упругих деформаций технологической системы при торцовом фрезеровании // Справочник. Инженерный журнал. 2006. №8. С. 23-25.

86. Стародубов B.C. Температурные деформации и характер их влияния на точность металлорежущих станков с ЧПУ // Справочник. Инженерный журнал. 2007, №4. С. 29-40.

87. Алферов В.И. Температурные поля, деформации и температуроустойчивость систем СПИД и металлорежущих станков // Справочник. Инженерный журнал. 2006, №8. С. 26-30.

88. Барац Я.И., Милованова Л.Р. Тепловые явления при обработке отверстий // СТИН. 2008. №4. С. 22-26.

89. Серебреницкий П.П. Некоторые особенности высокоскоростной механической обработки // Металлообработка. 2007. №4(40). С. 6-15.

90. Юркевич В.В., Емельянов П.Н. Точность фрезерной обработки по контуру на станках с ЧПУ// Техника машиностроения. 2010. №2(74). С. 11-17.

91. Флек М.Б. Синергетическая концепция построения программ ЧПУ для изготовления деталей сложной геометрической формы // СТИН. 2007. №9. С. 11-18.

92. Шаумян Г. А. Комплексная автоматизация производственных процессов. М.: Машиностроение, 1973. 640 с.

93. Зарезов С.И. Повышение точности и производительности механической обработки при изготовлении деталей из коррозионностойких сталей для перерабатывающих отраслей на станках с ЧПУ путем запрограммированного изменения подачи // Автореф. дисс. на соиск. ученой степени к.т.н. М., 1992. 19 с.

94. Орлов A.A. Методика повышения производительности концевого фрезерования на станках с ЧПУ // СТИН. 2013. №4. С. 20-23.

95. Бочкарев П.Ю., Васин А.Н. Планирование технологических процессов в условиях многономенклатурных механообрабатывающих систем: учеб. пособие. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т. 2004. 136 с.

96. Шеховцева Т.В. Применение переналаживаемых гибких производственных систем из станков с ЧПУ в опытном производстве // Справочник. Инженерный журнал. 2012. №1. С. 3-7

97. Захаров М.Н., Третьякова В. А. Критерии эффективности производственных процессов промышленного предприятия // Вестник машиностроения. 2013. №10. С. 78-80.

98. Кондаков А.И., Фесенко М.А. Производительность многоцелевых станков с ЧПУ и резервы ее повышения // Справочник. Инженерный журнал. 2015. №6. С. 36-40.

99. Григорьев С.Н., Терешин М.В. Оперативное управление процессом резания по мощности резания // Технология машиностроения. 2012. №1. С. 1821.

100. Козочкин М.П. Оснащение современных станков с ЧПУ системами диагностики и адаптивного управления //Станкостроение и инструментальное производство. 2011. №3. С. 18-20.

101. Управление параметрами процесса лезвийной обработки на станках с ЧПУ: Монография / A.JI. Плотников; Науч. ред. А.П. Бабичев; ВолгТУ Тольятти: ЗАО «ОНИКС», 2012. 231 с.

102. Постнов В.В. Оптимальная температура резания - основа эффективной эксплуатации мехатронных станочных систем // СТИН. 2009. №9. С. 3-8.

103. Суслов А.Г., Петрешин Д.И. Определение закона управления для адаптивной технологической системы при обеспечении заданных параметров качества поверхностного слоя деталей машин при механической обработке // СТИН. 2010. №1. С. 30-36.

104. Dr. Smith S., Milling with constant force // Cutting Tool Engineering. 2014.Vol. 66. Iss. 6

105. Васильев A.C., Дальский A.M., Золотаревский Ю.М., Кондаков А.И. Направленное формирование свойств изделий машиностроения / Под ред. А.И. Кондакова. М.: Машиностроение. 2005. 352 с.

106. Кондаков А.И., Подгайский Д.В. Геометрическо-технологическое моделирование предметов производства в генеративных САПР ТП// Изв. ВУЗов. Машиностроение. 1997. №4-6. С. 90-95.

107. Шалунов В.В., Комаревцев Д.В., Семенихин И.М. Автоматизированное проектирование технологических операций, выполняемых на токарно-фрезерных автоматах продольного точения с ЧПУ// Вестник СГТУ. 2011. №3(58). Выпуск 2. С. 146-150.

108. Кондаков А.И. Формирование информационной основы проектирования технологических процессов изготовления деталей // Справочник. Инженерный журнал. 2001. №3. С. 15-20.

109. Ahmed A. D. Sarhan, М. A. Hassan, Atsushi Matsubara, and M. Hamdi. High-Precision Machining by Measuring and Compensating the Error Motion of Spindle's Axis of Rotation in Radial Direction // Engineering Letters, 19:4, EL 19 4 06.

110. Eichner Т., Hohmann M., Linder I. Taktil oder berührungslos in-Process-messen? //Werkstatt + Betrieb. 2012. N12.

111. Hennecke K. BAZ-Tuning für jedermann // Werkstatt + Betrieb. 2012.

N11.

112. GE Fanuc 18i/180i-MA Operation Manual B-63084EN/01

113. ГОСТ P50779.44-2001. Статистические методы. Показатели возможностей процессов. Основные методы расчета. М.: Изд-во стандартов, 2004. 20 с.

114. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для многоцелевых станков фрезерно-сверлильно-расточной группы. М.: ВНИИТЭМП, 1986. 159 с.

115. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов / Подред.В.И. Баранчикова. М.: Машиностроение, 1990. 400 с.

116. Кондаков А.И. Формирование рациональной структуры маршрутных процессов изготовления деталей машин // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2014, №3, С. 61-66.

117. Кондаков А.И. Разработка научно-методической базы автоматизированной поддержки решений производственно-технологического цикла // Автореф. дисс. на соиск. ученой степени д.т.н. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана. 1999. 32 с.

118. Кондаков А.И., Васильев A.C. Теория принятия проектных решений: конспект лекций. - М.: Издательский дом "Спектр", 2015. 104 с.

119. Носов М.В., Кондаков А.И. Коррекция положения инструмента при обеспечении качества изготовления прецизионных поверхностей на многоцелевых станках с ЧПУ//Справочник. Инженерный журнал. 2015. №7. С. 6-10.