ВВЕДЕНИЕ
Теоретические методы исследования технологических процессов представляют собой исключительную ценность, так как их результаты можно использовать для решения целого ряда технологических задач. Однако эти методы весьма трудоёмки и дорогостоящи, что снижает эффективность их внедрения.
Более широкое применение в технологии машиностроения получили экспериментальные методы, которые позволяют отыскать не только математическую модель исследуемого процесса, но и условия его оптимального функционирования. Исходя из формы организации экспериментов, эти методы можно разделить на классические и статистические методы планирования эксперимента.
При классическом методе исследований изменяют значение только одного фактора – остальные остаются неизменными на данном этапе. Это значительно усложняет эксперимент, увеличивает его продолжительность, снижает эффективность, не позволяет обнаружить взаимодействие между исследуемыми факторами.
При статистических методах планирования эксперимента предусматривается одновременное варьирование всех исследуемых факторов, что значительно повышает точность и достоверность экспериментов, сокращает их общее количество,
повышает объём информационного содержания данных, обеспечивает значительное повышение технико-экономической эффективности производства за счёт оптимизации технологических процессов.Основной объект технологических исследований – технологические системы, в которых формируются заданные конструктором показатели качества, гарантирующие надёжность и долговечность изделия в период эксплуатации.
Известно, что качество изделия – это совокупность свойств, обуславливающих его пригодность удовлетворять определённые потребности в строгом соответствии со служебным назначением. Оно характеризуется системой показателей, каждый из которых создаётся конструктором на этапе проектирования, исходя из условий эксплуатации, применяемых материалов, методов защиты от различных вредных воздействий, системы смазки, приспособленности к ремонту, обслуживанию и многих других конструктивных особенностей
.Реализация проектных показателей качества при изготовлении изделия определяется возможностями используемых технологических процессов, оборудования, оснастки и режущего инструмента, режимами резания и другими показателями технологического процесса. Изменение условий функционирования любого элемента технологической системы сказывается на показателях качества и себестоимости выпускаемого изделия и наиболее зримо проявляется при его эксплуатации.
Многочисленные исследования /----/ закономерностей изменения показателей качества различных технологических устройств во времени позволили установить, что интенсивность их изменения зависит от принятой схемы, условий и режимов обработки.
Поэтому обеспечение требуемой долговечности изделия при минимальных затратах на его изготовление предполагает проведение целого ряда технологических исследований с целью определения теоретических и эмпирических зависимостей показателей качества от различных факторов, действующих на технологическую систему.Любая технологическая система представляет собой сложную систему, которая выполняет функции, предусмотренные её служебным назначением. Она включает в себя различные процессы, сопровождающие технологическую операцию (физические, электрофизические и электрохимические); оборудование, оснастку и инструмент для реализации этой операции; обрабатываемую заготовку с её физико-механическими свойствами; все средства контроля и управления процессом обработки, а также связи, существующие между всеми перечисленными подсистемами.
Технологическое оборудование и оснастка представляют собой совокупность ряда конструкторских узлов, которые входят в состав отдельных звеньев единой технологической системы. Поэтому их конструктивные особенности, точность и качество изготовления и сборки, а также правильный подбор материала для каждой детали и узла оказывают непосредственное влияние на всю совокупность показателей качества технологической системы в целом, формируют точность и качество обрабатываемых заготовок, обеспечивают требуемую производительность труда и экономическую эффективность процесса.
Погрешности изготовления и сборки технологического оборудования и оснастки определяют их геометрическую точность и полностью или частично переносятся на обрабатываемые заготовки в виде систематических погрешностей.
Режущий инструмент является одним из основных элементов технологической системы, который, контактируя с обрабатываемой поверхностью, обеспечивает достижение её требуемой точности и качества. Контакт с обрабатываемой поверхностью и снимаемой стружкой вызывает износ режущей части инструмента. По
мере износа режущего инструмента наблюдается увеличение силы резания, ухудшение всех параметров шероховатости обработанной поверхности, снижается точность геометрической формы и стабильность размеров, изменяется качество обработанных поверхностей и эффективность процесса механической обработки.В процессе механической обработки в зоне резания образуется большое количество теплоты. Несмотря на то, что в инструмент отводится сравнительно небольшая доля теплоты, он всё же подвергается интенсивному нагреву и удлинению. Если работа протекает ритмично, то деформация режущего инструмента при обработке всех заготовок одинакова. Если же ритмичность нарушается, то это приводит к увеличению зоны рассеяния размеров партии заготовок. Часть теплоты, выделяющейся в зоне резания, переходит в обрабатываемую заготовку, вызывая некоторые изменения её размеров и формы. Так, при равномерном нагреве заготовки увеличивается погрешность её размеров, а при неравномерном – погрешность формы. Интенсивность нагрева заготовки определяется режимами резания, видом и условиями обработки, а также конструкцией самой заготовки и отражается на точности обработанной детали. Поэтому для уменьшения тепловых деформаций можно воспользоваться обильным подводом смазочно-охлаждающей жидкости в зону резания, повышением скорости резания и подачи и правильным выбором последовательности технологических операций.
Любая технологическая система представляет собой замкнутую упругую систему, на которую воздействует сила резания. Эта сила нестабильна. Её колебания возникают главным образом из-за неравномерности припуска на обработку и нестабильности твёрдости материала обрабатываемых заготовок, т.е. носят случайный характер. Возникновению случайных погрешностей способствует также неравномерность процесса резания и вся совокупность перечисленных ранее причин.
Под действием этих причин формируется результирующая величина случайной погрешности для каждой обработанной детали. Одновременно со случайными погрешностями возникают и систематические погрешности, которые вместе образуют суммарную погрешность обработки. В силу изменчивости случайных и систематических погрешностей возникает рассеивание как погрешностей размеров, так и погрешностей формы деталей, обработанных с одной настройки станка. Это рассеяние может подчиняться различным законам распределения. Однако чаще всего используют нормальный закон распределения. Отклонение от этого закона может быть вызвано доминирующей случайной или систематической погрешностью, а также неисправностями в технологической системе.
Применение статистических методов анализа позволяет производить объективную оценку точности технологического процесса или отдельных его операций, определять источник основных погрешностей и намечать пути их устранения.