Расчет промежуточных диаметральных размеров

Маршрут обработки элемента	№ опе-рац.	Диаметр, мм	От-кло-нен., мм	Составляющие припуска, мм	, мм	Фактический припуск, мм
Расч.	Окр.	RZ(i-1)	h(i-1)	emax i	Zi min	Zi max

По результатам размерного анализа ТП окончательно оформляются операционные эскизы.

3.2. Исследование технических систем «Преобразование»

Как уже отмечалось ранее, с учетом двух видов технологических процессов изготовления изделий – ТП изготовления сборочных единиц или всего изделия, а также ТП изготовления отдельных деталей имеется две разновидности технических систем «Преобразование»: техническая система «Сборка» (ТСС) и техническая система «Обработка» (ТСО). Рассмотрим подробнее каждую из них.

ТП сборки – часть производственного процесса, непосредственно связанная с последовательным соединением, взаимной ориентировкой и фиксацией деталей и узлов, для получения готового изделия, удовлетворяющего требованиям чертежа, в заданные сроки.

Виды ТСС. Сборка – образование разъёмных и неразъёмных соединений составных частей деталей или изделий. Она осуществляется: соединением; запрессовкой; свинчиванием; сваркой; пайкой; лёпкой; склеиванием.

Виды ТСС классифицируют по следующим признакам.

- По объему работ различают общую (объект сборки – изделие в целом) и узловую (объект сборки – составная часть изделия) сборку. В единичном и мелкосерийном производстве бόльшая часть работ выполняется по общей сборке. В массовом и крупносерийном производстве объемы узловой и общей сборки приблизительно равны, а иногда объем узловой сборки больше общей.

- По стадиям процесса различают предварительную (сборка изделия, которое в последующем подлежит разборке) и промежуточную (выполняется для сборки изделий с целью их дальнейшей обработки) сборку, сборку под сварку и окончательную сборку (не предусматривается последующая разборка при изготовлении).

- По методу образования соединений различают слесарную сборку, монтаж, электромонтаж, сварку, пайку, клепку и склеивание.

Вид организационной формы сборки зависит от типа и условий производства.

1. Непоточная сборка

1.1. Непоточная стационарная сборка – характеризуется тем, что весь процесс выполняется на одной сборочной позиции (станке, стенде).

Она проходит в двух формах:

1.1.1. Непоточная стационарная сборка без расчленения сборочных работ. Вся сборка проводится одной бригадой рабочих с начала и до конца.

Достоинства:

- положение базовой детали неизменно, поэтому достигается высокая точность;

- применяются универсальные приспособления и инструмент, что сокращает время и стоимость подготовки производства.

Недостатки:

- большой цикл сборки, т.к. все операции выполняются последовательно;

- высокая квалификация рабочих;

- требуется для сборки длительное время занимать производственную площадь.

Применяется: в единичном и мелкосерийном производстве; тяжелом и энергетическом машиностроении; экспериментальных и ремонтных цехах.

1.1.2. Непоточная стационарная сборка с расчленением сборочных работ. Предполагает дифференциацию на узловую и общую сборку, которые делаются в одно время.

Достоинства:

- сокращается цикл процесса;

- сокращается трудоёмкость операций за счет:

а) специализации рабочих мест;

б) специализации рабочих – сборщиков;

в) лучшей организации труда;

- снижается потребность в дефицитной рабочей силе сборщиков высокой квалификации;

- рационально используются помещения цехов;

- сокращается себестоимость работ.

1.2. Непоточная подвижная сборка – характеризуется последовательным перемещением собираемого изделия от одной позиции к другой. Перемещение может быть свободным и принудительным.

Свободное - рабочий, закончив свою операцию, с помощью механизирующих средств или вручную перемещает собираемую сборочную единицу на следующую рабочую позицию.

Принудительное – объект сборки передвигается при помощи конвейера или тележек, замкнутых ведомой цепью. Сборка может выполняться как на конвейере, так и возле него. Организация подвижной сборки возможна только на основе расчленения сборочных работ. Продолжительность выполнения операций в этом случае зависит от квалификации рабочего и от интенсивности его труда. Такая форма применяется в серийном производстве.

2. Поточная сборка.

Поточная сборка характеризуется тем, что при построении ТП отдельные операции выполняются за одинаковый промежуток времени (такт) или за промежуток времени кратный такту. Синхронизация операций обеспечивается путем уменьшения числа переходов или механизацией их, или включением дополнительных работ, когда трудоемкость меньше такта.

Поточная сборка может быть организована со свободным и принудительным ритмом. В первом случае изделие передается на операцию по мере выполнения предыдущей операции. Во втором случае момент передачи определяется сигналом или скоростью конвейера (сигнал звуковой или световой).

Межоперационные перемещения изделия осуществляются: вручную, тележками; наклонным лотком или рольгангом; распределительным конвейером; конвейером с периодическим перемещением; непрерывно движущимся конвейером.

Достоинства:

- Сокращается цикл производственного процесса;

- Уменьшаются межоперационные заделы;

- Повышается специализация рабочих;

- Повышается степень автоматизации операций;

- Снижается трудоемкость на 30…35%.

Условие обеспечения организации поточной сборки – обеспечение высокой взаимозаменяемости собираемых узлов и отдельных деталей, входящих в поточную сборку. В случае необходимости использования пригоночных работ они должны осуществляться за пределами потока на операциях предварительной сборки, а пригнанные детали узлы должны подаваться на поточную сборку в окончательно скомплектованном и проконтролированном виде. Эта операционная форма сборки используется в массовом и крупносерийном производстве, рентабельна при большом объеме выпуска изделий.

2.1. Поточная стационарная сборка – характеризуется тем, что собираемое изделие находится на месте, а передвигается рабочий или бригада (например, по сигналу). Такая форма применяется при сборке крупных и громоздких изделий.

Преимущества:

- наименьшие затраты на организацию сборочного процесса;

- равномерный выпуск продукции;

- высокая производительность.

Используется в серийном производстве.

2.2. Поточная подвижная сборка – характеризуется применением непрерывно или периодически перемещающегося конвейера.

Преимущества:

- работа с тактом;

- возможность почти полного совмещения времени, затрачиваемого на транспортировку изделия со временем сборки.

Структура ТСС. В состав ТП сборки включаются собственно сборочные работы, подготовительные, пригоночные, регулировочные, контрольные, демонтажные работы, очистка, промывка, окраска, отделка, смазка изделий.

Технологическая операция сборки – законченная часть ТП сборки, выполняемая над одной сборочной единицей или несколькими сборочными единицами одновременно, одним или бригадой рабочих на одном рабочем месте. Это основная единица производственного планирования.

Переход сборочного процесса – законченная часть операции сборки, выполняемая под определенным участком сборочного соединения (узла) неизменным методом выполнения работы при использовании одних и тех же инструментов и приспособлений.

Прием сборочного процесса – законченное отдельное действие рабочего или подготовка к сборке изделия или узла.

Концентрация процесса – все операции узловой и общей сборки выполняются на одном или немногих рабочих местах, одним или несколькими рабочими. Применяется в единичном и опытном производствах.

Недостатки:

- длительность цикла, т.к. операции выполняются последовательно;

- трудность автоматизации и механизации нерасчлененных операций.

Дифференциация процесса – расчленение процесса на операции, продолжительность которых равна или кратна такту. Применяется в крупносерийном и массовом производствах.

Преимущества:

- обеспечение в ряде случаев одинаковых по квалификации и разряду работ в пределах одной операции;

- возможность автоматизации и механизации ручных работ;

- сокращение трудоемкости на 15…20%;

- возможность организации поточной автоматической сборки.

Недостатки:

- излишняя степень дифференциации снижает производительность процесса (потери времени на установку и снятие сборочных изделий);

- повышается утомляемость рабочих.

Установление последовательности и содержания ТСС, составление схем сборки. Последовательность сборки в основном определяется: конфигурацией изделия; компоновкой деталей; методами достижения требуемой точности.

Последовательность операций может быть представлена технологической схемой сборки, т.е. условным изображением порядка комплектования изделия и узлов при сборке. Правила изображения схемы:

1. Каждый элемент изделия обозначается прямоугольником, в котором указывается наименование составной части изделия (детали или сборочной единицы), его индекс и количество;

2. Деталь (ранее собранная сборочная единица), с которой начинают сборку, называется базовой;

3. Процесс сборки изображается горизонтальной линией в направлении от прямоугольника базовой детали до прямоугольника готового изделия;

4. Выше горизонтальной линии показывают в порядке последовательности сборки прямоугольники, обозначающие детали, а ниже – прямоугольники, условно изображающие сборочные единицы.

После разработки схем сборки устанавливают состав сборочных, регулировочных, пригоночных, подготовительных и контрольных работ и определяют содержание технологических операций и приемов.

В единичном производстве разрабатывают маршрутные технологические карты и схемы сборки.

В серийном производстве разрабатывают маршрутно-операционные и операционные технологические карты и при необходимости выпускаются технологические инструкции, комплектовочные карты, ведомость оснастки и другие документы, т.е. описание ТП сборки более подробное.

Для достижения требуемой точности сборки в единичном производстве широко применяются пригоночные работы.

В крупном и тяжелом машиностроении при выпуске крупных, мощных и точных машин основными методами достижения требуемой высокой точности являются методы пригонки и регулирования размеров с применением разнообразных компенсаторов.

В серийном производстве доля пригоночных работ сокращается за счет широкого применения регулировки размеров с помощью разнообразных компенсаторов, а в крупносерийном производстве – применения селективной сборки и методов неполной взаимозаменяемости.

Механизация сборочных работ. Одним из основных направлений совершенствования технологии сборки является проведение широкой механизации сборочных работ путем применения разнообразных сборочных приспособлений и стендов, а также механизированных универсальных, унифицированных и специальных сборочных инструментов.

Ручной механизированный инструмент, используемый при сборке узлов и изделий, классифицируют по следующим признакам.

- По роду используемой энергии различают гидравлический, пневматический и электрический инструмент. Пневматический инструмент может быть с вращательным движением рабочего органа (сверлильные машины, гайковерты, механические отвертки), ударного (молотки) и давящего (поддержки) действия. Электрический инструмент может быть с вращательным (электродрели, резьбонарезатели, шлифовальные машинки, одно- и многошпиндельные электрогайко- и шпильковерты, полировальные машинки) или поступательным движением рабочего органа (электронапильники и электромолотки).

- По назначению различают инструмент для резки материалов и подготовки кромок под сварку, сверлильный, резьбонарезной, шлифоварьо-полировальный и зачистной, гайко-винтозавертывающий, а также специальный (притирочный, шабровочный и т.п.) инструмент.

Сборочные приспособления, используемые при сборке узлов и изделий, классифицируют по следующим признакам.

- По назначению различают: приспособления-зажимы (для закрепления собираемых изделий, узлов или деталей в требуемом положении, а также для придания устойчивости собираемому узлу и обеспечения его сборки); установочные приспособления (для правильной и точной установки соединяемых деталей или узлов относительно друг друга, что гарантирует получение требуемых монтажных размеров); рабочие приспособления (для обеспечения выполнения отдельных операций ТП сборки – вальцевания, запрессовки, постановки и снятия пружин и т.д.).

- По типу привода различают механические, гидравлические, пневматические и пневмогидравлические приспособления.

Контроль точности машин и их узлов. Контроль, которому подвергают каждый узел и каждую изготовленную машину, имеет целью проверить соответствие точности формы, относительного положения и перемещения их исполнительных поверхностей установленным нормам. Эффективность всякого контроля тем выше, чем ближе результаты измерений контролируемых параметров к их действительным значениям. Степень приближения измеренного значения к действительному зависит от следующих факторов: раскрытия смысла контролируемого параметра и явлений, порождающих возникновение погрешностей; правильности выявления взаимосвязи различных параметров и умения выделить контролируемый параметр; правильности выбора или разработки средств контроля; техники осуществления контроля.

Учет взаимосвязи контролируемого параметра с другими параметрами, влияющими на точность машины, можно проиллюстрировать следующим примером: точность определения расстояния между двумя плоскими поверхностями детали зависит от точности поворота и формы этих поверхностей, поэтому в первую очередь необходимо контролировать форму, затем поворот и в последнюю очередь расстояние между плоскими поверхностями детали.

Контроль некоторых параметров требует материализации геометрических представлений. Нельзя, например, непосредственно измерить расстояние между осями двух отверстий в деталях машины, поскольку оси отверстий являются геометрическим образом, в природе их не существует, или невозможно измерить отклонение от плоскостности поверхности детали без материализации идеальной плоскости, проходящей через три выступающие точки контролируемой поверхности. Геометрические представления материализуют с помощью специальных деталей или устройств. Так, чтобы измерить расстояние между осями отверстий в корпусной детали, в отверстия вставляют оправки, измеряют расстояние между их образующими и делают соответствующий пересчет. Идеальную плоскость при определении отклонения от плоскостности поверхности детали воспроизводят с помощью контрольной плиты.

Так как все это связано с введением в измерительные размерные цепи дополнительных звеньев, имеющих погрешности, то большое значение имеет собственная точность всех деталей и устройств, используемых при проверках, а также точность их установки. При этих условиях считается допустимой погрешность познания контролируемого параметра, не превышающая 10…20% его поля допуска.

Испытания машин. Для обеспечения надежности работы машины проводятся ее испытания, которые являются проверкой качества машины, полученного в результате всего производственного процесса ее изготовления. В ходе испытания машины проводится проверка правильности работы и взаимодействия всех ее механизмов, проверка ее мощности, производительности и точности.

Исследование технической системы «Обработка». Как уже отмечалось ранее, техническая система «Обработка» (ТСО) с точки зрения организации процесса соответствует технологическому переходу. В соответствии с математической моделью ТСО (см. п. 1.3) в ее состав входят базирующий (Э_б) и обрабатываемый (Э_о) элементы ТСЗ, приспособление (П), станок (С), приспособление инструмента (ПИ), инструмент (И), а также технологическая среда (Т_ср). Базирующий элемент используется для базирования всей ТСЗ, он контактирует с установочным элементом приспособления. Функцией обрабатываемого элемента является получение им определенного состояния. Функция приспособления – это установка и закрепление заготовки для ее обработки. Функция приспособления инструмента – это установка и закрепление режущего инструмента, функцией которого является его использование для обработки заготовки. Функцией технологической среды является создание благоприятных условий обработки заготовки.

Системы «Обработка» по общности оборудования и приспособления объединяются в операции, образуя тем самым операционную техническую систему «Обработка» (ОТСО). Функцией ОТСО является перевод конкретных элементов технической системы «Заготовка» (ТСЗ) из одного состояния в другое.

Таким образом, ТСО и ОТСО можно разбить на преобразуемую (ТСЗ) и преобразующую (приспособление, станок, приспособление инструмента, инструмент) части, между которыми имеются определенные связи и отношения. Связи С-П, С-ПИ, П-ТСЗ и ПИ-И являются связями сопряжения. При этом станок определяет положение приспособления и приспособления инструмента, приспособление определяет положение заготовки, а приспособление инструмента определяет положение режущего инструмента. Связь Э_б-Э_о является связью положения, а Э_б определяет положение Э_о внутри ТСЗ. Связь И-Э_о является связью пересечения. При этом инструмент определяет появление Э_о внутри ТСЗ на определенном расстоянии от Э_б. Поэтому для объектов базирования П и ПИ базирующим объектом является С. Для объекта базирования ТСЗ базирующим объектом является П. Для объекта базирования И базирующим объектом является ПИ. Для объекта базирования Э_о внутри ТСЗ базирующим объектом является Э_б. Моделирование взаимосвязи между элементами ТСО и ОТСО в ходе их проектирования проводится с помощью теории графов (см. рис. 3.2.3, б).

Вопросы жесткости технологической системы и методы ее определения рассмотрены в [4] и в основных теоретических положениях к лабораторной работе №1 «Определение жесткости токарного станка производственным методом».

Заданную точность обработки заготовки можно достигнуть одним из двух принципиально отличных методов: методом пробных ходов (стружек) и промеров, а также методом групповой настройки (автоматического получения размеров на настроенных станках).

Метод пробных ходов (стружек) и промеров. Этот метод используется отдельно для каждой обрабатываемой заготовки и имеет динамический характер, т.е. выполняется при упруго отжатой силами резания технологической системе.

Сущность метода состоит в том, что рабочий выполняет установку инструмента в определенное положение относительно заготовки, обрабатывает небольшой начальный участок поверхности, измеряет полученный размер и корректирует положение режущего инструмента (по лимбу, индикаторному упору или иным способом) так, чтобы действительный размер на наладочном участке заготовки получить равным расчетному значению наладочного размера. Эта регулировка, при необходимости, выполняется несколько раз. После того как таким образом отрегулировано положение инструмента, обрабатывают всю поверхность заготовки. При этом автоматически учитывается весь комплекс действительных условий обработки каждой заготовки: величина снимаемого припуска и механические свойства металла для наладочного участка заготовки, состояние режущей кромки инструмента и действительная микрогеометрия обработанной поверхности. Поэтому колебание размерной и механической характеристик разных заготовок и постепенное притупление резца сказываются лишь на неточностях формы деталей, но не вызывают рассеивания размеров, обусловленного вышеперечисленными факторами.

Достоинством такого метода является простота и наглядность, возможность его применения при любом базировании и сравнительно малая величина поля рассеивания размеров. Недостатком метода являются большие затраты вспомогательного времени.

Метод пробных ходов (стружек) и промеров применяется в единичном и мелкосерийном производствах и при изготовлении крупных деталей из заготовок с нестабильными припусками.

Метод групповой настройки (автоматического получения размеров на настроенных станках) заключается в том, что при обработке заготовок станок предварительно настраивается таким образом, чтобы требуемая от заготовок точность достигалась автоматически, т.е. почти независимо от квалификации и внимания рабочего.

Так например, при подрезке торца заготовки размер А, выдерживаемый от торца зажимного приспособления, определяется расстоянием С от торца зажимного приспособления до поверхности упора, ограничивающего перемещение подрезного резца, а также расстоянием В от поверхности упора до вершины режущего лезвия резца. При простановке этих размеров, устанавливаемых в процессе предварительной настройки станка, точность размера А обрабатываемой заготовки сохраняется неизменной.

Следовательно, при использовании метода групповой настройки (автоматического получения размеров на настроенных станках) задача обеспечения требуемой точности обработки переносится с рабочего-оператора на настройщика, выполняющего предварительную настройку станка, на инструментальщика, изготовляющего специальные приспособления, и на технолога, назначающего технологические базы и размеры заготовки, а также определяющего метод ее установки и крепления и конструкцию необходимого приспособления.

Метод автоматического получения размеров на настроенных станках широко распространен в условиях среднесерийного, крупносерийного и массового типов производства.

Каждый из рассмотренных методов достижения заданной точности неизбежно сопровождается погрешностями обработки, вызываемыми различными причинами систематического или случайного характера.

Погрешности механической обработки, их классификация, причины возникновения, методы их расчета и оценки рассмотрены в основных теоретических положениях к лабораторной работе №2 «Исследование точности изготовления деталей в автоматизированном производстве».

Основными методами наладки и настройки ТСО являются: настройка системы по пробным заготовкам с помощью универсального измерительного инструмента; настройка системы по пробным заготовкам с помощью рабочего калибра; статическая настройка.

Настройка системы по пробным заготовкам с помощью универсального измерительного инструмента. Наладка динамическая производится в три этапа:

– предварительная наладка;

– статистическая проверка положения центра группирования;

– регулировка положения инструмента (коррекция) по результатам проверки.

Предварительная наладка производится по первой пробной заготовке способом пробных ходов (стружек) и промеров. Затем при неизменном положении режущего инструмента изготавливаются несколько пробных деталей.

Статистическая проверка заключается в том, что все пробные детали тщательно измеряют. По размаху колебаний их размеров судят о правильности расчета поля рассеивания, а среднее арифметическое размеров пробных деталей принимают за характеристику достигнуто­го положения центра группирования.

Если среднее значение размеров пробных деталей отличается от расчетного наладочного размера, то положение инструмента регулируют так, чтобы привести центр группирования к его расчетному положению

Затем обрабатывается вся партия заготовок.

Способ рассчитан на ожидание пренебрежительно малого размерного износа при изготовлении пробных деталей, ибо только в этом случае колебание действительных размеров пробных деталей будет правильно отражать влияние отжатий технологической системы.

При измерении пробных деталей следует использовать универсальные измерительные средства повышенной точности D_изм≤ (0,1...0,05)/ Т.

Для предотвращения неисправимого брака пробных деталей из-за ошибок в расчете, на 1-й стадии наладки можно принять в качестве предварительного наладочного размера средний размер готовой детали.

Достоинством этого метода наладки является сокращение вспомогательного времени по сравнению с работой по пробным рабочим ходам и промерам. Повышаются точность и надежность наладки, подкрепленные непосредственной опытной проверкой положения центра группирования и размаха колебаний размеров.

Недостатками являются сравнительная сложность наладки и имеющиеся значительные затраты вспомогательного времени (до 20 % от общего фонда времени механической обработки). Для устранения этого недостатка следует заменять наладки подналадками.

Основной областью применения этого метода является серийное производство деталей со сравнительно небольшой площадью обрабатываемой поверхности.

Настройка системы по пробным заготовкам с помощью рабочего калибра. В случае использования обычных предельных калибров резко возрастает возможность появления брака. Использование таких предельных калибров дает информацию лишь о том, что размер находится в пределах поля допуска. Настроечный размер резца может быть близок к верхней или нижней границе поля допуска выдерживаемого размера детали.

Например, если настроечный размер резца ближе к нижней границе поля допуска, то при обработке заготовок может появиться заготовка, у которой припуск максимальный и отжатие резца приведет к выходу размера отверстия за нижнюю границу поля допуска (появится брак исправимый). Если настроечный размер резца ближе к верхней границе поля допуска, то при дальнейшей обработке вследствие нагревания резца размер отверстия может выйти за верхнюю границу поля допуска (появится брак неисправимый).

Для исключения возможности в начальный момент выхода размера за верхнюю или нижнюю границы поля допуска используют специальные калибры наладчика (с суженной разницей между номинальными размерами Н-ПР и Н-НЕ калибров по сравнению с полем допуска детали).

Максимальное значение погрешности размерной наладки равна разности между номинальными размерами проходной и непроходной частями калибра.

Недостатками этого метода являются:

– введение специальных калибров сильно осложняет калибровое хозяйство;

– необходимость получения пробных деталей с размерами соответствующими малой величине замедляет наладку;

– наладчик не может оценить значение погрешности наладки и направление в какую же сторону произвести корректировку размера.

Областью применения этого метода размерной наладки является массовое и крупносерийное производства.

Статическая настройка. Заключается в том, что установка режущего инструмента относительно станка и приспособления производится при неработающем станке, т. е. при отсутствии отжатий технологической системы.

Режущий инструмент устанавливается по «эталону», представляющему собой макет обрабатываемой детали (валик, кольцо, шаблон, габарит), причем правильность положения инструмента проверяется протаскиванием щупа или мерной бумаги между лезвием инструмента и эталоном.

Размер, который должен получился у детали при установленном таким образом инструменте, при условии, что технологическая система является абсолютно жесткой ( ; ), а обработанная поверхность заготовки не имеет микронеровностей ( = 0), называется размером статической наладки.

Достоинствами этого метода являются малые затраты времени по сравнению с методом настройки по пробным деталям и сравнительная простота.

Недостатком является небольшая точность из-за влияния погрешности установки инструмента по эталону. С течением времени наладку необходимо периодически возобновлять или, по возможности, заменять подналадкой.

Управление точностью функционирования ТСО и ОТСО может осуществляться следующими методами: по выходным данным, по входным данным, по режимам обработки.

Управление по выходным данным. Для обеспечения требуемой точности обработки партии заготовок недостаточно правильно рассчитать и осуществить настройку станка. Под влиянием переменных систематических погрешностей, связанных с износом и затуплением режущего инструмента и нагреванием элементов системы, в процессе обработки происходит смещение поля рассеяния размеров заготовок внутри поля допуска и через некоторый промежуток времени обработки возникает опасность выхода части заготовок за пределы поля допуска. Для предотвращения появления брака необходимо провести поднастройку (подналадку) станка через определенный промежуток времени.

Поднастройкой (подналадкой) станка называется процесс восстановления первоначальной точности взаимного расположения инструмента и обрабатываемой заготовки, нарушенного в процессе обработки партии заготовок.

Путем сокращения периодов работы станка между подналадками можно уменьшить колебания размеров заготовок данной партии, т.е. в определенных границах повысить точность их обработки.

Однако поднастройка станка, осуществляемая в обычных условиях серийного производства рабочим-настройщиком вручную, требует остановки станка и прекращения обработки заготовок на весь период поднастройки, продолжительность которой может быть довольно значительной. Очевидно, что при сокращении периодов работы станка между поднастройками увеличиваются простои станков и снижается общий выпуск продукции.

С точки зрения повышения производительности оборудования следует стремиться к уменьшению простоев при настройке и поднастройке, а следовательно, к увеличению продолжительности работы станка между поднастройками. При заданной точности обработки заготовок этого можно достигнуть за счет повышения размерной стойкости режущего инструмента. Однако размерная стойкость режущего инструмента лимитируется свойствами инструментальных материалов и от настройки станка практически не зависит.

Устранение возникшего противоречия между требованиями повышения точности (сокращение продолжительности работы станка между поднастройками) производительности (уменьшение простоев станков и увеличение продолжительности их работы между поднастройками) достигается путем автоматизации контрольных измерений обрабатываемых заготовок и самого процесса поднастройки. Для этих целей применяются различные устройства так называемого активного контроля, получившие наименование автоподналадчиков.

При применении автоподналадчиков момент необходимой поднастройки в большинстве случаев определяется в период работы станка без его остановки путем отсчета машинного времени или фактического пути резания, или устанавливается с помощью регулярных измерений истинных размеров обрабатываемых заготовок контактными или бесконтактными измерительными устройствами.

В первом случае через определенные, заранее установленные промежутки времени автоподналадчик дает исполнительным органам станка сигнал для перемещения инструмента на определенную величину, компенсирующую влияние переменных систематических погрешностей. Эта величина зависит от средней интенсивности износа и затупления инструмента.

Во втором случае, когда момент поднастройки определяется на основе измерений действительных размеров обрабатываемых заготовок, точность обработки повышается и метод автоподналадки становится более универсальным. Однако конструкция автоподналадчиков, снабженных дополнительным устройством для точных измерений обрабатываемых поверхностей на ходу станка, зачительно усложняется и повышается их стоимость. Поэтому применение таких автоподналадчиков рентабельно лишь в условиях крупносерийного и массового типа производства.

Управление по входным данным. Наибольшее влияние на поле рассеяния размеров заготовок оказывает изменение таких входных данных, как размеры припуска и твердость материала заготовки, обусловливающих соответственное возрастание диапазона изменения усилий резания и вызываемых ими упругих отжатий, а следовательно, и поля рассеяния размеров обработанных заготовок.

Значительно бòльшие удобства имеют адаптивные методы управления точностью обработки, которые основаны на принципе компенсации упругих отжатий в технологической системе, вызванных колебаниями припуска и твердости заготовки, упругими перемещениями элементов системы под действием силы резания в противоположном направлении.

При неизменных условиях резания единственным способом компенсации усилия резания является изменение подачи. Важным преимуществом использования подачи в качестве параметра управления силой резания является создание очень тонкого и чувствительного механизма управления упругими перемещениями технологической системы, не имеющего никаких скачков. Действительно, поскольку поправка вносится за счет самих упругих перемещений технологической системы, никаких относительных перемещений узлов станка не требуется. При этом размер статической настройки сохраняется неизменным в течение всего времени обработки заготовок между двумя поднастройками, необходимыми для компенсации размерного износа режущего инструмента и осуществляемыми с помощью механизма активного контроля или вручную.

Управление подачей может осуществляться рабочим вручную или с помощью системы автоматического регулирования (САР). Подача может изменяться дискретно или непрерывно и автоматически. При ручном изменении подачи рабочий наблюдает за отклонениями стрелки прибора и вносит требуемые изменения в величину подачи до тех пор, пока стрелка прибора не возвратится в исходное положение. При автоматическом регулировании подачи эти функции выполняет САР. В этих случаях при обработке заготовки с чрезмерно большой величиной припуска и твердости САР уменьшает величину подачи, а при обработке следующей заготовки с меньшей величиной припуска на обработку – увеличивает ее.

Управление по режимам обработки. Регулирование подачи в процессе обработки дает возможность не только уменьшить поле рассеяния размеров обработанных заготовок, но и повысить точность их геометрической формы.

Для получения правильной геометрической формы обработанной заготовки необходимо компенсировать не только колебания силы резания, вызванные непостоянством припуска и твердости заготовки, но и упругие отжатия по ее длине, связанные с изменением податливости технологической системы. Для обеспечения точности геометрической формы по длине заготовки создаются дополнительные устройства, изменяющие силу резания по длине обработки по определенной программе соответственно колебанию жесткости технологической системы. На станках с ЧПУ подобные изменения подачи по длдине обрабатываемой заготовки должны быть предварительно внесены в управляющую программу.

Несмотря на большие достоинства систем адаптивного управления, имеется ряд факторов, ограничивающих их использование. К ним относятся рост стоимости станков, оснащенных этими системами; усложнение и удорожание их наладки, обслуживания и ремонта.

Идеи автоматического управления реализуются при создании станков с адаптивным управлением по различным параметрам режимов резания (сила, мощность, температура в зоне резания) или одновременно по комплексу параметров. При этом наиболее эффективно применение подобных систем в станках с ЧПУ.