Национальная научно-техническая конференция –
это прорыв в области техники, автоматики и всех остальных
отраслей промышленности. Примите участие вместе с нами!

Скачать положение

Главная / Проекты / Станкостроительная и инструментальная промышленность /
регион:

Управление надежностью режущего инструмента с учетом фактора случайности процесса резания

  
  
  

В современном мире постоянно увеличивается значение машиностроения. На машиностроение по стоимости приходится до 40 % производства всей продукции обрабатывающей отрасли мира. В России удельный вес продукции машиностроения в общем объеме промышленности достигает 20 %. При этом одним из важнейших технологических процессов при производстве продукции машиностроения является обработка резанием. По экспертным оценкам, 15 % стоимости деталей узлов и машин, производимых в мире, приходится на операцию обработки резанием. Не смотря на постоянное появление новых технологий обработки в машиностроении, традиционная обработка металлов резанием является, и в ближайшие десятилетия будет оставаться, основным способом изготовления деталей узлов и машин.
Однако, несмотря на научные исследования, большой опыт промышленности в этой области и экономическую важность операции резания, процесс обработки резанием нуждается в углубленном изучении, что подтверждается низкой предсказательной способностью известных моделей резания и их эффективностью лишь в относительно узких и неизменных условиях эксплуатации. Данное обстоятельство приводит, в том числе, к следующим проблемам при обработке резанием на машиностроительных предприятиях:
1) рациональные режимы обработки используются только для 48 % операций. В среднем режимы резания занижаются технологами на 40 %;
2) только 57 % инструментов используются до достижения суммарного расчетного периода стойкости.
Вопросы создания, включая проектирование, расчеты и оптимизацию параметров режущего инструмента, обеспечивающих технически и экономически эффективные процессы обработки исследовали многие ведущие научные школы в России и за рубежом. При этом много исследований посвящено вопросам оценки периода стойкости режущего инструмента и назначении режима резания с использованием стойкостных зависимостей, описывающих лишь зависимость среднего периода стойкости режущего инструмента от режима резания и не учитывающих стохастическую природу износа режущего инструмента, что не позволяет учесть фактор случайности при назначении периодичности восстановления режущего инструмента и оптимизации режима резания.
Задача оптимизации использования ресурса режущего инструмента рассматривается в предположении, что период стойкости режущего инструмента зависит детерминировано от режима резания. В литературе встречаются различные виды стойкостной зависимости, причем каждая из них имеет свои преимущества и недостатки. Ни одна из известных стойкостных зависимостей не имеет убедительного физического обоснования. В узких диапазонах изменения скорости резания может быть использована любая из них при соответствующем подборе параметров. Игнорирование фактора случайности оказывает негативное влияние на эффективность обработки резанием вследствие:
– увеличения основного времени, необходимого на изготовление узлов и деталей машин из-за назначения неоптимальных режимов резания;
– снижения эффективности использования ресурса режущего инструмента. Период стойкости режущего инструмента в пределах одной партии имеет широкий разброс (15 – 35 %). Если время работы режущего инструмента определяется наихудшим экземпляром в партии, то ресурс наиболее стойких экземпляров режущего инструмента при фиксированной наработке будет использован не более чем на 65 %;
– снижения коэффициента использования металлорежущего оборудования и нарушения ритмичности производственного процесса изготовления продукции из-за увеличения вспомогательного времени, требуемого на обслуживание и замену режущего инструмента;
– повышения уровня риска при производственной реализации технологических проектных решений, существенно влияющих на качество изделий;
– повышения себестоимости продукции из-за включения в нее затрат на брак, связанный с отказом режущего инструмента во время обработки.
Таким образом, учет стохастической природы процесса резания при управлении надежностью режущего инструмента путем изменения условий обработки за счет назначения периодичности восстановления режущего инструмента и режима резания является актуальной научной проблемой. При этом под управлением надежностью режущего инструмента понимается изменение показателей надежности режущего инструмента при неизменной средней наработки между отказами или ее увеличении. Решению данной научной проблемы и посвящен данный проект.
Проект выполнен в рамках гранта Российского фонда фундаментальных исследований № 15-48-03265 «Исследование фундаментальных закономерностей и разработка математической модели износа режущего инструмента с учетом стохастического характера процесса износа и разброса параметров инструмента» и научного проекта № 8705 ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет» «Система адаптивного управления процессом резания на станках с ЧПУ на основе применения систем искусственного интеллекта».


Комментарии

Отрасли

Авиационная и ракетно-космическая промышленность
Автомобильная промышленность
Железнодорожное машиностроение
Станкостроительная и инструментальная промышленность
Приборостроение, системы управления, электронная и электротехническая промышленности
Тракторное, сельскохозяйственное, лесозаготовительное, коммунальное и дорожно-строительное машиностроение
Энергетическое машиностроение
Оборонная промышленность
Тяжелое машиностроение
Судостроение
Промышленная экология
Информационные технологии
Робототехника и искусственный интеллект
Управленческие задачи