Качество процесса эксплуатации режущего инструмента

Эффективность процесса механической обработки деталей в большой степени определяется качеством процесса эксплуатации режущего инструмента, зависящим от множества случайных факторов, сопровождающих этот процесс. Под эксплуатацией инструмента обычно подразумевают применение режущего инструмента как составной части технологической системы для осуществления процесса механической обработки деталей. Поскольку значительная часть простоев оборудования связана с режущим инструментом, то для повышения уровня стабильности высокотехнологических процессов, наряду с повышением качества режущего инструмента, особое значение приобретает задача повышения качества процесса его эксплуатации. Решение данной задачи позволит повысить производительность труда, снизить приведенные затраты, сократить простои оборудования за счет повышения надежности инструмента, процесса его обслуживания и т.д.

В результате литературного обзора было установлено, что процесс эксплуатации режущего инструмента, большинством исследователей, как правило, не рассматривается с учетом всех свойств, определяющих его качество: оценка процесса эксплуатации инструмента ограничивается рассмотрением лишь отдельных факторов процесса резания (элементов режимов резания, свойств обрабатываемого и инструментального материалов) и недостаточно учитывается: типоразмер станка, конструкция инструмента, вероятностные показатели процессов его изнашивания и разрушения. Вместе с тем выбор регламентов эксплуатации инструмента взаимосвязан с множеством параметров технологической системы и системы обслуживания, например, процессов замены режущего элемента и других деталей сборного инструмента, процессов восстановления его режущих свойств, а также организационными вопросами - технадзором, утилизацией отходов и т.п. Поэтому для оценки эффективности процесса эксплуатации инструмента должны учитываться не только приведенные затраты на обработку деталей, но и многие другие целевые функции с многочисленными ограничениями, учитывающими реальные условия эксплуатации.

Следовательно, важнейшим звеном познания качества процесса эксплуатации режущего инструмента является объединение многих его свойств в одно сложное свойство, мера которого позволяет дать однозначное заключение о соответствии рассматриваемого процесса требованиям народного хозяйства. Так как полезный эффект от эксплуатации или потребления всегда имеет смысловое содержание и может быть выражен количественно [1], то для рассматриваемого процесса данным эффектом будет являться надежность режущего инструмента. Под надежностью понимают [2] свойство изделия сохранять в установленных пределах времени значение всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения, транспортировки и других действий. В данном случае надежность характеризуется такими понятиями, как: периодом стойкости режущего инструмента, работоспособным состоянием режущего инструмента, отказом режущего инструмента, безотказностью режущего инструмента, долговечностью режущего инструмента и т.д.

Таким образом, надежность режущего инструмента может быть принята в качестве комплексного (обобщающего) показателя качества процесса его эксплуатации.

Исследованию надежности режущего инструмента были посвящены работы многих исследователей [3-7]: В.М. Башков, П.Г. Кацев, Т.Н. Лоладзе, А.Д. Макаров, Г.Л. Хает и др. В большинстве случаев исследователи рассматривали такие вопросы, как: влияние геометрии инструмента, режимов резания, температуры в зоне резания, обрабатываемого и обрабатывающего материала на надежность инструмента. Но в их работах недостаточно уделялось внимание таким исследованиям, как повышение надежности режущего инструмента за счет обеспечения качества процесса его эксплуатации.

Как показывает опыт зарубежных фирм и передовых отечественных предприятий, без создания цельной системы рациональной эксплуатации инструмента не может быть обеспечена высокая степень конкурентоспособности любого механообрабатывающего инструмента. Практика показала, что часто причиной низкой эффективности нового инструмента является его применение не по назначению. Повышенный расход инструмента и дефицитных инструментальных материалов нередко связан с несвоевременной заменой инструмента, отсутствием научно обоснованных регламентов его работы и норм его расхода. Поэтому современная система эксплуатации инструмента должна включать не только нормативы режимов резания, но и подробные рекомендации по выбору инструмента, критериям и порядку его замены, нормам стойкости и т.д. Все рекомендации должны по возможности наиболее полно учитывать факторы, имеющие место на производстве.

В данной работе предлагается определять факторы, которые влияют на надежность инструмента (комплексный показатель качества исследуемого процесса) в процессе его эксплуатации путем применения одного из «семи инструментов качества» - причинно-следственной диаграммы (рис.1) [8, 9].

Рисунок 1 - Структура причинно-следственной диаграммы

Как было указано выше, процесс эксплуатации режущего инструмента зависит от многочисленных факторов, между которыми существуют отношения типа причина - следствие (результат). Мы можем определить структуры или характер этих многофакторных отношений благодаря систематическим наблюдениям. Трудно решить сложные проблемы, не зная этой структуры, которая представляет собой цепь причин и результатов. Диаграмма причин и следствий - средство, позволяющее выразить эти отношения в простой и доступной форме.

Таким образом, причинно-следственная диаграмма - инструмент, позволяющий выявить существенные факторы рассматриваемого процесса, влияющие на надежность инструмента.

Для определения факторов, влияющих на надежность режущего инструмента, была применена усовершенствованная причинно-следственная диаграмма (рис.2), т.е. для выявления факторов, влияющих на надежность инструмента в процессе его эксплуатации, применили так называемый принцип «5М». Данный принцип широко используется для обеспечения качества в концепции «шести сигм» [10], сторонники данной концепции пришли к выводу, что проявляющиеся рассеяния различных значений показателей качества можно отнести к многочисленным случайным воздействиям и на основе их анализа пришли к классификации воздействий на 5 полей, так называемые «5М». Здесь имеется в виду, что «5М» происходит от первых букв английских значений слов: Men - персонал (человеческий элемент), Machine - машина (оборудование), Material - материалы (компоненты или сырье), Method - методы (как выполняется работа), Medium - среда (строение, логистика и рабочее пространство).

Приведенная на рис. 2 причинно-следственная диаграмма является обобщенной. Она позволяет выявить и систематизировать различные факты и условия, влияющие на комплексный показатель качества процесса эксплуатации режущего инструмента, но для конкретных производственных условий, данная диаграмма может намного упроститься, вследствие различных подходов к методам управления качеством исследуемого процесса. Проведя анализ построенной диаграммы можно сделать вывод, что процесс эксплуатации режущего инструмента нельзя рассматривать в отрыве от всего производства. Качество исследуемого процесса необходимо рассматривать как звено системы управления качеством организации. Так, например, выходная информация процесса эксплуатации инструмента является входной информацией к таким процессам, как закупки продукции (анализ качества покупного инструмента, заготовок, смазочно-охлаждающих материалов и т.д.), процесса управления персоналом (информация о влиянии стимулирования повышения качества выпускаемой продукции, о повышении квалификации сотрудников и т.д.).

Из изложенного следует, что для обеспечения качества процесса эксплуатации режущего инструмента необходимо выполнение множества требований. В данной работе для решения поставленной задачи предлагается использовать требования стандарта ДСТУ ISO 9001-2001 [11], а для их выполнения применить концепцию «шести сигм» [10]. Данный стандарт является пригодным для обеспечения качества любого вида продукции. В его основу положены восемь принципов управления качеством.

Принцип 1 Ориентация на потребителя. В нашем случае потребителем может являться и как внешняя организация, так и внутренний потребитель, например, механосборочный цех, качественное исполнение требований которых является непосредственной обязанностью данного процесса.

Принцип 2 Лидерство руководителей. В нашем случае необходимо определить лицо, которое будет нести ответственность, определять цели в области качества, обеспечивать и совершенствовать качество исследуемого процесса.

118

”Вісник СумДУ”, №2(61), 2004

Рисунок 2 - Причинно-следственная диаграмма - снижение надежности режущего инструмента в процессе его эксплуатации

Принцип 3 Вовлечение работников. Из причинно-следственной диаграммы следует, что одним из значительных факторов повышения надежности режущего инструмента, а значит и всего процесса его эксплуатации является не только стимулирование качества выполнения поставленных задач, но и повышения квалификации персонала в вопросах обеспечения качества выпускаемой продукции.

Принцип 4 Подход к системе как к процессу. В данном случае мы уже рассматриваем нашу задачу и как систему (человек - станок - инструмент - заготовка - процесс обработки заготовки) и подходим к ней как к процессу со своими входами и выходами.

Принцип 5 Системный подход к управлению. Эффективность и рентабельность исследуемого процесса могут быть улучшены посредством идентификации и понимания управления системой взаимосвязанных процессов, необходимых для достижения целей организации.

Принцип 6 Постоянное улучшение. Для исследуемого процесса этот принцип является неотъемлемой частью его существования, так как с каждым годом появляется все больше различных видов материала, принципов и методов обработки, что требует постоянного совершенствования качества процесса эксплуатации режущего инструмента.

Принцип 7. Принятие решений, основанных на фактах. В данном случае необходимо разработать комплекс документов и процедур их анализа с целью применения наиболее оптимальных решений для обеспечения и совершенствования исследуемого процесса.

Принцип 8. Взаимовыгодное отношение с поставщиками. Относительно нашего процесса этот принцип оказывает одно из самых значительных влияний, т.к. для повышения надежности инструмента необходимо не только его рациональная эксплуатация, но и разработка более прогрессивных конструкций инструмента, совершенствования его режущей части, исследования в области применения новых режущих материалов и СОТС, повышения качества заготовок и т.д. Это все возможно сделать в более короткие сроки и с меньшими затратами, если наладить взаимовыгодное сотрудничество с поставщиками.

На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

Одним из направлений обеспечения стабильности высокотехнологических процессов является повышение качества процесса эксплуатации режущего инструмента.

Для количественного и качественного анализа процесса эксплуатации режущего инструмента предложено применить комплексный (обобщенный) показатель качества, в роли которого рекомендуется использовать надежность режущего инструмента.

Для облегчения анализа факторов и условий процесса эксплуатации режущего инструмента, оказывающих влияние на его надежность, необходимо использовать усовершенствованную причинно-следственную диаграмму.

В результате анализа причинно-следственной диаграммы было установлено, что для повышения качества исследуемого процесса необходимо:

· обеспечить выполнения требований стандарта ДСТУ ISO 9001-2001;

· рассматривать исследуемый процесс как часть системы управления качеством организации;

· применить процессный подход;

· разработать документированные процедуры, необходимых для сбора и анализа сведений с целью рационального управления и непрерывного совершенствования исследуемого процесса;

· определить критерии оптимизации резания для различных производственных задач;

· проводить дальнейшие исследования в направлении совершенствования станков, режущего инструмента, методов обработки, использования СОТС и т.д.

Список литературы