Качество узлов и агрегатов машин во многом зависит от качества деталей. Под словом "качество" будем подразумевать геометрическую точность размера, формы и расположения поверхностей, шероховатость поверхности, а также требуемые физические свойства материала, соответствующие условиям эксплуатации. Перед любым производством стоят дилеммы: сделать высокое качество изделий, но при этом потерять высокую производительность и низкую стоимость, либо снижать качество, тем самым увеличивая производительность и снижая стоимость. В современной конкурентной борьбе приходится искать грань между качеством, производительностью и стоимостью.

Если рассматривать более конкретные проблемы при обработке деталей при шлифовании, то можно выделить: брак в среднем 5-10%, сложность контроля прерывистых поверхностей, 50-80% времени техпроцесса обработки занимают промежуточные измерения универсальным инструментом, низкая квалификация у молодых специалистов, большая погрешность измерения.

В первую очередь был решен вопрос с измерением прерывистой поверхностью особенно имеющие острую кромку (например, фрезы, развертки, зенкеры и др.). Важно было, чтобы измерительный наконечник не повреждал поверхность детали и мог контролировать детали с любым числом выступов.

Следующая проблема в построении подобного рода приборов заключалась в долгой переналадке на другой размер изделия, что требовало вызова дополнительного специалиста по контрольно-измерительным приборам. Для исключения наладчика и создания автоматической системы переналадки с широким диапазоном измерения были разработаны новые принципы построения приборов активного контроля.

За счет постоянного контроля геометрии обрабатываемой детали в соответствии с введенными параметрами, станок может вовремя отключить подачу абразивного круга при достижении середины поля допуска размера. Данная функция приборов активного контроля позволяет снизить требования к квалификации оператора станка либо к опыту работы.

III. Теория

Экономически давно доказана эффективность приборов активного контроля, но при массовом производстве. Данный проект позволяет применить это преимущество для мелкосерийного и единичного производства, а также в инструментальном производстве, где приборы активного контроля полностью отсутствуют. Проведенные расчеты стоимости изготовления некоторых несложных деталей с реального производства показали значительную экономию после модернизации станка и окупаемость прибора за 3-6 месяцев в условиях мелкосерийного производства.

При разработке прибора учитывались достоинства и недостатки существующих аналогов, а также рассматривались все факторы, влияющие на точность обработки детали при шлифовании.

Для уменьшения количества брака на производстве не обязательно покупать новый дорогостоящий станок. Можно модернизировать уже существующий парк станков прибором активного контроля, что значительно сократит расходы предприятия и принесет дополнительную прибыль.

Разработанный прибор является более универсальным в отношении существующих аналогов. Модернизация станка разработанным прибором активного контроля позволит сократить время на измерения одной детали в 5-8 раз, уменьшить погрешность измерения до 10 раз, устанавливаться на любой шлифовальный станок, измерять детали менее 3 мм и наличием любой прерывистой поверхностью, продлить срок службы шлифовального станка.

Для обоснования экономической эффективности были выбраны три произвольные детали изготавливаемые на производстве с использованием операции круглого шлифования.

Расчет экономической эффективности проводился по представленной ниже формуле:

где V_y - объем продукции обработанной за год при двухсменном режиме работы станка, ед.;

C_e - себестоимость единицы продукции обработанной на станке, руб.;

B - снижение процента брака при использовании прибора, ед.;

t - сокращение времени обработки на шлифовальной операции, %;

C_d - стоимость прибора, руб.;

N_a - годовая норма амортизации прибора, %.

Полученные результаты экономического эффекта на реальных деталях показаны в табл.1

Таблица 1. Экономический эффект применения прибора активного контроля

Таблица 2. Окупаемость прибора в зависимости от количества обработанных деталей

Для того, чтобы обосновать на сколько выгодно предприятию модернизация круглошлифовалного станка разработанным прибором активного контроля, были проведены расчеты окупаемости прибора в зависимости от реального процента брака и количества обрабатываемых деталей. Результаты, показанные в табл.2 показывают, что даже при мелкосерийном и единичном производстве экономически выгодно внедрять данный прибор.

IV. Результаты экспериментов

Разработанный прибор активного контроля может применятся для модернизации шлифовальных станков при изготовлении высокоточных деталей или производстве режущего инструмента. Целевым рынком являются предприятия, эксплуатирующие в своем производстве шлифовальные станки. Преимущества перед аналогами: диапазон измерения позволяет измерять детали менее 3 мм в диаметре, переналадка на другой размер автоматическая и в 10-25 раз быстрее, погрешность измерения меньше в 8 раз, возможность измерения деталей с острой кромкой.

После проведения измерения 20 разверток диаметром 16 мм с допуском h7 (-0,018) аттестованным универсальным средством измерения был получен следующий разброс действительных размеров диаметров, приведенный на рис.1.

Рис.1 - Разброс действительных размеров разверток диаметром 16 мм при обработке на круглошлифовальном станке: 1 - без управляющего прибора; 2 - с управляющим прибором

V. Обсуждение результатов

Как видно из результатов экспериментов, благодаря прибору активного контроля значительно сужается разброс действительных размеров деталей внутри поля допуска.

Проведенные исследования показали, что при обработке разверток в поле допуска без управляющего прибора составляет 15…22 мкм, после применения данной методики и технического средства разброс действительных размеров составил 3…5 мкм.

Предложенные автором метод и способы повышения точности и производительности обработки и измерения изделий типа развертки, фрезы, сверла, валы шлицевыеи другие на операциях круглого шлифования учтены в технологическом процессе изготовления деталей в результате было получено увеличение производительности труда и уменьшения выпуска бракованной продукции.

VI. Выводы и заключение