Komsomol'sk-na-Amure, Russian Federation
Komsomol'sk-na -Amure, Russian Federation
Komsomol'sk-na-Amure, Russian Federation
Komsomol'sk-na-Amure, Russian Federation
UDK 62 Инженерное дело. Техника в целом. Транспорт
GRNTI 55.13 Технология машиностроения
It is possible to assume physical properties or stress-strain characteristics of material as a basis of diagnostics of a machine tool system state on the basis of which to forecast a level of engineering process updating for product blank machining and to optimize tool parameters and other equipment components ensuring efficient machining processes economically and technically. The purpose of the work: according to the measurement results of the mass of replaceable hard-alloy cutting plates of a metal-cutting tool to draw a conclusion of their operational capability under those or other operational conditions at a standard engineering enterprise. There are considered standard designs of cutting and chip breaking plates. The mass measurements of more than 250 plates are carried out. The procedure for the plate selection according to quality is developed. The results obtained are tabulated and illustrated. A share ratio of suitable and scrap plates is shown. There are formulated recommendations regarding suitable plates use depending on their quality grade.
hard-alloy plate, mass, division on quality, fields of application, output parameters of cutting process
Введение
Рассмотрен пример, когда параметр «масса пластины» использован в качестве критерия выявления брака, диагностики причин брака, прогнозирования рациональных областей применения пластин разной сортности.
Для большинства производственных металлообрабатывающих предприятий масса пластины в составе режущего инструмента не является первостепенно важной. Но в случае использования современных высокопроизводительных станков с ЧПУ отклонение фактического веса пластин от требующегося может послужить причиной останова станка или не позволит обеспечить выполнение производственного задания в связи с большой долей бракованного инструмента.
Действующая система российских ГОСТов практически не предъявляет требований к массе пластин. Это требование входит в состав требований к инструменту, в составе которого будет данная пластина. Но масса инструмента является совокупным результатом влияния большого числа факторов и не может служить параметром, определяющим эффективность технологического процесса обработки заготовки детали.
В настоящей работе изложены отдельные результаты исследования данного вопроса.
Целью работы является разработка рекомендаций по оценке пригодности (непригодности) сменных твердосплавных пластин современного металлорежущего инструмента по результатам измерения массы пластин. В частности, по результатам исследования необходимо сделать выводы:
а) о возможности диагностировать состояние инструментальной системы станка или хотя бы качество инструментального материала пластины;
б) возможности прогнозирования уровня совершенства (несовершенства) технологического процесса обработки заготовок деталей при использовании такого инструментального материала.
Материалы и методика эксперимента
Исследовались пластины отечественного производства, выполненные из инструментального твёрдого сплава марки ВК8.
Методом случайной выборки брали пластины, изготовленные ранее (20-25 лет назад) и недавно. Размер выборки не нормировали и не рассчитывали, т.е. создавали ситуацию, схожую с той, которую обычно имеет заказчик в момент покупки изделий.
Форму и типоразмер пластин выбирали применительно к практике типового машиностроительного предприятия РФ.
В качестве контролируемого (измеряемого) параметра использовали массу пластин. Контроль осуществляли в граммах с точностью до 3 знаков после запятой. Исследования выполнены для 15 разных типоразмеров (серий, партий) пластин.
Каждую из пластин тщательно отмывали в ультразвуковых мойках, условно нумеровали, взвешивали. Результаты контроля сравнивали с теми параметрами, которые предписаны ГОСТом и техническими условиями предприятия-изготовителя. По выявленным величинам отклонений измеренных параметров пластины разделяли на некие условные сорта качества: 1 сорт - высший, 2 сорт - приемлемый, 3 сорт - брак.
К первому сорту относили те пластины, которые по весу имели минимальные отклонения: значение отклонения от среднего значения для данной партии пластин определялось второй цифрой после запятой. Ко второму сорту относили те пластины, которые по исследуемому параметру имели отклонения, приемлемые для общемашиностроительной обработки на станках нормальной точности. Например, если измеренный вес данной пластины отличался от некого среднего значения в первом знаке после запятой, то такую пластину относили ко второму сорту. К третьему сорту относили те пластины, у которых отклонение было до запятой. Пластины третьего сорта считали условным браком.
Обсуждение результатов исследований
Результаты исследования по разделению пластин на указанные три условных сорта приведены в таблице.
Таблица
Распределение количества пластин по сортам
|
Номер серии плас- тин |
Коли- чество плас-тин в серии, шт. |
1 сорт |
2 сорт |
3 сорт (условный брак) |
|||
|
Кол-во пластин, шт. |
Доля от количества пластин, % |
Кол-во пластин, шт. |
Доля от количества пластин, % |
Кол-во пластин, шт. |
Доля от количества пластин, % |
||
|
1 |
5 |
1 |
20 |
3 |
60 |
1 |
20 |
|
2 |
8 |
2 |
25 |
1 |
12,5 |
5 |
62,5 |
|
3 |
4 |
1 |
25 |
3 |
75 |
0 |
0 |
|
4 |
8 |
3 |
37,5 |
5 |
62,5 |
0 |
0 |
|
5 |
14 |
0 |
0 |
7 |
50 |
7 |
50 |
|
6 |
15 |
9 |
60 |
5 |
33,3 |
1 |
6,7 |
|
7 |
17 |
2 |
11,7 |
15 |
88,3 |
0 |
0 |
|
8 |
16 |
0 |
0 |
7 |
43,7 |
9 |
56,3
|
|
Окончание таблицы |
|||||||
|
Номер серии плас- тин |
Коли- чество пластин в серии, шт. |
1 сорт |
2 сорт |
3 сорт (условный брак) |
|||
|
Кол-во пластин, шт. |
Доля от количества пластин, % |
Кол-во пластин, шт. |
Доля от количества пластин, % |
Кол-во пластин, шт. |
Доля от количества пластин, % |
||
|
9 |
25 |
0 |
0 |
18 |
72 |
7 |
28 |
|
10 |
24 |
1 |
4,1 |
16 |
66,6 |
7 |
29,3 |
|
11 |
19 |
0 |
0 |
7 |
36,8 |
12 |
63,2 |
|
12 |
13 |
0 |
0 |
5 |
38,4 |
8 |
61,6 |
|
13 |
23 |
0 |
0 |
4 |
17,4 |
19 |
82,6 |
|
14 |
19 |
0 |
0 |
7 |
36,8 |
12 |
63,2 |
|
15 |
54 |
20 |
37 |
34 |
66 |
0 |
0 |
|
Всего |
264 |
39 |
22,8 |
137 |
51,9 |
67 |
25,3 |
Для удобства обработки и анализа результатов некоторые данные, приведенные в таблице, иллюстрированы на рис. 1-5 в виде круговых диаграмм.
|
|
|
Рис. 1. Круговая диаграмма долей пластин разного сорта в 1-й серии пластин (SNUN 03111 - пластина квадратной формы), изготовленных по ГОСТ 19049-80 |
|
|
|
Рис. 2. Круговая диаграмма долей пластин разного сорта во 2-й серии пластин (SNUA 03113 - пластина квадратной формы с отверстием), изготовленных по ГОСТ 19051-80 |
|
|
|
Рис. 3. Круговая диаграмма долей пластин разного сорта в 7-й серии пластин (SEGN 03431 - пластина квадратной формы с задним углом 200), изготовленных по ГОСТ 24253-80
|
|
|
|
Рис. 4. Круговая диаграмма долей пластин разного сорта в 11-й серии пластин (PNUN 10111 - пластина пятигранной формы), изготовленных по ГОСТ 19063-80 |
|
|
|
Рис. 5. Круговая диаграмма долей пластин разного сорта в 14-й серии пластин (WNUM 02114 - пластина шестигранной формы с углом 80° с отверстием и стружколомающими канавками), изготовленных по ГОСТ 19048-80 |
Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:
1. Бракованных пластин нет только в четырёх (3, 4, 7 и 15-я серии) из пятнадцати серий пластин. В остальных 11 партиях доля брака различна, но он есть. Это не позволяет считать надёжным технологический процесс изготовления пластин, реализованный у производителя.
В то же время это позволяет:
а) считать параметр «масса пластины» приемлемым для диагностики (и подтверждения) качества инструментального материала пластин;
б) считать возможным применение параметра «масса пластины» для прогнозирования уровня совершенства (несовершенства) технологического процесса обработки заготовок деталей при использовании такого инструментального материала.
2. Такая значительная доля брака пластин, выпускаемых производителем, ставит вопрос о необходимости введения входного контроля у потребителя этих пластин.
3. Пластины первого (высшего) сорта выявлены только в восьми (1, 2, 3, 4, 6, 7, 10, 15-я серии) сериях. Пластины этих серий можно применять для высокоточного производства изделий на высокоскоростных станках с ЧПУ.
Пластины остальных серий для этого не пригодны. Они не позволят обеспечить высокий уровень совершенства технологического процесса обработки заготовок деталей при использовании такого инструментального материала.
4. В подавляющем числе серий пластины имеют такие погрешности по массе, которые допустимы лишь в тех производствах, где не требуется высокая точность обработки заготовок деталей, например на заготовительных участках производств общемашиностроительного назначения.
Заключение
Неравноценность качества пластин по параметру «масса пластины» не позволяет равнозначно обеспечивать качество обработки заготовок деталей. Это, в свою очередь, не позволяет равновероятно прогнозировать качество и экономическую эффективность технологического процесса изготовления деталей. Вероятность риска снижения качества и экономической эффективности велика.
Необходима систематизация подходов, используемых при разработке ГОСТов, а также развитие метрологического подхода и метрологической инфраструктуры в условиях нового технологического уклада [1-6].
1. Vereschaka, A. Two-component end mills with multilayer composite nano-structured coatings as a viable alternative to monolithic carbide end mills / A. Vereschaka, B. Mokritskii, E. Mokritskaya, O. Sharipov, M. Oganyan // Mechanics & Industry 18, 705 (2017). - https://doi.org/10.1051/meca/2017052.
2. Mokritskii, B.Ja. Results in kompostite hard-aliou and milts desingn baset on simulation of their operationconditions / B.Ja. Mokritskii, A.V. Morozova, T.J. Usova // International conference on industrial ingeneering. - 2017. - T. 206. - R. 1093-1098. - (Series of books «Procedia Ingeenering»).
3. Vereschaka, A. Increase in Efficiency of tnd Milling of titanium alloys die to tools with miltilayered composite nano-structured Zr-ZrN-(Zr,Al)N and Zr-ZrN-(Zr,Cr,Al)N coatings / A. Vereschaka, M. Oganyan, Yu. Bublikov, N. Sitnikov, K. Deev, V. Pupchin, B. Mokritskii // Coating 8, 395 (2018). - doi:10.3390/coatings8110395.
4. Chirkov, A.P. Rol' metrologicheskogo obespecheniya v innovacionnoy deyatel'nosti / A.P. Chirkov // Glavnyy metrolog. - 2013. - № 1. - S. 20-24.
5. Chirkov, A.P. Infrastrukturnoe obespechenie vnedreniya naukoemkih tehnologiy: monografiya / A.P. Chirkov, A.A. Alisov [i dr.] // Social'no-ekonomicheskie aspekty tehnologicheskoy modernizacii sovremennogo mashinostroitel'nogo proizvodstva. - M.: Spektr, 2013. - S. 78-120.
6. Chirkov, A.P. Kolichestvennaya ocenka vliyaniya metrologii na ekonomiku / A.P. Chirkov // Spravochnik. Inzhenernyy zhurnal. - 2013. - № 8. - S. 45-51.
