Теоретические основы управления качеством

 

В процессе изготовления деталей машин качество их изготовления зависит от технологических  факторов , в большей или меньшей  степени влияющих на точность обработки. Часть из этих факторов является причиной систематических погрешностей, которые  носят постоянный  или переменный характер,

Другая  часть факторов,влияющих на точность обработки является причиной случайных погрешностей , приводящих к рассеянию размеров деталей в пределах поля допуска. Случайные погрешности возникают вследствие  колебания величин припусков в различных деталях, различных параметров.

Если  после измерения партию деталей  разбить на группы с одинаковыми  размерами, и отклонениями и построить  графическую зависимость,то получим кривую распределения размеров, которая характеризует точность обработки деталей. Случайные погрешности в размерах обрабатываемых деталей подчиняются закону нормального распределения, который графически изображается кривой Гаусса.

Если  разбить все детали партии на группы по интервалам размеров,то средний размер детали в партии L ср равен среднему арифметическому из размеров всех деталей.

Закон нормального  распределения в большинстве  случаев оказывается справедлив при механической обработке заготовок  с точностью 8,9 и 10 квалитетов и грубее, а при обработке по 7,8 и 6 квалитетам распределение их размеров подчиняется  закону Симпсона, который графически выражается равнобедренным треугольником.

Если  рассеивание размеров зависит от только от переменных систематических  погрешностей, то распределение действительных размеров партии обработанных заготовок  подчиняется закону равной вероятности.

Закон равной вероятности  распространяется на распределение  размеров заготовок повышенной точности (5-6 квалитет и выше), при их обработке  по методу пробных ходов. Из-за сложности  получения размеров высокой точности  вероятности попадания размера  заготовки в узкие допуска  становится одинаковой.

Распределение таких величин ,как эксцентриситет, биение, разностенность, непараллельность, неперпендикулярность, овальность, конусообразность, и некоторых других, подчиняются закону распределения эксцентриситета ( закон Релея).

Распределение по закону Релея  формируется в  частности тогда,когда случайная величина R является радиус вектором при двухмерном гауссовом распределении, т.е. если на представляет собой геометрическую сумму двух случайных величин X и Y.

 

 Определение  погрешностей в процессе обработки

 

При механической обработке заготовок на настроенных  станках точность получаемых размеров одновременно зависит  как от близких  по величине и независимых друг от  друга  случайных причин, обуславливающих  распределение размеров по закону Гаусса, так и от систематических погрешностей возникающих со временем вследствие равномерного износа режущего инструмента.

Композиция  законов Гаусса и равной вероятности  создает кривые распределения различной  формы , зависящей от степени воздействия  на конечное распределение каждого  из составляющих законов. Для расчетов точности обработки заготовок при  подобной композиции законов распределения удобно пользоваться функцией распределения   a (t).

Эта функция  формируется законом Гаусса с  его параметрами s и Lср зависящим от точности вида обработки и технологической  системы, и законом равной  вероятности с параметрами  l =(b-a) на величину поля рассеяния которого оказывает влияние скорость и продолжительность процесса. Таким образом функция  a (t) отражает не только точность, но и продолжительность процесса обработки.

Форма кривой распределения композиционной временной  функции a (t) зависит от параметра la, определяемого отношением L к среднему квадратичному s мгновенного гауссова распределения , т.е. lа =L / s.

Изложенные  законы распределения размеров используются для установления надежности проектируемого технологического процесса в обеспечение  обработки заготовок без брака, определения количества вероятного брака при обработке, расчета  настройки станков, сопоставления  точности обработки заготовок при  различном состоянии оборудования, инструмента, СОЖ, и .т.д.

 

 

Качество  обработки  заготовок  на  станках с программным  управлением

Системы автоматического управления точностью  обработки деталей.

 

Обработка заготовок на станках с ПУ обеспечивает высокую степень автоматизации  и широкую универсальность выполняемой  обработки, требует меньших затрат времени на перестройку станка с  одной операции на другую. Значительно  облегчается перевод производства на новую продукцию, т.к  нет  необходимости  конструирования и изготовления  сложных приспособлений и устройств.

 При  использовании станков с ЧПУ  повышается точность обработки  вследствие исключения влияния  ошибок, вызванных недостаточной  квалификаций рабочих. Особенно  эффективно использование станков  при обработке сложных деталей  со сложными ступенчатыми или  криволинейными контурами.

Системы управления программными станками выполняются  дискретными, смешанными и непрерывными. Системы автоматического регулирования  обеспечивают высокую точность обработки.

В системе  автоматического регулирования  параметров обрабатываемой детали блок управления  имеет два измерительных  суппорта, снабженных датчиками вариации функции профиля, и один силовой, который имеет приводы поступательных движений и возвратно-поступательных перемещений. Система  снабжена фильтрами, блоками задержки, сумматором, преобразователем управления возвратно-поступательным приводом.

Для одновременного автоматического увеличения точности продольного сечения система  снабжена согласующим элементом, суммирующим  устройством.

Применение  систем автоматического управления процессом резания позволяет  значительно увеличить точность обработки. Это достигается за счет компенсации влияния на точность не только силовых упругих деформаций, но и износа инструмента, увеличения производительности, обработки путем  поддержания оптимальной скорости износа инструмента, расширения диапазона  регулирования скорости резания, в  котором точность работы не снижается.

 

Особенности инструмента и инструментальной оснастки  для станков с ЧПУ  и типа “Обрабатывающий центр“ 

 

На станках  с ЧПУ с автоматической сменой инструментальных блоков, состоящих  из режущего и вспомогательного инструмента, применяют инструментальную оснастку, основой которой служит универсальная  унифицированная подсистема вспомогательного инструмента, предназначенного для  станков различных моделей.

Режущий инструмент применяют стандартный  и специальный, к которому предъявляются  повышенные требования по точности, жесткости, быстроте смены и наладки на размер, стойкости, стабильному стружкоотводу,  надежности. Вспомогательный инструмент в основном  используют сборный, который хотя и имеет немного меньшую жесткость по сравнению со  сплошным, но хорошо гасит возникшие при обработке вибрации.

Стойкость инструмента,  в частности размерная  стойкость, является комплексной  характеристикой  технологического процесса, учитывающей  не только конструкцию, геометрию, материал режущей части, точность, жесткость  системы СПИД, допуски на обработку. Размерная стойкость инструмента  составляющая долю его общей стойкости  при обработке деталей на станках  с ЧПУ, должна обеспечивать полную обработку  одной или партии деталей а  пределах установленного поля допуска.

На станках  типа “обрабатывающий центр” размерная  стойкость инструмента должна обеспечивать полную обработку одной поверхности  или определенного количества поверхностей, относящихся к одной группе.

При разработке технологического процесса для деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ  размерную стойкость инструмента  целесообразней определять заранее. В  этом случае  можно больше внимания уделять операциям механообработки  и принимать меры по повышению  стойкости инструмента на этих операциях.

При работе на станках с ЧПУ нужно больше внимания уделять жесткости инструмента, т.к. обработка осуществляется без  специальных приспособлений, поэтому  инструмент должен быть максимально  жестким и как можно более  коротким.

На станах с ЧПУ при обработке не желательно образование длинной сливной, и  мелко дробленой стружки. Наиболее рациональной формой  является завитая в короткие спирали (200-300 мм) стружка. Поэтому на инструменте для станков с ЧПУ делают стружкозавивающие канавки или порожки, получаемые шлифованием или прессованием на передних поверхностях инструмента , а также накладные регулируемые и нерегулируемые стружкозавиватели.

Широкое распространение получили неперетачиваемые твердосплавные пластины со стружкозавивающими канавками на передней поверхности.

В последнее  время появились трех и четырехгранные пластины со сложной формой передней поверхности. Такие пластины расширяют  диапазон эффективного дробления и  завивания стружки на область  малых  глубин резания (0,5-0,8 мм )и более широкий интервал подач (0,25-0,3 мм/об.).Также применяется инструмент со стружколомом. Он жестко закрепляется на неподвижной оси чашечного резца.

Для исключения торцового биения на оси чашечного  резца выполнен направляющий поясок, диаметр которого не превышает диаметр  рабочей части оси.

Режущие инструменты для станков типа ОЦ должны иметь определенные габариты. Это связано с типом применяемого инструментального магазина и работой  автооператора.

Быстросменность и взаимозаменяемость инструмента обеспечивают сокращение простоев оборудования при замене инструмента и перенастройке станка. Это обеспечивается специальным вспомогательным инструментом с прецизионными поверхностями.

Для обеспечения  быстросменности инструменты заранее настраиваются на размер вне станка.

Фрезы - Рекомендуется применять торцовые насадные фрезы со вставными ножами из быстрорежущей стали твердого сплава. Такая конструкция исключает напайку и заточку пластин твердого сплава, тем самым обеспечивая повышенную стойкость режущих кромок.

Инструмент  для обработки отверстий – Отверстия могут быть получены сверлением, растачивание, зенкерованием, фрезерованием. Литые отверстия сначала растачивают, т.к. уменьшается увод  оси отверстия. При зенкерование используют инструмент с главным углом в плане равным или близким 90 градусам. При этом  осевые силы меньше деформируют стержень инструмента.

 Расточной инструмент – Как правило состоит из оправки и режущих элементов в виде резца или резцовой вставки. Он должен иметь небольшой допускаемый размерами отверстия диаметр, и наименьшую длину.Увеличение длины уменьшает жесткость и понижает производительность и качество поверхности.

 

 

 

 

Качество продукции (включая  новизну, технический уровень, отсутствие дефектов при исполнении, надежность в эксплуатации) является одним из важнейших средств конкурентной борьбы, завоевания и удержания позиций  на рынке. Поэтому фирмы уделяют  особое внимание обеспечению высокого качества продукции, устанавливая контроль на всех стадиях производственного  процесса, начиная с контроля качества используемых сырья и материалов и заканчивая определением соответствия выпущенного продукта техническим  характеристикам и параметрам не только в ходе его испытаний, но и  в эксплуатации, а для сложных  видов оборудования – с предоставлением  определенного гарантийного срока  после установки оборудования на предприятии заказчика. Поэтому  управление качеством продукции  стало основной частью производственного  процесса и направлено не столько  на выявление дефектов или брака  в готовой продукции, сколько  на проверку качества изделия в процессе его изготовления.

Системой управления качеством  труда и продукции предусматривается:

а) выполнение контрольных  операций, в первую очередь исполнителем (рабочим, мастером, конструктором, технологом и т.д.);

б) проведение систематической  работы на предприятии, направленной на устранение недостатков, влияющих на качество продукции, а также на повышение  культуры и организации производства4

в) воспитание у каждого  исполнителя коммунистического  отношения  к труду и чувств ответственности за качество выполняемых  работ.

Система управления качеством  труда и продукции исходит  из того, что одним из важнейших  показателей производства является качество выпускаемой продукции, поэтому  материальное и моральное стимулирование исполнителей работы за повышение качества продукции производится по наряду со стимулированием за выполнение хозрасчетных показателей.

В настоящее время в  экономике наблюдается тенденция, при которой такой показатель как качество играет одну из ведущих  ролей в управлении производством  продукции и ее последующего движения. В развитых странах управление качеством  на предприятии притягивает особое внимание всех подразделений, которые  влияют на качество выпускаемой продукции  или предоставляемой услуги. Для  лучшего взаимодействия и, следовательно, для более эффективного результата на предприятиях разрабатываются различные  подходы к управлению качеством.