Стандартизация малогабаритного металлообрабатывающего оборудования

Широкое применение предприятиями малогабаритного металлообрабатывающего оборудования (ММО) обосновано ресурсосбережением, энергоэффективностью, сокращением финансовых затрат на приобретение и содержание данного оборудования. Выбор оборудования для обеспечения заданной программы выпуска продукции связан не только с его функциональностью и производительностью, но и с затратами на его эксплуатацию [1–3]. Тенденция развития микро- и наномашин подразумевает широкое
применение малогабаритного металлообрабатывающего оборудования (рис. 1).
 
Детали малогабаритного и миниатюрного размера и их компоненты требуют высокой точности обработки. Детали миниатюрного размера в большей степени используются в автомобильной, авиа- и космической промышленности, медицинском оборудовании, телевизионном, а также в автомобилях импортного и отечественного производства: подшипниках, натяжных роликах, синхронизаторах КПП, фрикционных дисках АКПП и т.д.
 
Доля геометрической погрешности существенно зависит от размера обрабатываемой детали, и составляет около 30…40% в общем балансе погрешности обработки. Согласно действующим нормам и стандартам, определено –чем меньше размер обрабатываемой детали, тем больше погрешность, что противоречит существующей тенденции. Следовательно, исследования в области стандартизации малогабаритного металлообрабатывающего оборудования являются актуальными.
 
Предложения большинства производителей металлообрабатывающего оборудования, кото
рые выпускают продукцию нормального размера, сконцентрированы в секторе недорогого
универсального оборудования, что обостряет конкуренцию между производителями (рис. 2). Для успешного продвижения своих товаров на внешних рынках российским машиностроительным предприятиям необходимо стремиться к разработке и совместному выпуску продукции с ведущими мировыми производителями, к аттестации производства и внедрению систем управления качеством по международным стандартам [4, 5].
Возрастающие требования к параметрам точности выпускаемых деталей обусловливают необходимость обоснованного повышения точности металлообрабатывающего оборудования.
 
Исследования в области геометрической точности малогабаритного металлообрабатывающего оборудования необходимы для определения теоретических и практических величин его истинного состояния. Экспериментальная оценка комплекса параметров, которые определяют геометрическое состояние деталей и узлов станка, является материально и экономически сложной задачей. В связи с этим был проведен анализ зависимости квалитетов точности от диаметров обрабатываемой детали (рис. 3).
 
Из представленных графиков можем определить, что обеспечение точности обработки
в станках достигается выявлением и ограничением их геометрических погрешностей, непосредственно влияющих на точность. Перечень параметров, характеризующих геометрическую точность станков, методы их проверки и допустимые отклонения параметров регламентированы соответствующими стандартами. Обобщенным стандартом является ГОСТ 22267–76 «Станки металлорежущие. Схемы и способы измерений геометрических параметров», в котором приведены методы и указаны метрологические
средства, применяемые для проверок геометрической точности металлообрабатывающего оборудования различных типов. Из анализа ГОСТов и ТЗ на металлообрабатывающее оборудование установлено, что в номенклатуры их показателей качества включены не все показатели, оказывающие влияние на точность обработки деталей.
 
Параметры геометрической точности необходимо определять как при проектировании, так и при эксплуатации металлообрабатывающего оборудования. Необходимо принимать эффективные решения по компенсации и управлению параметрами геометрической точности металлообрабатывающего оборудования. Поэтому требуемый высокий уровень точности металлообрабатывающего оборудования обусловливает и определяет необходимость полного изучения причин и методов формирования точности. Требуется также разработка методов и средств управления параметрами геометрической точности металлообрабатывающего оборудования. Выявлено отсутствие четкого представления
о применении методов инжиниринга качества в случае сложных систем, где главным действующим лицом является не потребитель с его вербальными запросами, а заказчик, четко представляющий необходимые ему характеристики качества продукции и процесса. При этом результатом управления параметрами геометрической точности металлообрабатывающего оборудования являются нормативные документы в СМК предприятия или организации, заинтересованных в точности и конкурентоспособности
своей продукции [6].
 
В настоящее время разработка основ по нормам точности малогабаритного металлообрабатывающего оборудования не осуществлена. С уменьшением размеров обрабатываемой детали увеличивается допуск на обработку, вследствие этого появляется необходимость доводочных и подгоночных операций для достижения заданных показателей точности.
 
Для примера рассмотрен станок фирмы Tsugami B0265- ll. Он предназначен для производства высокоточных мелких компонентов, таких как запчасти для оргтехники, медицинского оборудования, цифровых камер, сотовых телефонов, оптической связи, автомобильных деталей и т.д. Схема станка представлена на рис. 4. Он обрабатывает детали от 8 до 30 мм [7].
 
Рассмотрен нормативный  документ и проанализированы приведенные данные по
DIN 8606:1976-06 и сгенерированная функция y=a × xb, где, а=0,1835, b=0,6404 (рис. 5) [8]. Зависимость установленных значений представлена на рис. 5, 6. Средняя ошибка аппроксимации в исследуемом анализе составляет 24%, но большая часть ее идет по распределению обработки деталей до 500 мм, поэтому ошибка аппроксимации имеет значительный вес. На представленных схемах видно: красной линией выделены показатели по табличным данным рассматриваемого станка, черной – спроектированная зависимость для малогабаритных деталей. Рассмотрим отечественный токарно-карусельный станок «Корвет» фирмы «ЭНКОР-Инструмент». Данный станок предназначен для обработки деталей из металлов и всех видов пластмасс. Габаритные размеры станка 850×305×320 мм, масса 37 кг. Диаметр обрабатываемых деталей от 0 до
180 мм, радиальное биение шпинделя – от 0,02 мм до 20 мкм, отклонение от  плоскостности рабочей поверхности планшайбы по ГОСТ 44-93.
 
Анализ данных об изменении плоскостности рабочей поверхности планшайбы позволил смоделировать изменение отклонений плоскостности поверхности планшайб для обрабатываемых деталей диаметром от 100 до 1000 мм [8–10]. Такая же зависимость наблюдается для показателей станка по табличным данным и спроектированная зависимость для малогабаритных деталей. Малогабаритные детали, обрабатываемые на станках, имеют значительные погрешности, и на заводах применяют доводочные и подгоночные операции для сборки их в конкретную сборочную единицу.
 
Рассмотренные документы и стандарты на металлообрабатывающее оборудование отечественной и зарубежной металлообрабатывающей промышленности показывают, что параметры геометрической точности ММО на предприятиях не учитываются. Проведенный анализ сгенерированных функций приводит к выводу, что средняя ошибка аппроксимации находится в интервале от 8 до 10%, и точность обрабатываемых деталей
на исследуемом металлообрабатывающем оборудовании уменьшена до мини-размеров.
 
Учет параметров при обработке и стандартизация параметров геометрической точности малогабаритного металлообрабатывающего оборудования позволят получить всестороннюю оценку предельно достижимой точности обработки деталей и повышение качества выпускаемых деталей.