МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

Кафедра ПР-2 «Метрология, сертификация и диагностика»

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой ПР-2

_______________В.В. Клюев

«____»_________________2014г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ НА ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3

по дисциплине «СИСТЕМЫ КАЧЕСТВА»

ТЕМА: «Диагностика производства по состоянию списанного режущего инструмента»

Обсуждены на заседании кафедры

(предметно-методической секции)

«___»_________________201__г.

Протокол №__

Москва, 2014

СОДЕРЖАНИЕ

1. Порядок выполнения работы……………………………………………….3

2. Методика выполнения работы...…………………………………….……...3

2.1. Контрольные вопросы……………………………………………………..8

2.2. Построение полигонов распределений………………………………..…9

2.3. Определение индекса качества использования режущего

инструмента...…………………………………………………………….10

3. Определение исходных данных для осуществления практической

работы...……………………………………………………………………..10

Приложение 1. Статистические данные разбраковки деталей и узлов

торцовых фрез……………………………………………14

Приложение 2. Анализ причин отказов торцовых фрез…….……...………23

П.2.1. Причины отказов режущих частей – твердосплавных сменных

многогранных пластин (СМП) с торцовых фрез с механическим

креплением СМП………………………………………………………23

П.2.2. Причины отказов рабочих элементов (ножей) торцовых фрез с

паянным креплением твердосплавных пластин……………………..29

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3

Диагностика производства по состоянию списанного режущего инструмента

Цель работы: Изучение метода диагностирования производства по данным о состоянии списанного после эксплуатации режущего инструмента.

1. Порядок выполнения работы

Ознакомление с методом определения индекса качества использования режущего инструмента.

1. Ответы на контрольные вопросы.

2. Освоение практических навыков разбраковки списанных деталей и узлов режущего инструмента.

3. Определение исходных данных для оценки качества эксплуатации режущего инструмента.

4. Определение индекса качества использования режущего инструмента.

5. Построение полигонов распределений частости отказов инструмента и их анализ.

6. Определение причин выхода из строя режущего инструмента по видам его отказов.

7. Анализ результатов диагностирования и выдача рекомендаций производству.

8. Оформление отчета по практической работе.

1. Методика выполнения работы

2.1. Ознакомление с методом определения индекса качества использования режущего инструмента

Индекс качества – один из показателей качества входящий в методическое обеспечение системы качества предприятия. Он используется на этапе массовой эксплуатации инструмента как индекс при комплексном показателе эффективности эксплуатации инструмента.

Индекс качества используется самостоятельно при контроле за качеством использования, а также в определенных случаях при выборе вариантов режимов резания или инструмента в условиях его массовой эксплуатации.

При определении индекса качества использования режущего инструмента в роли исходных данных используются результаты разбраковки списанного инструмента, т.е. анализа его состояния после эксплуатации.

При разбраковке списанного инструмента используют классификацию отказов сменных многогранных пластин (СМП) для инструментов с механическим креплением СМП и державок с остатком режущих пластин для перетачиваемого инструмента с напаянными пластинами.

В качестве основных видов отказов инструментов с напаянными пластинами приняты:

- износ и выкрашивание (с величиной разрушения до 1,5 мм) режущих кромок твердосплавных пластин;

- скол твердосплавной пластины и поломка пластины и державки (с величиной разрушения более 1,5 мм);

- в особую группу выделены варианты выхода из строя вследствие раскрепления (отпая) режущей пластины.

По мере переточки размеры данного инструмента и твердосплавных пластин на нем уменьшаются и служат параметрами, отражающими длительность эксплуатации инструмента. Поэтому тот или иной вид отказа рассматривается в связи с размерами твердосплавных пластин на инструменте по главной режущей кромке (lп).

Длительность эксплуатации многогранных режущих пластин (СМП) для инструмента с механическим креплением определяется количеством использованных вершин режущих кромок, имеющихся на пластине (nв).

У СМП имеется три вида их отказов:

- износ и выкрашивание режущих кромок пластины (с величиной разрушения до 1,5 мм);

- скол пластины, величина и форма которого допускают дальнейшее использование пластины (с величиной разрушения более 1,5 мм);

- поломка пластины – это получение ею таких однократных (за один период наработки на отказ) повреждений, которые не позволяют дальше использовать пластину.

В работе приняты следующие условные обозначения видов отказов:

И– износ;

С – скол;

П – поломка;

О – отпай.

Примеры этих видов отказов приведены на рис. 1.

На примере данных разбраковки списанных деталей торцовых черновых фрез осуществляем анализ получаемых распределений, отражающих время возникновения различных видов отказов. При анализе распределений выявлено, что наблюдается определенная последовательность их возникновения по мере работы инструмента.

Для рабочих элементов ножей фрез с напаянными пластинами твердого сплава:

• в начале эксплуатации, при больших размерах пластин по главной режущей кромке lп, наиболее часто наблюдается скол твердосплавной

г)

в)

lп_изн скол четырех вершин

е)

д)

l п_скол поломка пластины

Рисунок 1

пластины и поломка пластины и державки;

• затем отпай пластины;

• при наименьших размерах пластин по главной режущей кромке появляется износ и выкрашивание режущих элементов.

Для фрез с механическим креплением пластин:

• вначале эксплуатации, при малом количестве использованных вершинnв, наиболее часто наблюдается поломка пластин;

• затем скол пластин;

• при наибольшем количестве использованных вершин чаще всего износ всех кромок пластины.

У обеих конструкций торцовых фрез имеется несколько периодов характеризуемых определенными видами отказов.

В результате анализа данных разбраковок был выработан ряд положений, позволяющих осуществлять сопоставление вариантов эксплуатации фрез по расходу режущего инструмента с учетом случайного характера получаемых данных.

Для анализа распределений размеров твердосплавных пластин на ножах по главной режущей кромкеlп были использованы три основных понятия: период эксплуатации, время и вид отказа ножа (фрезы).

Виды и характеристика наиболее характерных видов распределенийlп, представлены в таблице 1.

В таблице 1 графики распределений частости появления в числе списанных ножей с различной величиной длины твердосплавной пластины по главной режущей кромке представлены:

жирной сплошной линией – для ножей в независимости от вида их отказа (суммарное распределение);

тонкой сплошной линией – для ножей с износом;

штрих-пунктирной линией – для ножей с отпаем;

пунктирной линией – для ножей со сколом.

Наилучшим вариантом эксплуатации торцовых фрез с точки зрения расхода режущего материала можно считать такой, при котором получается одномодальное распределение с единственным видом отказа - износом режущей части с минимальными величинами размера lп (табл.1, 1-ый вид распределения).

Смещение максимальной частости (моды) распределения по оси lп для того или иного вида отказа рабочих элементов или суммарного распределения размера lп свидетельствует об изменении момента времени эксплуатации ножей фрез, на котором происходит их списание. Смещение моды распределения влево, к началу координат, свидетельствует об уменьшении расхода твердого сплава, вправо – увеличении.

Несколько мод у распределения суммарной частости появления списанных ножей с определенными lп свидетельствуют в основном о существовании нескольких видов отказов ножей с характерными для этих видов отказов размерами lп (табл.1,виды распределений 2,3,5).

Увеличение относительной частости появления определенного вида отказа в некоторый период эксплуатации свидетельствует об увеличении вероятности появления в числе списанных ножей с данным видом отказа в этом периоде эксплуатации.

1	Одномодальное распределение с одним видом отказа – износом, характерным для данного периода эксплуатации. Характеризует наиболее экономичные условия эксплуатации.	μ lп
2	Многомодальное распределение с равновероятным списанием ножей по периодам эксплуатации. Виды отказов равновероятны. Нет смещения распределений отдельных видов отказов между периодами эксплуатации. Характеризует экономичные условия, приближающиеся к варианту 1.	μ lп
3	Многомодальное распределение с равновероятным списанием ножей по периодам эксплуатации. Виды отказов разновероятны. Имеется смещение распределений отдельных видов между периодами отказов. Характеризует условия менее экономичные, чем во 2-м варианте.	μ lп
4	Многомодальное распределение одного вида отказов с равновероятным появлением в различные периоды эксплуатации. Если данный вид отказа превалирует в суммарном распределении, то условия менее экономичны, чем в 3-м варианте.	μ lп
5	Многомодальное распределение с разновероятным появлением в различные периоды эксплуатации с несколькими разновероятными видами отказов ножей, со смещением их по периодам эксплуатации. Этот вариант хуже, чем 1-ый, 2-ой и 3-ий варианты.	μ lп
6	Одномодальное распределение с несколькими разно или равновероятными видами отказов для периода эксплуатации, характеризующегося сколами. Характеризует наименее экономичные условия эксплуатации.	μ lп

Таблица 1

Последовательность периодов эксплуатации, показанная в табл.1, свидетельствует о приблизительно одинаковых условиях эксплуатации от ее начала до полной выработки ресурса ножей.

Для фрез с механическим креплением сменных многогранных пластин распределение количества использованных режущих вершин на пластине nв имеет обратную по сравнению с распределением размераlп для напайных фрез последовательность расположения периодов эксплуатации.

Рассмотрим взаимосвязи причин и видов отказов рабочих элементов напайных фрез по ГОСТ 9473-80 в различные периоды их эксплуатации.

Сколы в начале эксплуатации могут являться следствием работы с большими подачами, а также свидетельствовать о плохом качестве пайки (остаточные напряжения и даже трещины в пластине).

Скол, совпадающий с периодом эксплуатации, характеризуемым раскреплением (отпаем) пластины, может свидетельствовать о значительном количестве ножей с раскреплением, т.е. завышенном температурном режиме работы ножей.

Совпадение мод скола и отпая с периодом, характеризуемым износом, свидетельствует о несвоевременном съеме инструмента со станка и работе с большими величинами износа в этом периоде эксплуатации ножей.

Исходя из приведенного анализа взаимосвязей между характером получаемых распределений lп и причинами выхода из строя режущего инструмента, можно получить следующий показатель, отражающий качество использования режущего инструмента:

для паянного инструмента (перетачиваемого):

, (1)

где:

lп1- размер пластины по главной режущей кромке на новом инструменте;

lп_изн, lп_скол, lп_отп – текущее значение размера пластины по главной режущей кромке на списанном инструменте соответственно с износом, сколом и отпаем;

f(lп) – функция плотности распределения вероятности lп.

Для инструмента с механическим креплением сменных многогранных пластин (СМП):

, (2)

где:

nв1 – количество вершин на новой СМП, пригодных для использования в качестве режущих;

nв_изн, nв_скол, nв_пол – текущее значение количества использованных вершин на списанных СМП соответственно с износом, сколом и поломкой;

f(nв) – функция плотности распределения вероятности nв.

Контрольные вопросы.

1. Назовите основные виды отказов режущих инструментов:

• с механическим креплением СМП;

• с напаянными пластинами твердого сплава.

2. Для каких целей используется метод определения индекса качества использования режущего инструмента?

3. Какими параметрами отражается длительность эксплуатации напайного (перетачиваемого) инструмента и инструмента с механическим креплением СМП?

4. Какова последовательность наступления различных видов отказов режущего инструмента?