ISBN 966-7851-19-2 Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. №14 2003.

УДК 621.9.02

Гузенко В.С.

ДГМА, г. Краматорск, Украина

ПОДХОД К ФОРМИРОВАНИЮ МЕТОДОЛОГИИ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ СБОРНЫХ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

In clause(article) elements of methodology on designing and system engineering of the modular tool based on process of transformation of the information down to realization of system in metal and its(her) operation in manufacture are considered.

Введение

Необходимость постоянного совершенствования сборных режущих инструментов является причиной поиска путей дальнейшего совершенствования и методологии создания этих инструментов в плане более полного соответствия их современным требованиям [1].

Разработка методологии системного подхода к проектированию новых конструкций сборного режущего инструмента обусловливает расширение возможности объективного решения необходимого круга проектных задач, изменяет ранее сложившиеся представления об оптимальных решениях многих традиционных проектных задач; усложняет организацию процесса проектирования и требует широкого внедрения в практику методов вычислительной математики, программирования и электронновычислительных машин. При этом разработка каждого новой конструкции должна рассматривается не только как сложное техническое, но и как важное промышленно-экономическое явление.

Целью работы по разработке системы сборного инструмента является создание структуры процесса преобразования информации от анализа среды функционирования и проектирования до реализации системы в металле и эксплуатации ее в производстве.

Структура построения методологии создания системы сборного режущего инструмента

Под системами сборных режущих инструментов понимаются совместимые и в известной степени обособленные комплексы, увязанные в единое целое устойчивыми внутренними взаимосвязями и внешними отношениями, обусловленными непосредственным функциональным взаимодействием этих технических средств при выполнении возлагаемых на них общих внешних целевых функций. Каждая система сборных режущих инструментов, предназначенная для выполнения конкретной целевой функции, характеризуется соответствующей структурой, определяемой

12

ISBN 966-7851-19-2 Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. №14 2003.

этой функцией и ее распределением на внутренние технологические функции.

Методологию создания новых конструкций режущих инструментов необходимо рассматривать с позиции системного подхода как сумму методов для решения сложных проблем представленных в виде единого целого.

При системном подходе рассматриваются сборные конструкции инструмента как системы, состоящие из взаимосвязанных составных частей, объединенных общей конечной целевой функцией, имеющие структуры построения, системообразующие внутренние связи между своими подсистемами и элементами и внешние связи с другими объектами, образующими их надсистемы, и средой функционирования.

Системный подход предполагает:

-системный охват объектов исследования;

-системное представление в виде единой модели;

-системную организацию принятия решений с учетом всех влияющих на объект факторов.

Системный подход для построения общей методологии создания конструкций сборных режущих инструментов должен отражать эволюционную природу их происхождения и организационную, лежащую в основе всего процесса их совершенствования, направленную на постоянное повышение качества режущего инструмента. Выделением эволюционного подхода в качестве составной части подчеркивается его важность, соизмеримая с концепцией целостности, отражаемой системным подходом. Организационный подход придает целенаправленный характер проектированию и предполагает выбор целей и средств, реализуемых в определенной временной последовательности, обеспечивающей планомерное достижение этих целей за счет программного управления адекватными средствами.

В ряде работ по исследованию механообработки [2,3,4,5] в основу ставится комплекс требований, которые предъявляет производство и среда функционирования металлорежущему инструменту и технологической системе в целом. Большая часть этих требований в значительной мере выражается в стоимостном виде и таким образом задача проектирования принимает более или менее выраженный формальный характер:

fi(x, q) → min, i = 1, ..., m; gi(x, q) ≤ 0, i = 1, ..., p; Ki(x, q) → min, i = 1, ..., r; Gi(x*, q*) ≤ 0, i = 1, ..., s.

13

ISBN 966-7851-19-2 Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. №14 2003.

где fi(•), gi(•) -критерии и ограничения в виде аналитических формул; x = (x1, ..., xn) - вектор непрерывных оптимизируемых параметров обработки, конструкции инструмента и др.; q = (q1, ..., ql) - набор “дискретных” параметров, которые условно обозначают дискретный набор альтернатив: конструкций инструмента, качественных условий функционирования, методов инструментообеспечения, обслуживания станка и т.д.; Ki(•) - неформализуемые качественные критерии, иногда оцениваемые в баллах или словесных формулировках; Gi(•) - отражает комплекс “пост-условий”, которые накладываются и проверяются уже для готового решения (x*, q*), они могут быть неформализуемыми условиями, которые невозможно включить в процесс оптимизации.

Важным принципом системного подхода следует считать и определенный алгоритм его реализации в любой области практического применения, который можно представить следующими типовыми операциями.

1.Установление актуальных, программных целей, формирование и постановка задач по их достижению.

2.Выбор для достижения этих целей объектов и средств в форме систем соответствующей им сложности.

3.Определение характерной для этих систем среды функционирования в течение всего периода их существования.

4.Установление параметров конструктивных элементов инструмента, определяющих его качество и качество системы сборного инструмента

вцелом, учитывающих как степень достижения поставленных целей с их эксплуатацией, так и связанных с этим затрат их изготовления.

Основные этапы создания новых конструкций сборного инструмента. 1 Анализ среды функционирования.

2 Определение границ технологической ниши для функционирования разрабатываемых инструментов.

3 Определение критериев качества инструментов для обслуживания технологической ниши.

4 Исследование основных эксплуатационных характеристик проектируемых инструментов.

5 Морфологический анализ и синтез конструкций сборного инструмента.

6 Оптимизация конструктивных параметров сборного инструмента, его типоразмерных рядов и номенклатуры.

14

ISBN 966-7851-19-2 Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. №14 2003.

7 Разработка системы конструкций инструмента, подготовка всей технологической документации и освоение производства, создание рекомендаций по эффективной эксплуатации.

Методология построения систем сборного инструмента базируется на следующих основных теориях, представленных на рисунке.

-Методология проектирования

системы сборных режущих инструментов

Рисунок – Структура построения методологии создания системы сборного режущего инструмента

Особое место в структуре методологии занимает теория информационного обеспечения, охватывающая вопросы; организации сбора и обработки, хранения и поиска, кодирования и распространения информации, необходимой для оперативного использования при выработке инженерных решений в ходе создания и применения разрабатываемых конструкций инструмента. Базой информационного обеспечения является системный банк данных по механообработке. В структуру банка входят следующие подсистемы [2]:

-управления информацией банка;

-обработки информации;

-справочно-нормативной информации.

15

ISBN 966-7851-19-2 Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. №14 2003.

Теория прогнозирования, которая направлена на исследование и обобщение методологических положений по анализу возможных направлений, тенденций и результатов развития различных факторов и процессов, которые должны учитываться в ходе принятия инженерных решений при создании новых конструкций сборного режущего инструмента. В работах [2, 6] рассмотрены основные инженерные аспекты методологии маркетинговых исследований. Основой этой методологии являются теории потребительских ниш и жизненного цикла.

Значительное внимание отводится теории алгоритмизации [7,8], методами которой строятся оперативные, математические и комбинированные алгоритмы решения инженерных задач, представляемые в форме логических правил, программ, обеспечивающих формализацию и автоматизацию на основе вычислительных машин процессов решения этих задач при разработке, производстве, эксплуатации современных систем сборного инструмента.

Особой составной частью методологии проектирования, обеспечивающей разработку ее основного рабочего инструмента, следует считать теорию моделирования. В ней исследуются, обобщаются и разрабатываются различные методы и средства инженерного априорного воспроизведения в процессе создания конструкций инструмента всех имеющих к нему отношение факторов и процессов в виде соответствующих моделей.

Одним из базовых разделов является теория квалиметрии, с помощью которой разрабатываются методы определения номенклатуры показателей, характеризующих отдельные свойства и качество сборного инструмента в целом [2].

Теория оптимизации [9,10] разрабатывает конкретные инженерные принципы, методы и приемы оптимизации совокупности большого числа проектных параметров сборных инструментов, связанных с их созданием и применением при самой произвольной математической форме выражения для критериев показателей их качества, наличии ограничений на область изменения значений этих параметров.

Важными составными частями методологии являются теории организации производства, выбора и эксплуатации элементов системы сбоных режущих инструментов [11].

Выводы

Современное производство, особенности рыночной экономики вызывают необходимость поиска не просто хороших, а в определенном смысле оптимальных конструкций сборного инструмента и системы в целом.

Используя основные положения системного подхода при создании методологии проектирования определенной системы конструкций сборного инструмента должна быть разработана конкретная ее структура. При этом

16