блок Б – расчёт показателей надёжности (реализация машинных экспериментов по схеме Монте-Карло, статистический анализ результатов, расчёт надёжности ТС) .

1.6 Рациональный выбор методов чистовой и финишной обработки

В основе рационального выбора методов чистовой и финишной обработки лежит системный подход, учитывающий иерархию операций в технологическом процессе и множество причинно-следственных связей параметров качества детали после i-й операции с условиями обработки на предыдущих и последующих операциях . Выбор маршрута финишных операций должен базироваться на анализе физических закономерностей формирования качественных поверхностей.

Поскольку до 80–90 % машин и механизмов выходят из строя по причине износа поверхностей трения, особую актуальность приобретает применение триботехнологии – направления, изучающего взаимосвязь методов обработки и трибологии для повышения эксплуатационных свойств.

Модели триботехнологических методов включают решения по обработке, свойствам материала, характеристикам инструмента, целевым физико-механическим свойствам (шероховатость, микротвердость, остаточные напряжения) и эксплуатационным характеристикам детали (коэффициент трения, интенсивность износа, ресурс, долговечность) .

Практический пример. Для направляющих скольжения станков финишная обработка выбрана по критерию максимальной износостойкости: после чернового и чистового точения применяется ППД роликом, обеспечивающее снижение Rₐ с 1,25 до 0,32 мкм, создание сжимающих остаточных напряжений и повышение микротвердости поверхностного слоя на 30–40 %.

1.7 Триботехнология и её отличия от технологии машиностроения

Триботехнология – сравнительно новое направление в технологии машиностроения, изучающее взаимосвязь методов технологии машиностроения и трибологии (науки о трении и изнашивании).

13

Триботехнология изучает методы обработки поверхностей трения с учётом закономерностей контактного взаимодействия, механики деформируемого тела, физико-химических и термохимических процессов в зоне контакта.

Принципиальное отличие триботехнологии от традиционных технологических методов обработки состоит в том, что параметрические характеристики КПС не одинаково влияют на эксплуатационные характеристики сопряжения и зависят от условий трения (скорость, давление, окружающая среда и др.).

Традиционная технология машиностроения фокусируется на формообразовании геометрии деталей, тогда как триботехнология ставит целью формирование заданных эксплуатационных свойств поверхностей трения с учётом условий их работы.

Технологическая наследственность – явление переноса свойств объекта производства от предыдущих операций к последующим (механическое наследование) и сохранение этих свойств на последующих операциях (механическая наследуемость). Наследственность проявляется в том, что качество финишных операций зависит от параметров предшествующей обработки: глубины резания, режимов черновой обработки, наклёпа от предшествующего деформирования [5].

1.8 Технологическая гибкость ТС 1-го и 2-го рода

Технологическая гибкость 1-го рода (ГТС 1) – это возможность выбора гаммы методов обработки поверхностей для заключительных операций технологического процесса и группы управляемых факторов каждого из них, постоянных по величине в пределах соответствующего диапазона, для обеспечения регламентируемых значений параметров КПС или ЭС с требуемой надёжностью.

Системы с гибкостью 1-го рода не имеют элемента программного управления типа CNC. К ним относятся:

– чистовое резание (точение, фрезерование, шлифование);

14

–резание + накатывание;

–резание + ППД; резание + ППД + покрытия;

–резание + покрытия; электрохимические и электрофизические

методы.

Технологическая гибкость 2-го рода (ГТС 2) – это возможность выбора методов обработки для заключительных операций и программного изменения управляемых факторов по закону, обусловленному заданной анизотропией распределения параметров КПС или ЭС по обрабатываемой поверхности с требуемой надёжностью.

Гибкость 2-го рода реализуется в системах ЧПУ, где имеется возможность изменять условия обработки программным способом в пределах поверхности – обрабатывать различные локальные участки с различными режимами, получая заданное распределение показателей КПС и ЭС.

Практический пример. Обработка ППД на станке без ЧПУ (например, накатывание роликом с постоянной силой Q = 500 Н) – это гибкость 1-го рода, так как все параметры постоянны вдоль поверхности.

Обработка ППДПС на станке мод. 6Р13Ф3 с системой «Контур ПК-NC- 01», где сила Q, скорость V и подача S программируются по координатам поверхности – это гибкость 2-го рода, позволяющая создавать анизотропные микрорельефы для оптимального распределения износа .

Рисунок 3 – Схема формирования эксплуатационных свойств поверхности с учётом условий изготовления и эксплуатации

15

1.9 Обработка ППД программным способом: перспективы

Обработка ППД программным способом (ППДПС) реализуется на станках с компьютерными системами ЧПУ и обеспечивает технологическую гибкость 2-го рода. Система «Контур ПК-NC-01» на базе станка мод. 6Р13Ф3 включает персональный компьютер в качестве управляющего модуля, передающий программу на устройство ЧПУ через блок гальванической развязки. Блок-схема системы решает задачи:

–расчёт режимов и моделирование результатов обработки в диалоговом режиме;

–разработка управляющей программы; реализация обработки с визуальной информацией в реальном времени.

Перспективы ППДПС включают:

–формирование принципиально новых типов микрорельефов (А- стохастический со случайной амплитудой, Т-стохастический со случайным периодом, АТ-стохастический со случайными амплитудой и периодом);

–программное управление плотностью микрорельефа и параметрами поперечного сечения остаточного следа индентора;

–создание благоприятных условий для удержания смазки (управление числом Рейнольдса);

–формирование контактной жёсткости путём управления плотностью обработки; интеграцию с ЭВМ верхнего уровня для работы в составе виртуальных предприятий.

16

Рисунок 4 – Система ППДПС «Контур ПК-NC-01»: а – блок-схема; б – процесс обработки; в – визуализация в реальном времени

Практический пример. При обработке направляющих скольжения станка методом ППДПС создаётся регулярный микрорельеф с заданным шагом и глубиной канавок для удержания смазки. Программирование силы Q и подачи S по координатам X позволяет получить переменную плотность микрорельефа: более плотную в зонах высоких нагрузок и редкую – в зонах низких, что обеспечивает равномерный износ по всей поверхности.

17