Роль и место метода обработки в структуре технологического

Роль и место метода обработки в структуре технологического процесса,
как части производственного
к.т.н., доц. Максимов А.Д., Пономарёв А.В.
МГТУ «МАМИ», ОАО АМО «ЗИЛ»
Термины и определения общемашиностроительного применения установлены
государственными стандартами. Каждый термин выражает конкретное понятие, имеющее
своё определение. Простые понятия являются составной частью более сложных. Таким
образом, все понятия находятся в зависимости друг от друга и располагаются в
определённой последовательности. Введение в общемашиностроительную практику нового
термина всегда сопряжено с необходимость раскрытия его понятия при формулировке
определения. Это весьма ответственный момент, требующий представления о содержании,
основных чертах описываемого термина, глубокого знания и понимания его сущности,
функциональной структуры. Под структурой понимается [1] «взаиморасположение и связь
составных частей чего-либо; строение …. устройство, организация». В качестве примера
можно привести определение понятия термина – производственный процесс [2]. В нём всё
лаконично, конкретно, объёмно, и отражены пять основных элемента сложной целостной
системы:
• функциональность – «совокупность всех действий»;
• структура – «людей и орудий труда»;
• границы – «необходимых на данном предприятии»;
• цель – «для изготовления и ремонта»;
объект, на который направлено действие системы – «продукции».
Определение понятия термина – технологический процесс, как часть
производственного [2], также информативно, но в качестве цели рассматривает «изменение и
(или) определение» лишь состояния предмета труда, трактуемое в настоящее время [3] как
количественное изменение его параметров. В процессе же обработки происходят и
качественные изменения (свойства) предмета труда, особенно при термообработке и на
финишных операциях.
Определение понятия термина – технологическая операция, как «законченная часть
технологического процесса…», дополненное определением понятия термина – рабочее
место, как «элементарная единица структуры предприятия …», как бы подводит черту под
дальнейшим структурным разъединением сложной системы на функционально
взаимосвязанные элементы. Разъединяемость целостной системы, как известно [3], отражает
одну из общих сторон её структуры и характеризуется тремя признаками:
• количеством частей системы;
• качественной спецификой частей системы;
• взаимным расположением частей в пространстве и во времени.
При этом качественное разъединение целостной системы обеспечивает эффективное
решение задач её анализа и синтеза, а не рациональное, усложняет эти задачи или делает их
решение не возможным.
В учебной литературе по основам машиностроения [4] дальнейшее структурирование
технологического процесса предусматривает наличие в технологической операции
технологических и вспомогательных переходов, установов, а также позиций. В свою
очередь, законченная часть технологического перехода – это рабочий ход, для выполнения
которого необходим вспомогательный ход. Законченная же совокупность движений
исполнителя в процессе выполнения операции именуется термином – приём.
Исходя из принятой структуры, проектирование операции осуществляют по методу
концентрации и дифференциации, входящих в неё технологических переходов. Таким
образом, при решении практических задач организации производства, установления
технически обоснованных норм времени и выработки, такое традиционное представление о
150
структуре технологического процесса вполне оправдано, необходимо и достаточно. Задачи
же эффективного управления состоянием сложной технологической системы, её
изменениями во времени, требуют более глубокого системного анализа. А это возможно
лишь при выходе на всю совокупность задействованных в технологической системе
параметров потоков энергии, вещества и информации, получаемых из анализа
соответствующих процессов, физико-технических эффектов и явлений. На их основе
происходит передача и преобразование (наследственность и наследование) параметров
указанных потоков, при прохождении последних через функциональные элементы системы.
К таким задачам относится также совершенствование существующих и создание новых
технологий, в основе которых лежит системный анализ не только на микро… но и на нано…
уровне. Отсюда следует, что проведение системного анализа на основе традиционной
структуры технологического процесса, не может обеспечить требуемого многообразия
параметров потоков энергии, вещества и информации, необходимых для синтеза новых
технологий, базирующихся на современных научных достижениях. Выход из создавшегося
тупика можно найти, объединив два, на сегодняшний момент развивающихся не зависимо
друг от друга, самостоятельных научных направления в области технологии
машиностроения – теорию метода обработки и теорию технологической наследственности.
В соответствии с механизмом технологического наследования свойств и состояний
параметров объекта обработки от предшествующей операции техпроцесса к последующей
[5], происходит объединение операций в единую поточную структуру-граф, в которой
каждую функцию (действие), преобразующее «входное» значение параметра в «выходное»,
можно описать через соответствующий физико-технический эффект, выразить
математически.
На рисунке представлен фрагмент графа технологического наследования параметров
точности обрабатываемых поверхностей заготовки по начальным операциям
технологического процесса механической обработки гильзы цилиндра.
В технической литературе встречаются термины: вид обработки, способ обработки,
процесс обработки, метод обработки, но в ГОСТах, определений понятий этих терминов нет.
При внимательном рассмотрении, можно сделать вывод, что все эти термины соответствуют
родственным понятиям, только с различным по глубине содержанием. Некоторое
разъяснение можно получить в работе [6] В.П. Фираго, где утверждается, что в
терминологическом отношении, процесс обработки поверхности, используемый в
технологическом процессе изготовления детали, удобно называть методом обработки. Это
удобство он объясняет тем, что термин – метод обработки, вместо термина – процесс,
подчёркивает такую его особенность, как стремление получить поверхность с заранее
заданными качествами.
Научно-обоснованное определение метода обработки и его место в структуре
технологического процесса дано в работе [7] А.М. Кузнецова. В его трактовке, метод
обработки поверхности определяется способами формирования параметров её качества с
производительностью, соответствующей наименьшим затратам в данных условиях
производства. Анализируя это определение, можно сказать, что выражение – «метод …
определяется способами», не вполне точно отражает сущность понятия, т.к. определить или
определиться - это в большей степени установить, выяснить что-либо, раскрыть сущность
чего-либо, что не являться проявлением чего-либо. Способ – это действие или система
действий, которые применяются при исполнении какой-либо работы, т. е. приём
осуществления чего-либо [1]. Кроме этого, рассматривая метод как сложную систему,
разделяемую при анализе на составляющие её элементы – способы, уместнее говорить не о
формировании, а о достижении требуемых параметров поверхности действием или системой
действий, т. к. термин – формирование, в большей степени отражает организацию, создание
чего-либо, а не достижение того, что требуется. И в завершении, выражение – «в данных
условиях производства», не отражает предписанный, строгий их порядок. Поэтому, более
уместно говорить о регламентированных условиях производства. Таким образом,
151
определение понятия термина – метод обработки можно сформулировать следующим
образом: это целенаправленная совокупность способов достижения требуемых параметров
состояния и свойств поверхности с производительностью, соответствующей наименьшим
затратам в регламентированных условиях производства.
Рисунок 1
Структурирование метода обработки, предусматривало наличие пяти характеристик
[7], объединяющих в соответствующие группы все факторы, которые его характеризуют.
Характеризовать – это определять отличительные черты, особенности чего-либо. В
предлагаемой же трактовке структуры метода обработки – это совокупность способов, т.е.
система действий, приёмов осуществления чего-либо, а не определение их отличительных
черт. Поэтому, правильнее будет рассматривать метод, как совокупность пяти групп
способов достижения требуемых параметров состояния и свойств поверхности, а именно:
• воздействия;
• образования поверхности;
• кинематических;
• статических;
• динамических.
Каждая группа включает в себя то число способов, которое, в свою очередь,
объединяет определённую совокупность (систему) действий, реализующихся на основе
использования всех известных, на данном уровне развития науки и техники, процессов,
физико-технических эффектов и явлений. Так, способы воздействия, в настоящее время,
подразделяют на:
• с удалением материала;
152
•
•
•
без удаления материала;
с нанесением материала;
комбинированные.
Способы образования поверхности подразделяются на:
• копирования;
• следа;
• касания;
• обката (огибания);
• синтезирования.
Также, например, к группе статических можно отнести способы:
• позиционирования;
• установки;
• настройки.
Из технической литературы [7, 8, 9] известны описания кинематических и
динамических способов.
Наработанные методики анализа и синтеза при совершенствовании существующих и
создании новых методов обработки, позволяют разработать необходимую информационную
базу для алгоритмизации решения сложных технологических задач, к которым относится и
проектирование технологических процессов. Предлагаемая Якухиным В.Г. классификация
методов механической обработки [8] и другие [9, 10], могут лечь в основу разработки
информационной базы методов обработки, как ключевых звеньев комплексной базы данных
технологического процесса, что позволит решить задачу количественной оценки параметров
обрабатываемой поверхности в рамках управления процессом технологического
наследования.
Литература
1. Большой толковый словарь русского языка / Гл. ред. С.А. Кузнецов, - СПб.:
«Норинт», 2004.
2. Машиностроение. Терминология: Справочное пособие. – Вып.2. – М.:
Издательство стандартов, 1989.
3. Цветков В.Д. Система автоматизации проектирования технологических
процессов. М.: «Машиностроение», 1972.
4. Основы технологии машиностроения. Под ред. В.С. Корсакова. Изд. 3-е, доп. и
перераб. Учебник для вузов. М.: «Машиностроение», 1977.
5. Дальский А.М., Суслов А.Г. Научные основы технологии машиностроения.
М.: «Машиностроение», 2002.
6. Фираго В.П. Основы проектирования технологических процессов и
приспособлений. Методы обработки поверхностей. Изд. 2-е. М.:
«Машиностроение», 1973.
7. Кузнецов А.М. Технологические основы создания методов обработки в
машиностроении. Автореферат докторской диссертации. М., 1975.
8. Якухин В.Г. Высокотехнологичные методы обработки металлов: Учебное
пособие / Под ред. д.т.н., проф. О.В. Таратынова. – М.: МГИУ, 2008.
9. Хейфец М.Л. Проектирование процессов комбинированной обработки. – М.:
Машиностроение, 2005.
10. Клепиков В.В., Кузнецов А.М., Лобанов А.С., Максимов А.Д., Якухин В.Г.
Технология машиностроения. Методы обработки резьб: учеб. пособие. – М.:
ФОРУМ, 2007.
153