2 доктор технічних наук, професор, професор кафедри технології машинобудування Національний технічний університет України (КПІ імені Ігоря Сікорського) (м. Київ, Україна

На основі результатів експериментальних досліджень визначені величини та коефіцієнти взаєкомпенсації похибок технологічних розмірів. Їх використання дозволяє формалізувати урахування впливу взаємокомпесації похибок при розмірному аналізі та підвищити ефективність прогнозної оцінки точності замикаючих ланок – конструкторських розмірів за рахунок суттєвого, більше ніж у 2 рази, зменшення прогнозних величин полів розсіювання та наближення їх до реальних значень, внаслідок чого підвищити якість оцінки технологічних процесів на стадії їх проєктування. Показано приклад використання одержаних результатів при розрахунку операційних розмірних ланцюгів для прогнозної оцінки точності конструкторського розміру, який засвідчив важливість і ефективність урахування взаєкомпенсації похибок технологічних розмірів для підвищення якості оцінки та ухвалення більш обґрунтованих рішень щодо прийнятності технологічного процесу чи необхідності його коригування. Не урахування взаємокомпенсації похибок технологічних розмірів приводить, при розрахунках величин полів розсіювання замикаючих ланок будь-яким із методів (max-min, імовірнісний), до суттєвого – більше ніж у 2,3 рази завищення прогнозних величин полів розсіювання замикаючих ланок відносно фактичних. Наслідком чого може бути помилкове уведення додаткової обробки, яка в дійсності буде непотрібною. Використання отриманих результатів у практичній діяльності дозволяє підвищити якість прогнозної оцінки точності та може бути основою для подальшого створення алгоритмів виявлення таких ланок і автоматизації відповідних розрахунків. Формалізація розрахунків та урахування взаємокомпенсації похибок технологічних розмірів, у сукупності з подібними рішеннями для інших процедур, відкривають шлях до подальшої автоматизації розмірного моделювання та аналізу технологічних процесів.

Компонування гнучких виробничих систем (ГВС) багато в чому визначає технічні та економічні показники роботи обладнання ділянки, цеху та підприємства в цілому. Розстановка основного технологічного обладнання (ОТО) в ГВС визначається виробничими можливостями, обсягами продукції, яка випускається, та характером оброблюваних деталей. Загальні компонувальні схеми розміщення обладнання визначаються організаційно-технічними вимогами: технологічними зв’язками між ділянками та цехами, структурою системи інструментального забезпечення ділянок та окремих модулів обробки, технічними умовами експлуатації будівель, споруд і комунікацій (Pukhovskiy E.S., Malafeev U.M., Dobrianskiy S.S. (2015)) Структурно-компонувальні рішення гнучкої автоматизованої ділянки (ГАД) залежать від організаційно-технологічних рішень у цеху, напрямку матеріальних потоків, типів застосовуваних автоматизованих транспортних засобів (АТЗ) і пристроїв їх стикування, характеру систем інструментального забезпечення та видалення відходів виробництва (Increasing of the efficiency of flexible manufacturing system. (2016)). 3а ознакою напрямку матеріальних потоків предметів і засобів праці відносно зон зберігання та зон обробці можна виділити такі основні компонування ГВС: радіальні, лінійні, Т-подібні, замкнені, вертикальні, комбіновані (Azab A., El Maraghy H.A. (2007); Pukhovskiy E.S. Problemi proektuvannia GVS. (2009)). За радіальним компануванням транспортні потоки розходяться в радіальному напрямі: від центрального накопичувача до обладнання, розташованого навколо зони зберігання. Таке компонування зручне для оброблюючого модуля, який складається з кількох агрегатів, зосереджених навколо стелажа з промисловим роботом (ПР). При радіальному компануванні транспортні потоки розходяться в радіальному напрямі: від центрального накопичувача до обладнання, розташованого навколо зони зберігання. Таке компонування зручне для оброблюючого модуля, який складається з кількох агрегатів, зосереджених навколо стелажа з ПР (Megrabi M.G., Ulsol A.G., Koren Y., Heytler R. (2022). Лінійне компонування застосовується, наприклад, при транспортуванні вантажів штабелером складу безпосередньо до верстатів, витягнутих у лінію. Штабелер виконує роль транспортного пристрою, який обслуговує склад та обладнання для обробки. Такий вид компонування досить поширений, оскільки верстати можуть розташовуватись по один або по обидва боки від траси обслуговування при паралельній або перпендикулярній схемі встановлення відносно траси (Matta A., Samerato Q. (2006)). При паралельному розташуванні верстатів уздовж траси зручно використовувати будь-які автоматизовані транспортні засоби (АТЗ) – підлогові та підвісні, проте деяка розтягненість траси та збільшена у зв'язку з цим потреба в площах, підвищене навантаження на транспортні засоби, потреба в їх додатковій кількості для транспортування до верстата інструменту та оснащення створюють деякі ускладнення і є головними недоліками паралельного розташування обладнання (Design of Flexible Production Systems. (2009)). У разі перпендикулярного розташування обладнання до траси досягаються більша компактність планування і, отже, менша потреба у виробничих площах, можливість забезпечити робочі місця за допомогою одного транспортного засобу заготованками, інструментами та оснащенням, використання для транспортних цілей як підлогових, так і підвісних роботів. Недоліками даного компонування є підвищене навантаження на АТЗ, наявність додаткових вимог до виробничих площ і складність організації роботи на робочих місцях (Increasing of the efficiency of flexible manufacturing system. (2016)). У разі Т-подібного компонування траси обслуговування верстатів перпендикулярні до трас зберігання. Такий вид компонування збільшує гнучкість системи і сприяє нарощуванню обсягів зберігання деталей при збільшенні масштабів випуску продукції. У кільцевих компонуваннях траса АТЗ довільної траєкторії замкнена. Зона зберігання розміщена уздовж ділянки траси. Таке компонування дуже зручне при роботі на трасі кількох транспортних засобів, оскільки дає змогу розширити зону оптимізації обслуговування виключенням повернень і зменшенням шляхів доставки заготовок і оснащення (Design of Flexible Production Systems. (2009)). Вертикальне компонування передбачає розміщення зони зберігання та обслуговування на різних рівнях. Передача заготовок і оснащення відбувається у вертикальній площині. Комбіновані компонування, що об’єднують кілька дільниць, забезпечують максимальну гнучкість і мінімальні транспортні переміщення у разі різного розміщення технологічного обладнання. Розробляючи компонування ГВС, треба враховувати всі параметри, що впливають на побудову системи: тип оброблюваних деталей, маршрутно – технологічні процеси виготовлення деталей, кількість і види обладнання і робочих місць, будівельні рішення виробничих приміщень і будівель, норми технологічного проектування (Guash A., Piera M., Figueras J. (2011); Manufacturing Systems. – Theory and Practice. (2005)). Мета поботи: Підвищення ефективності гнучких виробничих систем за рахунок мінімізації площі розміщення ГВС, зменшення затрат на транспортне обслуговування обладнання та оптимізації організаційно-технічних та технологічних зв’язків.

The main problem of manufacturing products in conditions of flexible automated production is the achievement of high quality indicators of parts, such as accuracy characteristics, surface roughness and surface layer condition. Obtaining of high quality parts in modern technological systems requires the study of specific features of flexible production. Frequent readjustment of equipment, replacement of tools, redistribution of characteristics of the elastic system of machine tools, the production of parts from materials of different workability determine the variablenature of the accuracy parameters of products manufactured in flexible manufacturing systems (FMS). In addition, the difficulties associated with the full automation of the technological process are added: automatic basing and fixing of workpieces and tools, transfer and reorientation of parts for processing on various machine modules, accumulation of errors when basing blanks on satellites, branching of dimensional connections of multipurpose machines, inaccuracies of automatic adjustment and positioning of the tool, the need for active control of the treated surface and the condition of the cutting tools, providing feedback between real and specified accuracy, automatic maintenance of thermal characteristics of machine equipment, ensuring optimal cuttingmodes for all FMS machines. The solution of most of these problems is achieved through adaptive management of the processes in order to obtainspecified indicators of processing quality. Designing the optimal technological process under changing conditions of flexible production is a very difficult task, due to the multivariate technology of processing parts included in the group. Meanwhile,in the theory of group production there are methods to optimize the process of choosing the right technological solution. With the optimization of group technologies, it is necessary to be able to specialize in real production. On the first stage on the basis of advanced technological processes, it is necessary to create a type for the development of technological processes. The cost of developing such processes is insignificant, so that the technology is widely implemented. In the process of developing group technological processes of machining complex parts or a complex combination of surface elements of a part in order to ensure the efficiency of the process, it is necessary to solve the problem of optimizing machining parameters in accordance with accepted optimality criteria and taking into account the main technical limitations. At the same time, it is considered as the optimization of constantly set, for a specific instrumental group adjustment, processing modes using the methods of mathematical modeling and automated information processing, and continuous optimization with the help of control systems for technological equipment, which are part of the FMS. Therefore, the problem of calculating and optimizing cutting modes on interconnected FMS machines is extremely urgent. At the same time, not the most intense modes are considered optimal, but just those that ensure the stable operation of the FMS for a long time.

Одним зі шляхів усунення вібрацій під час різання є вибір режимів різання, геометричних параметрів інструменту та інших технологічних факторів таким чином, щоб забезпечити роботу в області стійкості. Робота в області стійкості, знайденої за основними факторами, які впливають на інтенсивність вібрацій в системі, дозволяє майже повністю усунути вібрації, підвищити якість оброблюваних виробів і стійкість різального інструменту. Вплив зносу інструменту на інтенсивність вібрацій починає позначатися вже за появи невеликого майданчика зносу. Це пояснюється демпфуючою дією майданчика. При подальшому збільшенні зносу амплітуда коливань зростає, тому надзвичайно актуальною є проблема дослідження впливу вібрацій не тільки на стійкість інструменту, але й на визначення областей роботи без вібрацій та зменшення їх впливу на експлуатаційні характеристики оброблюваних деталей. Тобто, важливо досягти мінімального зносу багатолезового інструменту, забезпечуючи при цьому його стійкість та здатність обробляти деталі з заданою точністю і шорсткістю поверхні. Найбільш повно вплив вібрацій на стійкість інструменту досліджено під час обробки звичайними різцями навіть новітньої конструкції зі змінними пластинами. При використанні багатолезового різання динамічна система верстата стає більш складною, що вимагає додаткових досліджень для встановлення областей режимів обробки вільних від вібрацій, що гарантує якість деталей. Новизна роботи полягає в комплексному дослідженні впливу вібрацій на роботу складних інструментів: фрез, свердел, протяжок, зенкерів, розгорток та різьбонарізних головок. Це дозволяє розробити рекомендації для стійкої роботи інструменту в умовах використання його в сучасних верстатних системах з обладнанням з ЧПУ.