2. Методика проведения функционально – физического анализа т.С.

Студенту выдаётся задание по анализу и совершенствованию выбранного им технического объекта (Т.О.).

Суть работы состоит в углублённом изучении конструкции и структуры элементов Т.О., их функциональной взаимосвязи, характера передаваемых элементами Т.О. и преобразуемых в нём потоков энергии, вещества и информации (сигналов), с их описанием в виде “входов” и “выходов”. При этом необходимо понять и уточнить следующее:

• из каких элементов состоит Т.О.;

• какие функции выполняет каждый элемент Т.О.;

• в чём заключается проблемная ситуация;

• какие потоки (вещество, энергия или информация) преобразуется при функционировании каждого элемента Т.О. (описать “действие”);

• какой единицей измерения характеризуются потоки на “входе” и ”выходе” (приложение 4);

• какой основной операцией (Коллера) можно выразить “действие” (функцию) элемента Т.О. (приложение 3);

• на основе какого физико-технического эффекта (ФТЭ) реализуется функция (“действие”) каждого элемента Т.О. (дать математическое описание физико-технического эффекта);

• какими недостатками характеризуется реализуемый каждым элементом физико-технический эффект.

Все полученные данные анализа сводятся в таблицу, после чего на бальной основе осуществляется, исходя из выявленных недостатков, оценка эффективности реализуемых физико-технических эффектов по реализации функций элементов Т.О.

Конструктивный элемент(ы) Т.О., имеющие худшие оценочные показатели выбираются для дальнейшего совершенствования на основе количественных изменений параметров реализуемого физико-технического эффекта или его качественного преобразования (замена одного ФТЭ на другой из соответствующего фонда ФТЭ ([1] – приложение 3)).

3. Пример функционально – физического анализа технологической системы.

В качестве примера Т.С., для её функционально – физического анализа, выберем схему удаления припуска на операции чернового растачивания отверстия цилиндрической заготовки - Рис.1.

Рис. 1

В массовом высокопроизводительном автоматизированном производстве наиболее часто на черновых операциях используется схема резания (рис.1а), которую можно считать традиционной, когда большой неравномерный припуск удаляется за один проход, часто с разделением между несколькими резцами или по глубине, или по подаче. Эта схема имеет ряд недостатков:

• определяющее влияние сил резания на точность обработки;

• увеличенный допуск на размер обрабатываемой поверхности;

• дополнительные операции (переходы) на предварительном этапе обработки неточной заготовки.

Выявив участвующие в процессе резания элементы и определив их функции, построим граф операционно-режимной структуры (рис. 2).

Черновые резцы Е2

Ф1|| Ф2

Заготовка Е1

Ф1| Ф3

Чистовой резец Е3

Рис. 2

Результаты анализа графа операционно-режимной структуры процесса резания по схеме (рис. 1а) сведём в таблицу 1.

Таблица 1

N п/п	Название элемента и его обозначение	Функция элемента и его обозначе ние	Вход	Действие	Выход	Основная операция (Коллера)	Физико – технический эффект (ФТЭ)	Недостаток реализации ФТЭ	Оцен- ка
			Элементарная ф – я
1	Заготовка (Е1)	Имеет припуск, удаляемый резанием (Ф1)	ММ КГС	Неравно мерный и большой припуск вызывает колебания сил и смещения в упругой системе	ММ КГС	Уменьшение - увеличение; Колебание	j=Py/Y	Колебание силы из – за неравномерности припуска через упругую систему. Снижает точность обработки	4
2	Черновые резцы (Е2)	Срезают часть припуска (Ф2)	КГС	Упруго деформируют заготовку переменными силами резания при колебании припуска	КГС	Уменьшение - увеличение; Колебание	Py=PH*sinφ PH=k*t*s	Величина силы резания зависит от главного угла в плане “φ”, а её колебание от переменной глубины резания “t”.	2
3	Чистовой резец (E3)		КГС		КГС	Уменьшение - увеличение; Колебание	Py=PH*sinφ PH=k*t*s		2

Количественный анализ реализуемых при резании ФТЭ показал, что возможна альтернативная схема резания с разделением припуска между резцами и по подаче, и по глубине (рис. 1б), при этом, формообразующий (чистовой) резец работает с опережающим врезанием при постоянных и оптимальных глубине и силе резания (t и P_y – const), а черновой резец, срезая оставшуюся переменную часть припуска, не может влиять на точность обработки. Его главный угол в плане должен быть равен 90˚, а вершина, по условию наладки, зависая в предварительно прорезанной чистовым резцом торцевой канавке, не касается обработанной поверхности, что исключает:

• возникновение в процессе работы чернового резца радиальной составляющей силы резания P_y;

• влияние переменной по величине главной составляющей силы резания P_z на точность обработки.

Из анализа графа операционно-режимной структуры (рис. 3) и альтернативной схемы резания (Рис.1б) следует, что использование альтернативной схемы резания может обеспечить:

• значительное снижение влияние сил резания (P_y и P_z ) через упругую систему (станок – приспособление – заготовка – инструмент) на точность операций черновой обработки;

• уменьшение допуска на размер обрабатываемой поверхности;

• сокращение числа операций (переходов) в структуре технологического процесса механообработки.

В тоже время, альтернативная схема резания (Рис.1б), не снижая производительности обработки, требует:

• дополнительного количества режущего инструмента;

• специальной настройки режущего инструмента на обработку поверхности.

Черновой резец Е2

Ф1||

Заготовка Е1

Ф1| Ф3

Чистовой резец Е3

Рис. 3