2.5. Оснащение операций технологического процесса инструментом общего назначения

Инструменты общего назначения (резцы, развертки, фрезы и т. п.) широко используются. Их конструкция не в такой степени зависит от конфигурации детали, как у сложнорежущих инструментов, поэтому они считаются универсальными. Элементы режущей - части и конструктивные параметры таких инструментов нормализованы и стандартизованы, выработаны также достаточно четкие рекомендации по назначению углов режущей части. Все это значительно упрощает задачу оснащения инструментами общего назначения, и говорить в данном случае о расчете или проектировании как таковом не приходится. Когда же стандартизованный инструмент не удовлетворяет условиям обработки детали на данной операции (комбинированные инструменты, удлиненные инструменты), проектирование практически сводится либо к доработке нормализованного инструмента, либо к конструированию на основе использования и сочетания отдельных стандартизованных элементов.

Конструктор при оснащении операций инструментами общего назначения должен фактически подобрать из имеющейся номенклатуры инструмент необходимого вида и размеров, проверить его пригодность для использования на данной операции. Весь процесс осуществляется в основном визуально, лишь изредка используются несложные пересчеты и графическое прочерчивание. Сказанное, однако, не означает, что использование ЭВМ для автоматизации рассматриваемого процесса неэффективно.

Достаточно внимательно проанализировать процесс оснащения технологических операций нормализованным инструментом общего назначения.

Количество типоразмеров нормализованных инструментов на предприятиях достигает нескольких тысяч. Как правило, альбомы заводских нормалей содержат сведения об этих типоразмерах в неупорядоченном виде. Поэтому поиски подходящего инструмента или хотя бы аналога — утомительная работа. В результате появляется новый типоразмер инструмента, проектирование которого сводится фактически к заполнению очередной строки в альбоме соответствующей нормали. Такой подход зачастую ведет к неоправданному увеличению номенклатуры инструмента. В результате при оснащении возникают две основные задачи, которые могут быть эффективно реализованы на ЭВМ. Первая связана с сортировкой и унификацией инструмента. Вторая заключается непосредственно в поиске необходимого типоразмера.

При решении первой задачи имеется в виду, что в памяти машины хранится неупорядоченный перечень (массив) нормализованных инструментов. Каждый типоразмер инструмента описывается одним, строго определенным множеством элементов, в достаточной степени характеризующих его конструкцию. К таким элементам могут относиться диаметр и длина инструмента, материал и основные геометрические параметры режущей части и т. п. Фактически в ЭВМ заносится таблица, где по вертикали в первой колонке содержится индекс инструмента, а по горизонтали — количественная и качественная информация об инструменте. Описываемая таблица перфорируется в определенном порядке и заносится, как правило, во внешнюю память ЭВМ. Затем с помощью специальной программы информация перерабатывается и выдается на алфавитно-цифровое устройство ЭВМ в виде такой же таблицы или ее части, но перестроенной в соответствии с пожеланиями пользователя этой программы. Возможные варианты постановки на ЭВМ вопросов, связанных с унификацией, следующие:

1. превращение нерегулярной таблицы в регулярную. Например, расположить инструменты в таблице по возрастанию диаметра или длины;

2. сортировка на группы по заданным элементам. Например, рассортировать инструменты по виду хвостовика или материалурежущей части и т. п.

3. выбор из неупорядоченной таблицы группы инструментов по определенному элементу.

Это упрощает задачу унификации инструментов, которая в дальнейшем может быть осуществлена вручную или с помощью ЭВМ. Следует отметить, что разработка алгоритмов по унификации осуществляется постановщиком задачи, как правило, в форме словесного описания. Основная трудоемкость приходится на долю математика-программиста. Большой объем обрабатываемой информации, недостаточная оперативная память машины, использование ее внешней памяти ставят перед программистом вопросы рационального построения программы, минимизации времени поиска. Последнее обстоятельство, впрочем, не всегда, играет важную роль, так как работа по унификации в заводских условиях осуществляется периодически, не чаще одного-двух раз в год.

Решение второй задачи — поиск необходимого типоразмера инструмента — отличается от унификации или сортировки тремя особенностями. Во-первых, процедура поиска должна установить полное соответствие между условиями обработки детали на данной технологической операции (переходе) и выбираемым типоразмером инструмента, что приводит к необходимости разработки специальных алгоритмов. Во-вторых, это постоянная производственная задача, а поэтому минимизация времени поиска играет существенную роль. Для этого, в-третьих, необходимо так подготавливать массивы имеющихся инструментов, чтобы на основе инженерного понимания процесса сократить их до минимума.

Из всей номенклатуры инструмента наиболее просто процедура поиска реализуется для осевых инструментов — сверл, зенкеров, разверток, так как известны форма обрабатываемой поверхности и конструкция (тип) инструмента. Сложнее обстоит дело при поиске таких универсальных инструментов, как резцы или фрезы. Вызвано это тем, что одинаковыми по типоразмерам инструментами можно обрабатывать различные по форме и размерам поверхности, и, наоборот, одна и та же поверхность может быть получена различными по типу и размерам инструментами. Например, прямоугольный открытый паз в зависимости от размеров и точности может быть обработан пальцевой, шпоночной или трехсторонней фрезами. Вал на токарной операции может обтачиваться резцами, имеющими различную конфигурацию режущей части. Поэтому перед непосредственной автоматизацией процесса необходимо провести сложную и ответственную работу, связанную с созданием так называемых таблиц соответствий. В такой таблице каждому типу инструмента, а иногда и типоразмеру должны соответствовать строго определенные условия его применения — виды обрабатываемых поверхностей, их размеры, точность обработки и т. п. Последние, будучи введены в машину как исходные данные, должны однозначно определить выбираемый вариант решения. Если такая однозначность в принципе невозможна, целесообразно сообщать пользователю программы многовариантность решения с технико-экономической оценкой каждого варианта. В этом случае окончательное решение остается за человеком.

Рассмотренные вопросы оснащения операций нормализованным инструментом общего назначения могут видоизменяться. Например, поиск инструмента иногда увязывается с наличием его на центральном инструментальном складе, нормами расхода, т. е. технологическая подготовка производства на определенной стадии может стыковаться с задачами оперативного планирования.