Модернизация финишных операций при изготовлении штамповочных инструментов в условиях Тульского патронного завода

The quality management method of repair and maintenance of an industrial enterprises' equipment based on optimal quantitative composition of enterprise's maintenance crew is presented in the article. The technique of its optimization is defined and the ways to discover the quality factors of repair service's work are shown.

Key words: quality management, production process, technical maintenance, repair, maintenance crews, number of persons employed.

Nosov Mikhail Aleksandrovich, CEO, tpz@,tulammo.ru, Russia, Tula, The Tula Cartridge Works,

Sabinina Anna L'vovna, doctor of economic sciences, professor, head of chair, fim@,tsu. tula. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Antseva Natal'ya Vital'evna, candidate of technical sciences, docent, n. anzeva@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.91.02

МОДЕРНИЗАЦИЯ ФИНИШНЫХ ОПЕРАЦИЙ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ШТАМПОВОЧНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ В УСЛОВИЯХ ТУЛЬСКОГО ПАТРОННОГО ЗАВОДА

С.Г. Волжин

Рассмотрена технология изготовления штамповочного инструмента для Тульского патронного завода. Проведен подробный анализ этапа зачистки профиля и показано, что эффективность данного этапа можно повысить за счет применения борфрез типа ««овал с закруглением». Исследованы особенности конструкции и условия эксплуатации таких борфрез и предложено применение цельных борфрез. Для подбора параметров изготовления и эксплуатации цельных борфрез предлагается использовать принципы робастного проектирования Г. Тагути.

Ключевые слова: режущий инструмент, операция зачистки, борфреза типа «овал с закруглением», цельная борфреза, робастное проектирование.

При производстве основной продукции на Тульском патронном заводе широко применяется операция штамповки для выдавливания оболочек пуль с использованием матриц, пример типовых профилей которых представлен на рис. 1. От точности изготовления матрицы в большой степени зависит качество полученной продукции.

210

Точность формирования профиля матрицы определяется точностью исходной заготовки, точностью последующих операций обработки профиля и термообработки, а также точностью финишной зачистки профиля, которые в свою очередь зависят от совершенства применяемого инструмента. Степень влияния используемых операций на совершенство и дефектность изготавливаемого инструмента представлена в виде схемы на рис. 2. В данной работе анализируется последний этап технологии изготовления матрицы.

На Тульском патронном заводе для операции обработки профиля матрицы применяются перовые фрезы, что приводит к следующим проблемам:

1) инструмент не является самоцентрирующимся, так как имеет всего две режущие кромки;

2) точность получаемого профиля обеспечивается фасонной поверхностью режущего инструмента и в последствии дорабатывается с помощью операции зачистки. При этом с помощью операции зачистки погрешности формы исправить невозможно, а параметры шероховатости поверхности исправляются незначительно.

Обработка

Рис. 2. Схема формирования точности профиля матрицы

211

Указанные проблемы можно преодолеть с помощью использования более совершенного инструмента, например, борфрезы типа «овал с закруглением» (рис. 3) [1]. Однако работа этих борфрез проходит в очень тяжелых условиях:

1) очень большой крутящий момент на инструменте, так как работают одновременно все режущие кромки борфрезы;

2) затруднено удаление стружки из зоны резания;

3) из-за большой частоты вращения борферзы приходится работать с очень маленькой подачей на зуб Б2. Например, при частоте вращения инструмента пи = 16000 мин-1, числе зубьев Ъ = 30 и минутной подачи £мин = 200 мм/мин, подача на зуб составит

о 200

о = ^мин = 200 = 0,00042 мм/зуб.

2 2•пи 30-16000

Для обеспечения работы борфрез в таких условиях необходимо обеспечить высокое качество технологического процесса их изготовления.

Технологический процесс изготовления борфрез разделяется на четыре основных этапа:

- изготовление заготовки твердосплавной режущей части;

- изготовление стального хвостовика;

- припаивание режущей части к хвостовику;

- формирование на режущей части зубьев алмазными шлифовальными кругами с использованием технологий глубинного шлифования («по целому»).

Рис. 3. Твердосплавная борфреза типа «овал с закруглением»

Важность каждого этапа технологического процесса изготовления борфрез была оценена экспертным методом. Использовалась десятибалльная оценка важности, причём оценки, приведённые в таблице, являются средними для мнений семи экспертов. Экспертная группа предварительно оценивалась по степени согласованности мнений с помощью коэффициента конкордации [2, 3], величина которого составила Ж = 0,83 . Весовые коэффициенты gi определялись по формуле

212

gi

7

IQ

_ 1

4 7

IIQ 11

7 4 7

где IQi - сумма баллов по строке; IIQ¡ - общая сумма баллов.

1 1 1

В соответствии с таблицей ранжированный ряд важности этапов технологического процесса изготовления борфрез выглядит следующим образом:

gIII > gIV > gI > gII. По мнению экспертов, наиболее важным этапом технологического процесса в настоящее время является операция припаивания, поэтому данную операцию целесообразно исследовать подробнее.

Пайка в работе фрезы играет двоякую роль. Стык, обеспечиваемый пайкой, передаёт крутящий момент Мкр, он же является своеобразным

предохранителем, так как при избыточных температурах происходит распайка стыка либо его поломка. В обоих случаях это обеспечивает относительную безопасность рабочего. От качества процесса пайки зависит качество изготовления борфрезы в целом [4].

Определение весовых коэффициентов различных этапов технологии

изготовления бор фрез

Этапы технологического процесса Балльные оценки экспертов Qi Сумма баллов 7 I Qi 1 Весовой коэффициент gi

1 2 3 4 5 6 7

I 9 8 10 7 6 10 8 58 0,258

II 5 7 8 5 4 7 8 44 0,196

III 10 9 10 8 10 9 8 64 0,284

IV 9 8 9 8 7 9 9 59 0,262

4 7 II Qi 1 1 225 7 I gi = 1.0 1

Альтернативой повышению качества процесса пайки борфрез является проектирование новой конструкции борфрезы (рис. 4), имеющей следующие особенности.

1. Меньшее число зубьев для уменьшения крутящего момента и увеличения каналов для отвода стружки из зоны резания. При этом число зубьев должно быть кратно трем, что согласно опыту ООО НПП «РИТ-Инжиниринг» обеспечивает минимальные погрешности получаемой формы.

2. Отказ от пайки в пользу цельного инструмента.

Рис. 4. Цельная борфреза с сечением вдоль винтовых линий зубьев

Для формирования рабочей части таких борфрез применяются многокоординатные шлифовально-заточные станки и технологии «глубинного» шлифования. Одной из самых передовых методик для подготовки управляющей программы к станкам с ЧПУ является методика, применяемая ООО «НПП «РИТ-Инжиниринг» [5 - 7]. Она заключается в использовании специального программно-методического комплекса, позволяющего в диалоговом режиме ввести параметры инструмента, посмотреть его сечения и получить его 3Б-модель с применением виртуального аналога шлифовально-заточного станка с ЧПУ для последующей генерации управляющей программы. Для подбора параметров изготовления и эксплуатации такого инструмента, обеспечивающих его максимальную эффективность, нужно использовать принципы робастного проектирования Г. Тагу-ти [8, 9]. Применение цельных борфрез спроектированных с помощью данного метода позволит повысить качество формируемого профиля матрицы и снизить себестоимость их изготовления.

1. Борфрезы твердосплавные. Каталог // Научно-производственное предприятие РИТ-Инжиниринг. [Электронный ресурс]. URL: http://rit-i.ru/catalog/borfrezy-tverdosplavnye (дата обращения 25.11.2016).

2. Басовский Л.Е., Протасьев В.Б. Управление качеством: учебник. М.: Инфра-М, 2016. 231 с.

Список литературы

3. Трушин Н.Н. Организационно-технологическая структура производственного процесса на машиностроительном предприятии. Тула: Изд-во ТулГУ, 2003. 230 с.

4. Волжин С.Г. Анализ технологического процесса изготовления многолезвийного инструмента с припаиваемым хвостовиком // Проблемы и перспективы развития машиностроения: сб. науч. трудов междунар. на-уч.-техн. конф., посвящ. 60-летию Липецкого государственного технического университета. Ч. 1. 17-18 ноября 2016 г. Липецк: Изд-во Липецкого государственного технического университета, 2016. С. 79-83.

5. Протасьев В.Б., Истоцкий В.В. Проектирование фасонных инструментов, изготавливаемых с использованием шлифовально-заточных станков с ЧПУ. М.: Инфра-М, 2011. 128 с.

6. Протасьев В.Б., Истоцкий В.В. состояние производства современного металлорежущего инструмента в России // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013. Вып. 8. С. 223231.

7. Протасьев В.Б., Истоцкий В.В. Подготовка управляющих программ к шлифовально-заточным станкам с ЧПУ при изготовлении слож-нопрофильных режущих инструментов // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2012. № 7. С. 8-12.

8. Управление качеством. Робастное проектирование. Метод Тагу-ти. / пер. с англ. М.: Сейфи, 2002г. 384 с.

9. Анцев В.Ю., Иноземцев А.Н. Всеобщее управление качеством: учеб.пособие для вузов. Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. 244 с.

Волжин Сергей Геннадьевич, технический директор, tpzatnlammo. ru, Россия, Тула, ОАО «Тульский патронный завод»

MODERNIZA TION OF FINAL POLISHING IN THE STAMPING TOOL'S MANUFACTURING IN CONDITIONS OF THE TULA CARTRIDGE WORKS

S.G. Volzhin

In the article the technology of manufacturing of stamping tool for the Tula Cartridge Works is considered. The detailed analysis of the stage of profile finishing is carried out and it is shown that the efficiency of this stage can be increased by using burr, type "oval with rounded". The design features and working conditions of the burrs are examined and it is suggested to use solid burrs. For selection ofparameters of manufacturing and operation it is suggested the using of the G. Taguchi's principles of robust design.

Key words: cutting tools, operation of profile finishing, burr type "oval with rounded", solid burr, robust design.

Volzhin Sergey Gennadevich, technical director, tpz@,tulammo. ru, Russia, Tula, JSC Tula Cartridge Works