Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Выглаживание: качество, технологии и инструменты

Губанов В Ф,

1.3. Статистическое управление процессом алмазного выглаживания

Целью современного производства является обеспечение качества во времени, для чего необходимо использовать статистическое управление процессом [27], суть которого заключается в оценке стабильности выглаживания на основании результатов периодического контроля выборок малого объема и в последующей наладке процесса. Для этого можно использовать контрольные карты Шухарта, являющиеся эффективным средством изучения изменчивости процесса. С их помощью можно решить такие важные задачи как обнаружение износа индентора и неравномерной твердости исходной поверхности, следовательно, предпринять соответствующие корректирующие и предупреждающие мероприятия.

Износ индентора.

При жестком способе алмазного выглаживания цилиндрических поверхностей (детали из стали 45ХНМФА) требовалось обеспечить микротвердость поверхностного слоя Hm = 4800 ± 300 МПа.

Для ста выглаженных деталей были проведены последовательно двадцать серий (n) измерений поверхностной микротвердости Hm, по пять измерений в выборке (табл. 1.4: Хi – текущее значение Hm в выборке,  – среднеарифметическое значение Hm). По данным табл. 1.4 заполняем карту средних арифметических значений: – карту (рис. 1.8).  

Таблица 1.4

– карта показывает, что наблюдается устойчивая тенденция к уменьшению микротвердости поверхностного слоя, которая связана с износом индентора (особая причина изменчивости, т.е. процесс находится в статистически неуправляемом состоянии). В серии № 10 произошло приближение среднеарифметического значения Hm к нижнему допускаемому значению 4500 МПа. Индивидуальные значения поверхностной микротвердости в этой серии значительно вышли за поле допуска. Следовательно, необходимо осуществлять смену инструмента после выглаживания 45 деталей.  

Рис. 1.8. – карта

Таким образом, применение – карты дает возможность определить рациональное время смены инструмента в зависимости от конкретных условий и режимов выглаживания.

Неравномерная твердость исходной поверхности

При жестком способе алмазного выглаживания цилиндрических поверхностей (детали из стали 20Х13) требовалось обеспечить микротвердость поверхностного слоя Hm = 5200 ± 2500 МПа.

Для ста выглаженных деталей были проведены двадцать серий измерений Hm, по пять измерений в выборке (табл. 1.5: R – размах). Для исключения влияния износа индентора, измерения проводились после доводки инструмента (для каждой выборки). По данным табл. 1.5 заполняем – карту (рис. 1.9).

Таблица 1.5

Для определения границ регулирования контрольной карты рассчитаем математическое ожидание m и среднеквадратическое отклонение σ [27]: μ = 5205 МПа, σ = 200 МПа.

Определим верхнюю (UCL) и нижнюю (LCL) границы регулирования [27]: UCL = 5491 МПа, LCL = 4919 МПа.

– карта показывает, что наблюдается выход точек № 6, 13, 14 за границы регулирования, т.е. процесс находится в статистически неуправляемом состоянии. Анализ заготовок показал, что изменчивость значений микротвердости в выборках была обусловлена дисперсией твердости исходной поверхности, вследствие чего индивидуальные значения поверхностной микротвердости (см. табл. 1.5) значительно вышли за поле допуска.

Рис. 1.9. – карта

Следовательно, необходимо обеспечивать равномерную твердость исходной поверхности. Таким образом, применение – карты дает возможность определить наличие неравномерной твердости исходной поверхности, следовательно, предпринять соответствующие корректирующие мероприятия.

Также при помощи – карты можно обнаружить неточность в настройке инструмента. В этом случае середина поля допуска не будет совпадать с математическим ожиданием m на – карте. Здесь можно рекомендовать использовать современные высокоточные способы настройки инструмента при выглаживании.

Следовательно, использование статистического управления процессом выглаживания позволяет выявить негативные тенденции и закономерности процесса, что дает возможность установить причины к ним приводящие и осуществить мероприятия по устранению этих причин, что минимизирует количество несоответствующей продукции.

После выявления и устранения особых причин изменчивости (износ индентора, неравномерная твердость исходной поверхности, неточность в настройке инструмента), т.е. приведения процесса в статистически управляемое состояние, желательно продолжать применение контрольных карт, с целью выявления обычных («случайных») причин изменчивости и последующей реализации менеджерских действий для создания запаса устойчивости, позволяющего гарантированно изготавливать изделия без брака даже в случае непредвиденных возмущений в ходе выглаживания.

Таким образом, можно сделать следующие выводы: контрольные карты позволяют отследить износ индентора во времени, что дает возможность установить рациональное время смены инструмента; в случае нивелирования износа инструмента, контрольные карты позволяют обнаружить неравномерную твердость исходной поверхности, проявляющуюся в виде выхода точек за границы регулирования; в этом случае необходимо использовать сплошной контроль исходных заготовок.