Analytical platform to provide competitiveness of ore-mining machinery manufacturing

Abstract

Purpose is to develop analytical platform providing competitiveness of ore-mining machinery manufacturing. Methods. The analytical platform combines five modular blocks. It involves determination of an area of optimum process conditions for each tool – part pair. Studies of processibillity by means of cutting were carried out in a production environment of NKMZ CJSC using parts of a spindle type made of 38ХН3МFА steel. For the experiments, cutters, made of different tool materials were prepared; they were turned by means of a diamond disc with the provision of definite geometric parameters. The parts were cut using a chasing lathe1А680 with no cooling. Flank wear was assumed as a criterion of cutter bluntness. Findings. Correlations of operating procedures of ore-mining machinery part processing have been identified. Among other things, regularities of wear bit have been defined taking into consideration the influence on accuracy and quality of the surface under processing depending upon the manufacturing system stiffness as well as upon the conditions of fixing of the parts during the tooling. Methods have been developed to define safety margin of the manufacturing system making it possible to show reserves for the improvement of competitiveness of ore-mining machinery production in view of the specified accuracy and processing quality limits. Mathematical models have been developed which practical use helps determine areas of optimum modes of ore-mining equipment part machining; and represent comparative characteristic of procedures taking into consideration processing accuracy and wear impact on the dimensional stability of a cutter. Originality. It has been substantiated scientifically that the area of optimum modes is identified in terms of the system totality of the proposed criteria inclusive of the specified indices of quality, accuracy, and efficiency of procedures to process parts of ore-mining machines. Practical implications. The identified regularities are analytical framework to make decisions providing manufacturing competitiveness owing to optimization of procedure as well as to the improvement of accuracy, processing quality, and functional reliability of the parts of ore-mining machines.

Мета. Розробка аналітичної платформи для забезпечення конкурентоспроможності виробництва гірничорудних машин. Методика. Аналітична платформа об’єднує п’ять модулів. Платформою передбачено визначення області оптимальних режимів обробки для кожної пари “інструмент – деталь”. Дослідження оброблюваності різанням проведені у виробничих умовах ЗАТ НКМЗ на деталях типу валів зі сталі 38ХН3МФА. Для проведення експериментів були підготовлені різці з різних інструментальних матеріалів, заточені алмазним кругом із забезпеченням певних геометричних параметрів. Деталі оброблялися на токарно-гвинторізний верстаті 1А680 без охолодження. Як критерій затуплення різців прийнятий знос по задній поверхні. Результати. Виявлено взаємозв’язки технологічних процесів обробки деталей гірничорудних машин, зокрема встановлені закономірності зносу ріжучих інструментів з урахуванням впливу на точність та якість оброблюваних поверхонь залежно від жорсткості технологічної системи і умов закріплення деталей в процесі механічної обробки. Розроблено методику визначення показника запасу точності технологічної системи, що дозволяє виявити резерви підвищення конкурентоспроможності виробництва гірничорудних машин з урахуванням заданих обмежень за точністю та якістю обробки. Розроблено математичні моделі, практичне використання яких дозволяє визначити області оптимальних режимів механічної обробки деталей гірничорудних машин, уявити порівняльну характеристику технологічних процесів з урахуванням показників точності обробки й впливу зносу на розмірну стійкість різального інструмента. Наукова новизна. Науково обґрунтовано, що область оптимальних режимів визначається за системною сукупністю запропонованих критеріїв з урахуванням заданих показників якості, точності та продуктивності технологічних процесів обробки деталей гірничорудних машин. Практична значимість. Виявлені закономірності становлять аналітичну основу прийняття рішень щодо забезпечення конкурентоспроможності виробництва за рахунок оптимізації технологічних процесів, підвищення точності, якості обробки та експлуатаційної надійності деталей гірничорудних машин.

Цель. Разработка аналитической платформы для обеспечения конкурентоспособности производства горнорудных машин. Методика. Аналитическая платформа объединяет пять модулей. Платформой предусмотрено определение области оптимальных режимов обработки для каждой пары “инструмент – деталь”. Исследования обрабатываемости резанием проведены в производственных условиях ЗАО НКМЗ на деталях типа валов из стали 38ХН3МФА. Для проведения экспериментов были подготовлены резцы из различных инструментальных материалов, заточены алмазным кругом с обеспечением определенных геометрических параметров. Детали обрабатывались на токарно-винторезном станке 1А680 без охлаждения. В качестве критерия затупления резцов принят износ по задней поверхности. Результаты. Выявлены взаимосвязи технологических процессов обработки деталей горнорудных машин, в частности установлены закономерности износа режущих инструментов с учетом влияния на точность и качество обрабатываемых поверхностей в зависимости от жесткости технологической системы и условий закрепления деталей в процессе механической обработки. Разработана методика определения показателя запаса точности технологической системы, что позволяет выявить резервы повышения конкурентоспособности производства горнорудных машин с учетом заданных ограничений по точности и качеству обработки. Разработаны математические модели, практическое использование которых позволяет определить области оптимальных режимов механообработки деталей горнорудных машин, представить сравнительную характеристику технологических процессов с учетом показателей точности обработки и влияния износа на размерную стойкость режущего инструмента. Научная новизна. Научно обосновано, что область оптимальных режимов определяется по системной совокупности предложенных критериев с учетом заданных показателей качества, точности и производительности технологических процессов обработки деталей горнорудных машин. Практическая значимость. Выявленные закономерности составляют аналитическую основу принятия решений по обеспечению конкурентоспособности производства за счет оптимизации технологических процессов, повышения точности, качества обработки и эксплуатационной надежности деталей горнорудных машин.