Podejście polegające na wskazywaniu potencjalnych przyczyn błędów obróbki,

Oprócz całościowych modeli zależności zachodzących pomiędzy czynnikami występującymi w procesach obróbki a jej wynikami, analiza literatury z zakresu obróbki skrawaniem pozwala znaleźć również wiele informacji o charakterze teoretycznym, dotyczących poszczególnych potencjalnych przyczyn powstających błędów obróbki. Informacje takie wydają się najbardziej użyteczne w sytuacji, gdy działania doskonalące zmierzające do poprawy dokładności obróbki skupiane są na szukaniu przyczyny powstałego błędu obróbki, a nie na jego kompensacji.

Dość szeroki przegląd potencjalnych przyczyn błędów obróbki wraz z omówieniem ich powiązań z poszczególnymi rodzajami błędów, jakie mogą powodować, przedstawiają między innymi Kolman et al. (1969), Kaczmarek (1970), Andrzejewski et al. (1993) oraz Choroszy (2000), a także Skoczyński (2001). Prezentowane przez nich wiadomości mają charakter dość uniwersalny i określają przede wszystkim zależności teoretyczne, które przekładane są także na bardzo praktyczne, użyteczne informacje. Kolman et al. (1969), Kaczmarek (1970) oraz Choroszy (2000) przedstawiają również wiele cennych rad i wskazówek, dotyczących sposobów poprawy dokładności obróbki, w odniesieniu do poszczególnych, omawianych przez nich przyczyn błędów. Jednakże informacje te okazują się w pewnych przypadkach zbyt ogólne, a w efekcie niewystarczające, ponieważ określają z reguły potencjalne przyczyny (grupy przyczyn), ale nie wskazują w jaki sposób zidentyfikować wśród nich w sposób jednoznaczny prawdziwą przyczynę (lub przyczyny) powstałej niedokładności obróbki. Pełne skorzystanie z tych wiadomości wymaga posiadania szerokiego zakresu specjalistycznej wiedzy (która w literaturze jest bardzo rozproszona), popartej praktycznym doświadczeniem. Autorzy niejednokrotnie podkreślają, że podstawą właściwie opracowanego i prawidłowo działającego procesu technologicznego, osiągającego odpowiedni poziom jakości, jest technolog o odpowiedniej (szerokiej) wiedzy, doświadczeniu i kwalifikacjach, na którym spoczywa odpowiedzialność za prawidłowe funkcjonowanie procesu (np. Feld, 2000, s.25; Choroszy, 2000, s.10, s. 62; Szatkowski, 2008, s.102). W rzeczywistości jednak takie połączenie odpowiedniej wiedzy, umiejętności i doświadczenia w jednej osobie nie występuje tak często, jak byłoby to potrzebne.

W ramach rozważań teoretycznych, w wielu źródłach (np. Kolman et al., 1969; Kaczmarek, 1970, Andrzejewski et al., 1993) podawane są wzory matematyczne i wykresy, odzwierciedlające niektóre z podstawowych zależności zachodzących pomiędzy różnymi czynnikami związanymi z procesem obróbki a wynikającymi z nich błędami obróbki. Skorzystanie z takich wzorów i modeli pozwala, na podstawie znanych wartości odpowiednich czynników, oszacować wartość niektórych składowych całkowitego błędu obróbki wyrobu (np. obliczenie wartości błędu stożkowości otworu na podstawie wartości ugięcia wiertła – Kolman et al., 1969, s.136), lub też ocenić wartość czynników, które bezpośrednio wpływają na te błędy (np. wydłużenie cieplne noża tokarskiego w zależności od jego wymiarów, wytrzymałości materiału obrabianego, posuwu, głębokości i prędkości skrawania – Andrzejewski et al., 1993, s.606). Należy przy tym pamiętać, że wyniki takich obliczeń, jako bazujące na zależnościach teoretycznych, są jedynie wartościami

szacunkowymi i pozwalają ocenić przybliżony wpływ poszczególnych czynników na błędy obróbki. Ponadto, niektóre ze wzorów wymagają znajomości wartości takich czynników, których wartość może być poznana jedynie w wyniku skomplikowanych pomiarów.

Jednym z działań prowadzonych w celu zapewnienia odpowiedniej dokładności obróbki jest także sprawdzanie czy wartości błędów poszczególnych elementów układu OUPN – szczególnie obrabiarek – mieszczą się w pewnych ustalonych dopuszczalnych granicach. Poznanie rzeczywistych wartości błędów układu OUPN wpływających na powstawanie błędów obróbki, możliwe jest w wyniku dokonania pomiaru odpowiednich własności układu. Metody badania własności obrabiarek (stosowane głównie na potrzeby tzw. badań odbiorczych), takich jak dokładność geometryczna, czy własności statyczne i dynamiczne, są omawiane w literaturze (np. Andrzejewski et al., 1993). Zakres tych badań jest częściowo objęty normami, np. norma PN-ISO 230-1:1998 (Polski Komitet Normalizacyjny, 1998) dotyczy badania dokładności geometrycznej obrabiarek pracujących bez obciążenia lub w warunkach obróbki wykańczającej, norma PN-ISO 230-2:1999 (Polski Komitet Normalizacyjny, 1999a) – wyznaczania dokładności i powtarzalności pozycjonowania osi sterowanych numerycznie, a norma PN-ISO 230-4:1999 (Polski Komitet Normalizacyjny, 1999b) – badania okrągłości w obrabiarkach sterowanych numerycznie. Szeroki przegląd metod badania własności obrabiarek prezentuje Skoczyński (2001). Proponuje on także własną metodę oceny własności obrabiarek poprzez badanie dokładności obróbki przedmiotów próbnych, bazującą na ogólnych powiązaniach pomiędzy wybranymi rodzajami własności obrabiarki (statycznymi, geometrycznymi i dynamicznymi), a błędami wymiaru, kształtu i chropowatością przedmiotu obrobionego. Badanie własności obrabiarek pozwala sprawdzić ich ogólne własności i daje podstawy do stwierdzenia czy obrabiarka spełnia założone wymagania związane z dokładnością obróbki. Metody te nie dają jednak wprost szczegółowych odpowiedzi w przypadku, gdy poszukuje się przyczyny konkretnego powstającego błędu wyrobu. Jak pisze Skoczyński o swojej metodzie:

Negatywny wynik oceny własności obrabiarki wymaga podjęcia działań zmierzających do poprawy konstrukcji. Metoda oceny nie daje konkretnej odpowiedzi, który zespół maszyny będzie należało przekonstruować, ale przydatne może być wskazanie (za pomocą wprowadzonych wskaźników), że poprawa ma dotyczyć własności statycznych lub dynamicznych z geometrycznymi. Znalezienie słabego ogniwa układu OUPN jest możliwe na drodze doświadczalnej lub obliczeniowej (nie dotyczy to poszukiwania nadmiernych błędów geometrycznych). W przypadku metod obliczeniowych konieczne jest jednak dysponowanie zweryfikowanym eksperymentalnie modelem, którego budowa wymaga dużego doświadczenia. Metody eksperymentalne są z kolei znacznie prostsze, ale wykorzystywane środki badawcze wymagają dużych nakładów finansowych. (Skoczyński, 2001, s.136)

Ponadto, należy zauważyć, że metody badania własności obrabiarek wymagają zapewnienia odpowiednich warunków, z reguły są czasochłonne, często skomplikowane i wymagają specjalistycznego sprzętu pomiarowego, co nie pozostaje bez wpływu na koszty.

Podsumowując, należy zauważyć, że podejście polegające na wskazywaniu potencjalnych przyczyn błędów obróbki, w oparciu o wiedzę teoretyczną:

ƒ ma charakter dość uniwersalny i pozwala określić zależności, które są prawdziwe dla wielu różnych rodzajów obrabiarek – zarówno sterowanych numerycznie, jak i tradycyjnych,

ƒ jest źródłem szerokiego zasobu informacji, które mogą zostać wykorzystane przy szukaniu przyczyn błędów obróbki powstających w różnych procesach, przy różnych warunkach towarzyszących,

ƒ prezentowane jest w literaturze z zakresu obróbki skrawaniem, obejmującej bardzo szeroki zakres czasowy, w wyniku analizy której stwierdzono, że – pomimo dynamicznego rozwoju tej technologii kształtowania – podstawowe zależności pomiędzy przyczynami powstających błędów i ich skutkami pozostają w zasadzie niezmienne.

2.4.4. Redukcja zmienności w procesach obróbki skrawaniem – podsumowanie

Podsumowując, na podstawie analizy literatury z zakresu obróbki skrawaniem, stwierdzono że:

ƒ Zmienność w procesach obróbki skrawaniem jest minimalizowana przede wszystkim poprzez kompensację błędów obróbki – w toku procesu (on-line) lub poza nim (off-line).

ƒ Opracowywane zależności i modele służące do kompensacji błędów obróbki posiadają wiele ograniczeń, związanych m.in. z nie uwzględnianiem wszystkich czynników mogących wpływać na dokładność obróbki, a także ze specyficznymi cechami każdego rozpatrywanego procesu produkcyjnego.

ƒ Zastosowanie proponowanych modeli i symulacji ogranicza się z reguły do kompensacji skutków zachodzących oddziaływań, a nie do szukania przyczyn powstających błędów obróbki.

ƒ Z uwagi na fakt, że przyczyna powstającego błędu obróbki może leżeć w różnych obszarach i wynikać z wielu różnych oddziaływań, każdy przypadek powinien zostać indywidualnie rozpatrzony, a – aby zminimalizować prawdopodobieństwo pominięcia prawdziwej przyczyny błędu – zidentyfikowany zbiór potencjalnych czynników powinien być jak najszerszy.

ƒ Do celu identyfikacji przyczyny (przyczyn) powstającego błędu obróbki najbardziej użyteczne wydaje się być podejście polegające na wskazywaniu potencjalnych przyczyn błędów obróbki, w oparciu o wiedzę teoretyczną, które jednak obejmuje bardzo szeroki zakres wiedzy, rozproszonej w literaturze;

ƒ Prezentowane grupy potencjalnych przyczyn dla poszczególnych rodzajów błędów kształtowania są często bardzo liczne i nie uwzględniają ewentualnych interakcji pomiędzy kilkoma oddziałującymi jednocześnie czynnikami, co sprawia, że identyfikacja prawdziwej przyczyny (przyczyn) wymaga dokładnego zbadania sytuacji w każdym szczegółowym przypadku;

ƒ Nie znaleziono w literaturze z zakresu technologii obróbki skrawaniem jednoznacznego algorytmu postępowania, jakie należałoby przeprowadzić w celu identyfikacji rzeczywistej przyczyny (przyczyn) powstającego błędu obróbki.