По кривой дороге вперёд не видать 
Русская поговорка

 

Пролог

 

…K16, автомат продольного точения, работал из последних сил. Он родился в далёком 2009 году в Японии, и его механизмы, точно настроенные японскими инженерами, в любое время могли дать сбой. Противная мелкая дрожь охватывала весь его корпус, расшатывая приводы и шестерёнки. Дрожь передавалась от его барфидера, в котором извивался полутораметровый металлический пруток, всем своим видом показывая своё нежелание стать обедом для K16. Прижимы барфидера с трудом удерживали пруток от вылета наружу. К16 хотел бы навсегда избавиться от барфидера, от этого вечного источника неприятных вибраций, но интерфейс, который связывал станок и барфидер в один организм, не давал К16 такой возможности. Спустя несколько минут ужасных мучений К16 вдруг перестал чувствовать свой барфидер. Дрожь пропала. «Вот она — свобода!» — подумал К16 в предвкушении приятного облегчения, но испытать радость от нового режима работы он не успел: через пару секунд оператор его просто выключил.

 

Проблема

 

До недавнего времени описанная выше история регулярно происходила с нашим ­автоматом продольного точения (АПТ) Cincom К16 японской фирмы Citizen (рис. 1).

 

Рис. 1. К16 с барфидером

 

При закупке прутков, к сожалению, не уделялось должного внимания к их качеству (калиброванные прутки ни у кого не вызывали сомнения). Так же как и не было критериев оценки качества прутков. Поэтому среди прутков, которые закупались для К16, попадались экземпляры, отличавшиеся от других повышенной кривизной и овальностью. Однако они тоже ставились на станок, закреплялись прижимами барфидера (устройства подачи прутков) и подвергались обработке. Далеко не всегда это заканчивалось положительным исходом.

 

Кривые по длине трёхметровые прутки при вращении создавали крутящий момент, который был направлен на вырывание их из прижимов и на ослабление силы их прижатия. Неравномерное вращение прутка на очень высокой частоте (15000 об/мин на шпинделе и 10000 об/мин на противошпинделе) создавало высокоамплитудные вибрации, которые через электромеханический интерфейс передавались с барфидера на сам станок, расшатывая его приводы. В конечном итоге это приводило к тому, что электромеханический интерфейс, связывающий две автономно вибрирующие системы (станок и барфидер), прерывался и барфидер отключался от станка. Приходилось разрезать пруток на более короткие отрезки и отдавать его для обработки на обычных токарных обрабатывающих центрах, которые не настолько чувствительны к кривизне прутков, как АПТ. Однако это было не лучшим вариантом, т. к. приводило к повышению длительности обработки из-за потерь времени на переустановку прутков, на ожидание окна между выполнением других заказов на других станках.

 

Прутки с избыточной овальностью тоже создавали нам трудности при обработке. Люнетные цанги (приёмные устройства станка) имеют дискретные внутренние диаметры без ­каких-либо механизмов плавной настройки диаметров. При избыточной овальности прутки имели избыточный размер по одной из осей и по номинальному диаметру не проходили в соответствующий диаметр люнетной цанги. Приходилось использовать цангу ближайшего большего диаметра, что, в свою очередь, приводило к неплотному зажатию прутка и к ещё большему усугуб­лению ситуации с прутком при обработке.

 

Обе эти проблемы снижали работоспособность станка, провоцировали возникновение незапланированных простоев, расшатывали приводы и внутренние механизмы станка.

 

С учётом большого возраста существующего станка, который в любой момент мог выйти из строя, на фоне повышения требований к точности изготовления было принято решение о приобретении нового АПТ. Желание избавить новый станок от незавидной участи его предшественника подтолкнуло нас к поиску выхода из сложившейся ситуации.

 

 

В поисках решения…

 

Решение проблемы разделилось на два направления: кривизна и овальность прутков.

 

В решении проблемы кривизны прутков первой нашей мыслью было желание выпрямлять прутки перед обработкой. В идеале для этого используются правильные машины, которые ставятся в одну линию со станком и барфидером. Однако такие машины, как правило, очень дороги, имеют большие габариты (около 2 м) и массу (около 3 тонн). При выстраивании в одну производственную линию мы получили бы конструкцию общей длиной более 8 метров, которая по размерам не вписывалась бы в габариты наших производственных помещений, а по массе превышала бы предельно допустимую нагрузку на пол. Кроме того, такие машины оправдывают себя только при крупносерийном/массовом производстве. 

 

Избыточная овальность прутков — это свой­ство, которое мы никоим образом не смогли бы исправить. Ни самостоятельно, ни с обращением в сторонние организации. Поэтому мы пошли по другому пути. Мы решили добиться недопущения кривых прутков в технологический процесс и разработали технологию контроля прутков для АПТ.

 

 

Решение

 

Разработанная нами технология контроля прутков для АПТ представляет собой целый комплекс мероприятий. Она предусматривает последовательную проверку условий поставки прутков, кривизны прутков и овальности прутков с последующей сортировкой прутков на качественные и некондиционные изделия. Данная технология также содержит профилактические меры, направленные на сокращение вероятности поступления на предприятие некачественных прутков и выражающиеся в предъявлении особых требований к поставщикам при закупке. В целом схема реализации разработанной технологии представлена на рис. 2.

 

Рис. 2. Технология контроля прутков

 

В качестве указанных выше профилактических мер по итогам анализа нормативно-­технической документации на прутки для отдела закупок были сформулированы требования в форме технического задания (ТЗ), подлежащие предъявлению поставщикам при закупке. В частности, были разработаны требования, представленные в таблице 1.

 

Таблица 1

Требования к прутку	Требования к поставке
Пруток должен быть чистым. Допускаются следы  технологической смазки.	Условия поставки прутков: должны поставляться по ГОСТ 7566-2018 «Металлопродукция. Правила приёмки, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение» и должны соответствовать категории ВУ-4 согласно п. 6.2.1 данного стандарта (деревянный ящик + пачка в обвязке).
Не должно быть заусенцев, вмятин, задиров, глубоких царапин, трещин напряжения и свищей.	Прутки должны поставляться в транспортной таре в виде деревянных ящиков. На ящике должен быть нанесён манипуляционный знак «Беречь от влаги».
Пруток должен быть ровно обрезан с обеих сторон.  Не допускается наличие сплющенных концов, говорящее о том, что прутки раскраивались на гильотине.	Прутки должны сопровождаться документами, подтверждающими годность и удостоверяющими качество. Прутки должны быть собраны в пачку. Поперечное сечение пачки должно приближаться к кругу. К пачке должен быть прикреплён ярлык с нанесённым товарным знаком и наименованием предприятия-изготовителя, наименованием страны изготовителя, условным обозначением прутков, номером партии, штампом ОТК или номером контролёра.  Торцы пачки должны быть выровнены с одной стороны. Выступающие концы с другой стороны не должны превышать предельных отклонений по длине прутков (не более 30 мм).  Прутки в пачке должны быть плотно уложены и обвязаны в поперечном направлении. Обвязка должна присутствовать в трёх местах: недалеко от обоих торцов пачки и посередине. Обвязка должна быть выполнена проволокой не менее чем в два оборота. Концы проволоки в обвязке должны быть прижаты к пачке и иметь длину не более 150 мм.
Длина прутка должна соответствовать формуле L+30 мм, где L — номинальная длина прутка согласно п. 9 ГОСТ 7417.
При поле допуска h9 кривизна не должна превышать величину 1 мм на 1 м длины для прутков диметром до 25 мм и 0,75 мм на 1 м длины для диаметров свыше 25 до 50 мм согласно п. 10 ГОСТ 7417.
Согласно п. 5.9 ГОСТ 26877, в числовом выражении овальность — это половина разности между наибольшим и наименьшим диаметром одного сечения. По ГОСТ 741 овальность не должна превышать величину поля допуска по диаметру.

 

 

Вторым направлением созданной технологии является проверка кривизны прутков. М­етодика контроля кривизны описана в ГОСТ 26877‑2008 (п. 5.7, рис. 16). Схема проведения контроля представлена на рис. 3. В качестве критерия качества мы воспользовались п. 10 ГОСТ 7417, который говорит о том, что при поле допуска h9 кривизна (Δ) не должна превышать величину 1 мм на 1 м длины для прутков диаметром до 25 мм и 0,75 мм на 1 м длины для диаметров свыше 25 до 50 мм.

 

Рис. 3. Схема замера кривизны прутков по п. 5.7 ГОСТ 26877

 

Рис. 4. Регулировка высоты линейки

 

 

Для реализации данной схемы контроля с учётом большой длины прутков было разработано специальное приспособление на базе неодимовых магнитов, позволяющее использовать указанную выше измерительную линейку (рис. 3) длиной 3 метра, которая в данном случае выступает в роли опорной поверхности. Блоки крепления линейки позволяют выставлять высоту её расположения над поверхностью, исходя из конкретного диаметра прутка (рис. 5). Неодимовые магниты позволяют крепить линейку к блокам без выполнения в ней ­каких-либо крепёжных отверстий. Из-за того, что Δ имеет малую величину, и вследствие затруднённого доступа к месту контроля для её определения мы воспользовались набором щупов № 4 с диапазоном измерений от 0,1 до 1,0 мм.

 

Рис. 5. Приспособление для  контроля кривизны прутков

Рис. 6. Схема замера овальности прутков по п. 5.9 ГОСТ 26877

 

Овальность прутков мы решили определять по представленной в ГОСТ 26877‑2008 методике п. 5.9 (рис. 2-1). Схема проведения контроля представлена на рис. 6. В данном случае никакой оснастки не требуется. Контроль проводим в трёх местах: на расстоянии по 30 мм от краёв и посередине. Замеры выполняем штангенциркулем. Согласно п. 5.9 ГОСТ 26877, в числовом выражении овальность (Δ) — это половина разности между наибольшим и наименьшим диаметром одного сечения. По ГОСТ 741 овальность не должна превышать величину поля допуска по диаметру.

 

 

 

Если пруток прошёл проверку, чёрным перманентным водостойким маркером пишем на нём заглавные буквы «ОК» («Всё хорошо») и укладываем на стеллаж для годных прутков. На прутках, не прошедших контроль, пишем заглавную букву «Б» («Брак») и кладём на стеллаж для прутков, не годных для АПТ. Далее проводим оценку возможности применения этих прутков в других токарных станках предприятия, не относящихся к категории АПТ и не являющихся такими же чувствительными к заготовкам, как АПТ. Если такое применение возможно, разносим прутки к соответствующим станкам. Остальные прутки переходят в категорию невосстановимого брака.

 

Для проведения указанных выше работ было организовано рабочее место входного контроля прутков (рис. 7), состоящее из сдвоенных рабочих столов для создания рабочей плоскости длиной 3 метра, двух стеллажей (слева и справа) для размещения годных и негодных прутков и системы освещения для облегчения визуального выявления дефектов. Был разработан паспорт рабочего места и заведены журнал входного контроля прутков для фиксации результатов контроля и журнал хранения прутков (для отслеживания полученных/выданных в производство/забракованных прутков).

 

Рис. 7. Рабочее место входного контроля прутков 

 

 

Эпилог

 

…К16 проснулся и почувствовал, как оператор загружает в его барфидер новый пруток. Он тяжко вздохнул, размял свои застоявшиеся приводы и шестерёнки, с ужасом думая о том, что ему предстоит пережить очередной день мучений, и снова принялся за работу. Он ещё не знал, что с этого момента благодаря ровным откалиброванным пруткам начнётся новый этап его жизни: без отказов, без перебоев и без этих так ненавистных ему вибраций.

 

Источник журнал "РИТМ машиностроения" № 4-2025