Закономерности технологического наследования

Элементы системы и связи между этими элементами достаточно полно могут быть описаны с помощью теории графов. Особенность таких графов заключается в том, что они должны быть ориентированными и ациклическими. Вершины графов представляют собой свойства объектов, а ребра характеризуют передачу - наследование - свойств. На рис. 2.2 вершина А₁ графа представляет собой совокупность свойств заготовки, а вершина А₂ - те свойства, которые создаются на определенной операции обработки заготовки. Ориентированные ребра А₁С и А₂С показывают передачу (наследование) свойства в процессе обработки. Таким образом, возникает объект С со свойствами, характерными для А₁ и А₂. Eсли процесс обработки на этом не заканчивается, применяют еще ряд операций, каждая из которых создает на обрабатываемом объекте дополнительные свойства. Такой технологический процесс представлен графом на рис. 2.3, а.

Действительно, свойства объекта С, а также те свойства, которые создает операция А₃, передаются объекту D и т. д. Объект G является готовой деталью, которая сочетает в себе свойства А₁, С, D, E, F. Ребра А₃С, A₃D, A₄E и т.д. являются непременно ориентированными, т.е. показывающими изменение свойств. Это объясняется тем, что операции А₂С, А₃D и другие оказывают воздействие на объекты, после которого изменение свойств обязательно. Ребра же А₁С, CD, DE и т.д. могут быть и не ориентированными, т.е. нельзя утверждать, что свойства А₁, С, D и пр. будут непременно перенесены в дальнейшем ходе технологического процесса.

Рис. 2.2. Граф формирования объекта

Рис. 2.3. Граф технологического Рис. 2.4. Граф технологического

наследования: а - ориентированный; наследования, показывающий

б – содержащий неориентированные влияние технологических

ребра операций

Операции технологического процесса могут ликвидировать некоторые свойства объектов и создать новые. В этом случае наследование определенных свойств представляется смешанным графом (рис. 2.3, б), у которого некоторые ребра не являются ориентированными. Свойства С, D, ... , G, создаваемые в ходе технологических операций, формируются в соответствии с особенностями проведения этих операций. Например, лезвийным инструментом можно вести обработку, применяя ту или иную охлаждающую жидкость, специальный подогрев или охлаждение заготовки и пр. Аналогично процесс шлифования может сопровождаться специально осуществляемыми колебаниями инструмента или заготовки, особыми условиями ее закрепления и др. В соответствии с этим технологическое наследование представляется графом по рис. 2.4. Здесь под индексами А₃₍₁₎; А₃₍₂₎ следует понимать те свойства объекта D, которые создаются за счет особенностей проведения технологических операций, что может обеспечивать синэргетический эффект.

Графы на рис. 2.3 и 2.4 представляют собой изображение процесса технологического наследования в самом общем виде. Например, D на рис. 2.4 характеризует все и всякие свойства объекта на данном этапе технологического процесса. Однако и такое смешение свойств иногда затрудняет представление о технологическом наследовании.

С точки зрения технологического обеспечения качества наибольший интерес представляют такие параметры заготовок деталей, как точность размеров, форма сечений, напряжения поверхностных слоев и др. Поэтому целесообразно механизм технологического наследования представлять графами в более полном виде (рис. 2.5). Здесь комплекс свойств А1 заготовки представляется ее конкретными свойствами В, С, D,..., N, каждое из которых претерпевает изменения в ходе технологического процесса. Пусть С - отклонение формы заготовки. За счет свойств С₁₍₁₎ и других особенностей С₁₍₂₎, ..., С_1(р) операции чернового точения эта погрешность превращается в С1 и т.д. В конце технологического процесса наследственное отклонение формы составит С₄. Это отклонение явится одним из параметров, определяющих качество F готовой детали. Естественно, что должны учитываться только те наследственные свойства, которые решающим образом влияют на функционирование изделия.

Рис.2.5. Развернутый граф технологического наследования

Графы, характеризующие технологическую наследственность, по своей сущности сходны с графами, именуемыми генеалогическими. Последние же показывают влияние наследственной информации, передаваемой от двух объектов к третьему, свойства которого формируются в зависимости от свойств этих двух объек­тов. В отличие от генеалогических графов, которые не могут быть замкнутыми, циклическими, графы, отражающие процесс технологического наследования, в отдельных случаях могут представляться циклами. Это возможно, в частности, в прецизионном станко­строении, когда речь идет о ремонте дорогостоящих частей станка. Соответствующий граф представлен на рис. 2.6. Граф, рассматриваемый от А до F в направлении стрелок, представляет собой процесс изготовления детали, свойства которой характеризуются значением F. Однако, когда эта деталь нуждается в ремонте, она может быть использована в качестве заготовки для изготовления новой детали, но, естественно, иных размеров. Ребро FA указывает на перенос отдельных свойств готовой детали на заготовку. Так, в частности, иногда поступают при ремонте шпинделей, работающих на подшипниках скольжения. Создание нового шпинделя из указанной заготовки будет иллюстрироваться дополнительным графом, который явится ответвлением от цикла.

Рис. 2.6. Циклический граф технологического наследования

Из рис. 2.5 видно, что графы, характеризующие технологическую наследственность, состоят из отдельных цепочек, внутри которых стрелки направлены в одну сторону. Это единство направлений символизирует течение технологического процесса и перенос свойств обрабатываемого объекта от операции к операции. Сложность технологического наследования вместе с тем состоит в том, что не всегда удается рассматривать цепочки графа обособленно.

На рис. 2.7 представлен более сложный случай наследования, когда изменение одного качества обрабатываемого объекта вызы­вает изменение другого. Если цепочка свойств С -С₁ - С₂ -С₃ характеризует, например, изменение погрешностей формы детали в процессе обработки, а цепочка D – D₁ - D₂ – D₃ - изменение напряжений, то перешеек графа указывает на взаимное влияние этих свойств. Истинную картину технологического наследования описывают аналогичные графы с большим числом перешейков. Однако такие графы являются весьма сложными и не позволяют отделить главные связи от второстепенных. Поэтому для практических целей удобнее пользоваться графами, построенными на основе упрощающих допущений.

Вместе с тем нельзя не заметить, что именно графы по рис. 2.7 показывают важнейшее свойство кибернетических систем - наличие обратной связи. Всякая система, рассматриваемая с позиций технологического наследования, содержит в себе большое число регуляторов с обратной связью. Эти регуляторы присущи системе, их работа не всегда четко может быть осознана исследователями, детально описана и тем более использована для управления свойствами обрабатываемых объектов.

Рис. 2.7. Граф, имеющий перешеек

В основе графа, показывающего технологическое наследование, лежит ориентированное ребро, условно снабженное стрелкой. Именно оно указывает на передачу свойств. Отсутствие хотя бы одного ориентированного ребра снимает вопрос о технологическом наследовании, так как вся предыстория изготовления данного объекта оказывается не связанной с дальнейшей обработкой.

Наряду с методом графов для иллюстрации явлений технологической наследственности может быть использован корреляционный анализ. Также представляют научный интерес каскадные графы, которые позволяют наилучшим образом представить механизм технологического наследования в виде системы уравнений. Это тем более оправдано, что можно использовать компьютерную обработку данных, полагая, что число параметров, участвующих в процессе технологического наследования, оказывается во многих случаях очень большим. Однако во всех случаях при выборе метода описания явлений нужно отдать предпочтение тем, которые позволяют дать количественную оценку.