Стремление управлять качеством изделий на стадии проектирования технологических процессов механической обработки деталей выдвигает требования моделирования процесса формирования параметров качества, в т. ч. шероховатости и волнистости. Наибольшую актуальность приобретает прогнозирование параметров качества на финишных операциях, поскольку в этом случае технологические дефекты в дальнейшем исправить нельзя. Обработка на токарных станках часто является финишной операцией, поскольку высокая точность современных станков с ЧПУ, высокая стойкость режущего инструмента, выбор оптимальных режимов резания обеспечивают точение практически без наростообразования, прижогов и вибраций.
Управлять параметрами качества можно как на стадии проектирования технологии при технологической подготовке производства, так и при непосредственном управлении технологическими процессами и операциями. Анализ и оптимизация вариантов технологии на стадии ее проектирования предпочтительнее, поскольку при этом сокращаются сроки выбора оптимального варианта, снижаются затраты на подготовку производства новых изделий и упрощаются технические средства, непосредственно управляющие металлорежущим оборудованием. Для прогнозирования на стадии подготовки производства и автоматического управления параметрами качества в процессе обработки необходимо построение математической модели формирования параметров качества при обработке деталей.
На геометрическую точность и микрорельеф поверхности детали при механической обработке оказывает влияние большое число параметров и факторов: скорость резания V; глубина резания t; подача S; геометрия и степень притупления инструмента; жесткость детали и технологической системы; состояние оборудования и степень его износа; точность приборов и методов измерения параметров точности, шероховатости и волнистости. Каждый из перечисленных параметров в процессе обработки может меняться, причем его величина колеблется около какого‑то среднего значения, т. е. имеет место сочетание систематических и случайных факторов. Эти факторы влияют на точность и образующийся при механической обработке микрорельеф поверхности в различной мере. Исследования показывают [1, 2], что уровень влияния отдельных факторов невелик и практически не контролируется современными измерительными приборами. Анализ значимости технологических и конструктивных факторов позволяет при построении формализованной модели управления процессом установить уровень их влияния на точность и микрорельеф и минимизировать модель. К числу факторов, оказывающих доминирующее влияние на формирование рассматриваемых параметров при механической обработке, отнесены [1, 2] режимы резания, жесткость детали, характеристика инструмента и параметры его износа, физико-механические свойства обрабатываемого материала.