Станок, инструмент, заготовка образуют производственную систему, цель работы которой – произвести изделие, отвечающее по своим качествам требованиям рынка.
       Каждая компонента этой системы находится во взаимодействии с другими и должна обеспечивать высокую надежность технологического процесса, гарантировать такие параметры, которые удовлетворяют техническим требованиям на готовое изделие. Это особенно актуально для гибких автоматизированных производств (ГАП ), функционирование которых невозможно без существенного повышения надежности сложного прецизионного оборудования, оснащенного высококачественным режущим инструментом. Если раньше, говоря о высокоточном режущем инструменте, всегда имели в виду зуборезный инструмент и протяжки, то теперь и к «обычному» инструменту- резцам, сверлам, фрезам – в автоматизированном производстве предъявляются требования микронной точности и высочайшего качества режущей части.
       В настоящее время станкостроительное и инструментальное производство находится на принципиально новом этапе своего развития, когда в единый комплекс объединены металлорежущие станки, ЭВМ-системы управления, точнейший дорогостоящий инструмент, транспортные, контрольно-измерительные и диагностические устройства. Сам станок превратился в сложный автоматизированный агрегат с широкими возможностями для осуществления различных технологических операций, с применением большого числа разнообразных инструментов и управлением от ЭВМ.
       Чем выше точность выпускаемых изделий, тем сложнее технологическое оборудование, тем труднее становится задача обеспечения высокого качества и надежности самого оборудования и инструмента, при этом параметры надежности, качества, точности для оборудования и инструмента должны повышаться быстрее, чем повышаются аналогичные требования для самих изделий.
       Необходимый уровень качества станка и инструмента определяется , в первую очередь, требованиями к точности обрабатываемых деталей (точность формы, размеров, взаимного расположения обрабатываемых поверхностей, а также шероховатость и волнистость).
       Для установления соответствия между оборудованием и выпускаемым изделием необходима определенная информация. Получение этой информации зависит от времени ее сбора и организации работ, поэтому она делится на три вида:
       - Разработка новых образцов и конструкций станков и инструментов требует информации о параметрах функционирования и надежности существующих, а так же опытных образцах изделий.
       - Производство станков и инструментов требует информации о соответствии выпускаемых изделий установленным требованиям.
       - В ходе эксплуатации станков и инструментов требуется текущая информация, необходимая для оценки текущих параметров качества обрабатываемых изделий .
       Процесс получения информации необходимой для разработки новых образцов станков и инструментов называется исследованием станков и инструментов (СИ).
       Процесс получения информации, необходимой для оценки качества выпускаемых станков и инструментов называется испытанием СИ.
       Процесс получения текущей информации о работе станков и инструментов, необходимой для оценки соответствия их текущего состояния требованиям выпуска качественных изделий, называется диагностикой состояния СИ.
       Понятно, что результаты испытаний и диагностики СИ также могут и должны использоваться при разработке новых образцов станков и инструментов, и в этом смысле результаты испытаний и диагностики являются элементами исследования станков. Граница между исследованием, испытанием и диагностикой достаточно условна и проходит лишь в сфере времени и организации получения информации. Зачастую устройства, используемые для испытаний станков , остаются в станке и при его эксплуатации служат первичным источником получения диагностической информации.
       Содержание данных, методы ее получения и обработки при исследовании, испытании и диагностике станков и инструментов составляет содержание настоящего курса. Данная дисциплина находится на стыке следующих направлений: «Проектирование станков», «Проектирование инструмента», «Математическая статистика и экспериментальный анализ» и «Информатика». Это предоставляет большие возможности по использованию разнообразных методов, позволяющих адек-ватно оценить содержание данных полученных при исследовании, диагностике и испытании оборудования.
       Основой мировоззрения данного курса является следующее положение, ко-торое необходимо твердо знать: станок , инструмент и заготовка являются элементами единой технологической системы. Станок до тех пор будет дорогой , точно изготовленной и оснащенной «умной » электроникой грудой металла, пока на него не установят заготовку и инструмент и не начнется процесс резания. Инструмент остается точной и дорогостоящей «игрушкой», пока он не установлен на станок и не начал резать металл заготовки. Отсюда следует, что работа станка и инструмента неразрывно связана и воспринимать их нужно как компоненты единой системы вместе с обрабатываемой заготовкой. Раздельное их рассмотрение обусловлено таким методом изучения явлений, как анализ, когда разбиение целого на части и их подробное изучение есть временная процедура, направленная на получение более углубленного представления о взаимодействии частей целого, т.е. синтеза или системного подхода.
       Здесь уместно сказать о мировоззрении отдельно конструктора и отдельно технолога. С точки зрения технолога, основная задача которого получить на практике изделие, соответствующее требованиям чертежа, станок – это нечто данное, неизменное, и можно привести целые тома исследований, где результат завязан только на параметры техпроцесса и качество заготовки. С точки зрения конструктора-станкостроителя технологический процесс и металлорежущий инструмент также нечто данное, неизменное и можно привести тома исследований, где качество изделия, обработанного на станке, завязывалось только на параметры самого станка.
       Мы же должны четко понимать: то, что требуется как результат механической обработки, то есть изделие или полуфабрикат с заданными шероховатостью, допусками на отклонение геометрических размеров и формы, проявляется только как результат процесса резания, в котором «на равных» участвует станок, приспособление, инструмент и деталь, т.е. система СПИД. Это необходимо помнить и учитывать и при разработке нового оборудования и при эксплуатации уже существующего.
       Какая же информация нас будет интересовать конкретно при изучении каждого элемента технологической системы? Рассмотрим два основных компонента технологической системы: станок и инструмент.
       Необходимый уровень качества станка определяется, в первую очередь, требованием к точности обрабатываемых изделий, а сохранение точностных показателей станка во времени определяет его параметрическую (технологическую) надежность.
       Точность станка непосредственно связана с другим основным показателем- производительностью. Оба этих основных показателя взаимосвязаны, хотя если при изготовлении изделий можно допустить снижение производительности ради сохранения точности, то снижение регламентированной точности ради повышения производительности недопустимо.
       При оценки качества станка основные исследования, испытания и диагностирование связаны с оценкой точности и производительности процесса обработки, при этом получаем информацию о :
       - геометрической точности;
       - кинематической точности;
       - жесткости статической;
       - жесткости динамической, т.е. виброустойчивости при определенном режу-щем инструменте и режимах резания;
       - тепловых деформациях;
       - износостойкости;
       - ресурсе;
       - параметрах, характеризующих энергетические показатели станка ( КПД станка или отдельных узлов);
       - качестве станка как элемента человеко-машинной системы (уровень шума, ремонтопригодности и т.д.).
       Качество инструмента характеризуется, в первую очередь, его основным па-раметром стойкостью на режимах, обеспечивающих при обработке на данном станке требуемую производительность и заданное качество обработки изделия. Кроме того, качество инструмента характеризуется его способностью к образованию неопасной стружки, удобству замены инструмента в целом и его режущей части (или восстановлением режущих свойств), уровнем колебаний, создаваемых в процессе резания совместно с системой СПИД и т.д.
       Указанные показатели качества не всегда могут быть получены из испытаний, исследований и диагностирования в «готовом виде». Чаще всего о них приходится судить по некоторой первичной информации, которая должна быть получена непосредственно от первичных устройств-датчиков (которые, как правило, преобразуют неэлектрические величины в электрические), оценена на достоверность и подвергнута определенной математической обработке с целью получения интересующих нас параметров. Поэтому в этом курсе определенное место займет изучение математических методов обработки и анализа эксперимента.
       Ряд параметров и методик испытаний станков и инструментов стандартизован и мы также должны будем с ними ознакомиться.