Технологические параметры процесса раскатывания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Процессы поверхностного пластического деформирования (ППД), обеспечивают высокую точность размеров и чистоту поверхности, обладают рядом преимуществ перед различными методами абразивной обработки. Они значительно повышают твердость поверхностного слоя металла, создают в нем благоприятные напряжения сжатия и текстуру, при этом отсутствует шаржирование поверхности абразивными зернами [1,2].

Современная сельскохозяйственная и строительная техника оснащена большим количеством гидравлических цилиндров. Одной из главных деталей в них является корпус. цилиндр станок роликовый головка

Для определения значимости факторов и их оптимального интервала исследования были проведены поисковые однофакторные эксперименты, в которых изучалось влияние режимов на получаемую шероховатость поверхности Ra, микротвердость поверхности Н₅₀ и изменение размера отверстия.

В результате проведенных экспериментов было установлено, что наилучшие показатели качества получаются в выбранных интервалах технологических параметров, таблица 1.

В связи с тем, что при эксплуатации гидроцилиндров износ корпуса практически отсутствует, наиболее важным параметром является шероховатость поверхности, которая влияет на износ манжеты. Поэтому в качестве параметра оптимизации принята величина R_а .

На основании поисковых экспериментов и технической характеристики станка 1К62 для дальнейших исследований были приняты следующие значения параметров технологического процесса:

- натяг 0,1, 0,15 и 0,2 мм;

- подача 0,52, 0,64 ( самоподача) и 0,78 мм\об;

- скорость раскатывания 50, 75 и 100 м\мин;

- число проходов-1.

При рассмотрении факторов влияющих на изменение шероховатости поверхности, учитывали их влияние попарно, на параметр оптимизации

Анализ непрерывных, симметричных планов второго порядка показал, что максимальное значение определителя информационной матрицы достигается в том случае, когда моменты плана соответственно равны [3,4].

Для этого использовали симметричный композиционный план типа B_k (звездные точки которого равны 1). Изучали влияние трех факторов и фиксировали их значения на оптимальных уровнях.

Изменение параметров технологического процесса проводилось по разработанному плану случайных чисел и паспортным данным токарно-винторезного станка1К62. Величину шероховатости определяли цеховым профилометром- профилографом «Абрис- ПМ7».

Планирование второго порядка заканчивается отысканием адекватного квадратичного уравнения типа [1, 2]

(1)

Часть членов, признанных статистически незначимыми, может в этом уравнении отсутствовать. Наша задача проанализировать полученную модель, т. е. определить характер изменения отклика в изучаемой области в зависимости от влияния факторов. В нашем случае результатом математической обработки экспериментальных исследований, является уравнение регрессии второго порядка в кодированном виде

У = 0,278 - 0,038x₁ - 0,05x₂ - 0,006x₃ - 0,007x₁x₂-0,0025x₁x₃ +0,0125 x₂ x₃ + +0,0425+0,1627-0,075 (2)

Для удобства изучения влияния факторов на параметр оптимизации представим уравнение (2) в каноническом виде.

Y_s=0,278+0,0425+0,1627-0,0752 (3)

, (4)

Для этого продифференцировали уравнение по каждой из переменных, приравняли производные к нулю, получили систему линейных уравнений, состоящую из трех уравнений.

Решением системы линейных уравнений являются новые координаты центра поверхности отклика х₁ = 0,46, х₂ = 0,16, х₃ = -0,03 или в натуральном виде середины интервалов варьирования факторов, т.е. их оптимальные значения: величина натяга Х₁₀=0,17 мм, подача Х₂₀=0,66 м/об, скорость резания Х₃₀=74,1 м/мин.

Подставили в исходное уравнение (2) значения х₁, х₂, х₃, и определили значение параметра оптимизации в центре поверхности отклика, при этом получили его величину, Y_s= 0,28 мкм, и угол поворота осей = 1,5°.

Удобство формы (4) для анализа и оптимизации определяется тем, что все Х в квадратах а, следовательно, и изменение значений отклика зависят только от знака коэффициента и не зависит от направления движения по оси х от центра s. В частности, отклик (критерий оптимизации) будет возрастать всегда, когда изменяется Х, имеющий при себе коэффициент В_i > 0 и уменьшаться, когда у Х стоит коэффициент В_i < 0.

В нашем случае при изучении влияния факторов Х1 и Х2 на критерий оптимизации, каноническое уравнение регрессии имеет вид,

Y - 0,27 = 0,042+0,16, (5)

Поверхность отклика является эллиптическим параболоидом. Оба коэффициента В₁₁ и В₂₂ имеют одинаковые знаки. Центр эллипсов является минимумом, т.к. коэффициенты положительные и эллипсы вытянуты по оси х2.

В этом случае величина фактора х1 принятого интервала варьирования фактора сместится на 0,46 шага варьирования от центра плана и составит в натуральном виде 0,17 мм, а фактор х2 на 0,16 или 0,66 мм/об, при этом Y_s=0,28 мкм., угол поворота осей координат от начального положения составляет б=1,7є.

Анализируя поверхность отклика можно сказать, что при изменении величины натяга вправо и влево от центра поверхности отклика, приводит к увеличению высоты шероховатости поверхности (0,27-0,47 мкм, что составляет 42,5%) на большую величину, чем при изменении подачи (0,41-0,47мкм - 12,7%). Следовательно, натяг (х1) оказывает наибольшее влияние на образование шероховатости поверхности чем величина подачи (х2).

Для исследования влияния факторов Х1 и Х3 на критерий оптимизации, выполнили аналогичные преобразования получили уравнение регрессии (6) и поверхность зависимости отклика при этом х1 = 0,44; х3= - 0,04; Y_s= 0,28 мкм; а гол поворота осей б= - 0,6є.

Y - 0,28 = 0,04- 0,075 (5)

В этом случае коэффициенты В₁₁ и В₃₃ имеют разные знаки. Гиперболы вытянуты по оси В₁₁, которой соответствует меньшее по абсолютной величине значение коэффициента в каноническом уравнении. В этом случае значение отклика увеличивается от центра фигуры по этой оси и уменьшается - по оси коэффициента В₃₃. Центр поверхности отклика называется седлом или минимаксом, поверхность отклика - гиперболическим параболоидом.

Анализ поверхности дает наглядное представление о том, что при изменении величины натяга вправо и влево от центра поверхности отклика, приводит к увеличению высоты шероховатости поверхности (0,15-0,25 мкм, что составляет 40%) на большую величину, чем при изменении скорости резания (0,25-0,33 мкм - 24,2%). Следовательно натяг (х1) оказывает наибольшее влияние на образование шероховатости поверхности чем скорость резания (х3).

Изучение влияния скорости резания и подачи на критерий оптимизации проведен аналогично, получили уравнение регрессии (6) и поверхность отклика рисунок 4, центр интервалов варьирования факторов сместился, получили в кодированном виде х2=0,15; х3=-0,02; Y_s=0,28, угол поворота осей координат б=-0,6, коэффициенты регрессии В₂₂ = 0,16 и В ₃₃ = -0,07.

Y - 0,28 = 0,16- 0,075, (6)

В этом случае скорость резания оказывает наибольшее влияние на образование высоты неровностей профиля, чем подача.

Каноническое преобразование экспериментальной модели полученной применением симметричного композиционного плана типа В_к [3, 4] показало, что середины интервалов варьирования исследуемых факторов имеют новые значения в кодированном виде х₁ =0,46, х₂ = 0,16, х₃ = - 0,075, при этом высота неровности поверхности по Ra = 0.28 мкм. В натуральном виде величины параметров оптимизации следующие:

- оптимальный натяг i = 0,17 мм;

- оптимальная подача S = 0,66 м/об;

- оптимальная скорость резания V = 74,1 м/мин.

На основании проведенных экспериментов можно сделать следующие выводы:

1) Наибольшее влияние на шероховатость поверхности в исследуемом диапазоне имеет величина натяга

2) Для получения наилучшей шероховатости целесообразно работать с самоподачей роликовой раскатки

3) Скорость раскатывания на шероховатость поверхности оказывает наименьшее влияние.

Литература

1. Одинцов, Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник. [Текст] / Л. Г. Одинцов - М.: Машиностроение, 1987. - 328 с.

2. Папшев, Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием [Текст] / Д.Д. Папшев - М.: Машиностроение, 1978. - 152 с.

3. Адлер, В.А. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий [Текст] / В.А. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. - М.: Наука, 1971. - 221 с.

4. Цыбулевский, В.В. Оптимизация параметров и режимов работы машин методами планирования эксперимента [Текст] / Г.Г. Маслов, О.Н. Дидманидзе, В.В. Цыбулевский. - М.: ООО УМЦ «Триада», 2007. - 291 с.

Размещено на Allbest.ru