CC BY
10
Технические науки — от теории к практике _№ 2 (50), 2016г
Список литературы:
1. Кулыгин В.Л., Кулыгина И.А Основы технологии машиностроения: учебное пособие для студентов вузов / - М.: «Издательский Дом «Бастед». 2011. - 168 с.
2. Марголит Р.Б Способ выверки массивных заготовок на позиции обработки. // Патент на изобретение № 2212325, заявка 28.05.01, зарегистрировано 20.10.2003.
3. Маталин А.А. Технология машиностроения: Учебник. 3-е изд., стер. -СПб.: Издательство «Лань». 2010 - 512 с.
4. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. С. 74. Т 1 / Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова. -5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение. 1, 2001, 912 с, ил.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ МИКРОПРОФИЛЯ ПОВЕРХНОСТИ
Жуков Евгений Михайлович
канд. техн. наук, доц. кафедры технологии машиностроения Белгородского государственного технологического университета
им. В.Г. Шухова, РФ, г. Белгород E-mail: _ ionyj@jntbel.ru
Михарев Руслан Юрьевич
студент кафедры технологии машиностроения Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова,
РФ, г. Белгород E-mail: mikharev.ruslan@yandex.ru
Технические науки — от теории к практике № 2 (50), 2016г_
MODELING OF FORMING MICROMETRIC SURFACE PROFILE
Evgeny Zhukov
candidate of Technical Sciences, associate professor of technology of mechanical engineering of the Belgorod State Technological University
named after V. G. Shukhov, Russia, Belgorod
Ruslan Miharev
student of technology of mechanical engineering of the Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov,
Russia, Belgorod
Исследования выполнены в рамках гранта Проект ПСР № 2011-ПР-146 договор № А-28/15 от 14.04.2015 г.
АННОТАЦИЯ
В статье рассмотрены вопросы моделирования процесса образования микропрофиля поверхности, получаемой фрезерованием с использованием средств вычислительной техники для регистрации и анализа сигнала измерительных приборов и регистрирующей аппаратуры. Анализ величины микропрофиля поверхности ведется по результатам бесконтактного метода измерения и оценки шага микронеровностей, позволяющим выполнить оперативную диагностику состояния поверхности или произвести её адекватную оценку. Достоверность математической модели подтверждена эмпирическими результатами обработки никелевого сплава в соответствии с рекомендациями производителя инструмента, и матрицей планирования дробно-факторного эксперимента, измерение шероховатости выполнялось с использование профилографа-профилометра «Абрис-7ПМ».
ABSTRACT
In article questions the simulation of the formation of microprofile surface obtained by milling with the use of computer equipment for recording and analyzing signal measurement instruments and recording equipment. Analysis values microprofile surface conducted on the results of a non-contact method of measurement and evaluation steps microroughnesses, allowing to perform an immediate diagnosis condition of the surface or produce it adequate assessment. The reliability of the mathematical model is confirmed by the empirical results of the processing of the nickel alloy according to the instrument manufacturer's
Технические науки — от теории к практике _№ 2 (50), 2016г
recommendations, and the planning matrix fractional factorial experiment, the roughness measurement is performed using a profiler "Abris-7PM".
Ключевые слова: структура; активный контроль; программа; математическое моделирование; контроль качества; бесконтактные измерения.
Keywords: structure; active control; program; math modeling; quality control; contactless measurement.
Поиск эмпирических зависимостей при оценке микропрофиля поверхности, получаемой фрезерованием, всегда связан с выполнением ряда экспериментов, требующих материальных и временных затрат [1], хотя при этом имеется возможность использования средств вычислительной техники для регистрации и анализа сигнала [2]. Появление аппаратных и программных средств для оценки шага микронеровностей [3] позволяет выполнить оперативную диагностику состояния поверхности или произвести её адекватную оценку. Регистрация мощности, затрачиваемой на снятие припуска, позволяет оценить технологические режимы фрезерования [4]. Всё это позволяет произвести сравнение полученных результатов экспериментов с моделью, которая позволит в дальнейшем не прибегать к экспериментам на оборудовании, а теоретически оценивать шероховатость.
В работе [5] проведен анализ образования микропрофиля поверхности. При выполнении следующих условий: обработка плоской поверхности заготовки сферической фрезой, высота гребешка может быть найдена:
Выражение (1) действительно без учета важных условий -свойств материала и условий обработки: таких как сил резания, которые вызываю деформацию гребешка микропрофиля поверхности, оцениваемую с помощью программного обеспечения, в нашем случае ЕЬСиТ, на основе метода конечных элементов.
Для верификации математической модели была проведена экспериментальная обработка никелевого сплава в соответствии с рекомендациями производителя инструмента, и матрицей планиро-
(1)
Технические науки — от теории к практике № 2 (50), 2016г_
вания дробно-факторного эксперимента, расчёты выполнены с использованием двумерной модели.
Силу, вызывающую деформацию получаемого профиля микронеровностей можно определить:
Р = 0,35...0,4(35/(1+М5) • 5<1+0"72) • 2жКз / (2(К2 - (К -1)2) )°Д4}, кН (2)
Результаты анализа деформации поверхности представлены на рис. 1
Расчет теоретической высоты гребешка микропрофиля поверхности произведём по формуле:
Н = К-Л/К2 - (у)2 , мм
(3)
Для проверки математической модели по бесконтактной оценке шага микронеровностей требуется выполнить обработку заготовки из никелевого сплава в соответствии с рекомендуемыми производителем режущего инструмента режимами обработки, затем выполнить оценку шага микронеровностей.
Рисунок 1. Анализ деформаций поверхностей получаемой детали
Технические науки — от теории к практике _№ 2 (50), 2016г
В качестве образца использовалась заготовка диаметром 100 мм и высотой 60 мм (рис. 2), на предварительно фрезерованной площадке (лыске) производилось фрезерование от края болванки, длина паза в каждом опыте составляла приблизительно 15 мм. Все полученные поверхности были пронумерованы путём клеймения пазов поверхности заготовки. Материалом заготовки является жаропрочный никелевый сплав ЖС6Н-ВИ, сплав, содержащий до 75 % никеля, именно этот сплав в современном производстве наиболее часто используется для изготовления формообразующих деталей для получения изделий из стекла. Большое содержание никеля в сплаве позволяет оценить его влияние на чистоту обрабатываемой поверхности.
Рисунок 2. Обработанная заготовка для проведения эксперимента
В качестве инструмента для обработки была назначена концевая сферическая цельная твёрдосплавная фреза диаметром 12 мм, фреза имеет четыре зуба с углом винтовой канавки 12°.
Измерение шероховатости выполнялось с использование прибора профилографа-профилометра «Абрис-7ПМ» на кафедре технологии машиностроения БГТУ им. В.Г. Шухова.
На следующем этапе выполнялось фотографирование поверхности цифровым микроскопом с х50 и х200 кратным увеличением [6].
Обработка поверхности заготовки производилась в соответствии со следующими технологическими условия: диапазон скоростей резания от 15 до 35 м/мин, подач - 0,03 мм/зуб, глубина резания -от 0,19 до 0,55 мм. Эти параметры были назначены в соответствии с рекомендациями производителя инструмента.
(1Г\ СибАК
Технические науки — от теории к практике ^^ №2 (50), 2016г_www.sibac.info
Согласно результатам эксперимента обработка заготовки из жаропрочного сплава твёрдосплавной концевой саерической арезой выполняется с получением шероховатости поверхности менее 1 мкм. Для приемлемой вероятности определения шероховатости требуется предварительно найти коэффициент преобразования, отображающий соотношение шага микронеровностей к параметру Яа. Эта задача может быть выполнена при анализе результатов замеров полученной шероховатости Яа и шага микронеровностей на измеренной поверхности Бш, полученных по результатам экспериментальной обработки образца из жаропрочного сплава.
Коэффициент коррекции, полученный по результатам моделирования измерения высоты гребешка микронеровности нельзя использовать в качестве коэффициента перевода, так как он не полностью отражает влияние параметров технологического процесса и свойств материала заготовки, условий обработки на высоту микронеровностей получаемой поверхности. Требуется дополнительный анализ результатов измерений экспериментально обработанной поверхности, так как по результатам опытной обработки, с помощью проаилометра-проаилограаа произведены измерения всех полученных поверхностей. Согласно полученным данным коэффициент преобразования изменяется в широком диапазоне от 1,04 до 4,1110-6, при этом отклонение от среднего значения составляет в верхнюю сторону 59,4 % в нижнюю - 66,7 %, что в принципе не приемлемо для использования в качестве коэффициента преобразования найденного коэффициента преобразования. Для более точного определения коэффициента преобразования требуется проведение дополнительных экспериментов для последующей статистической обработки их результатов, а также проведения нескольких замеров одного и того же участка поверхности.
Известная величина коэффициента преобразования упрощает как программную, так и аппаратную реализацию приборов для определения шероховатости поверхности по величине шага, таких как описаны в работах [7; 8].
Список литературы:
1. Чепчуров М.С. Определение шага микропрофиля поверхности, полученной механической обработкой / М.С. Чепчуров, О.В. Егунов, С.Ю. Косулин, А.Г. Схиртладзе // Ремонт, восстановление, модернизация. - 2011. - № 3. -С. 40-42.
2. Чепчуров М.С. Использование АЦП для регистрации и обработки аналогового сигнала в ПК / М.С. Чепчуров // Ремонт, восстановление, модернизация. - 2008. - № 6. - С. 31-34.
Технические науки — от теории к практике _№ 2 (50), 2016г
3. Чепчуров М.С. Бесконтактный способ контроля шероховатости поверхности деталей пресс-форм и его реализация / М.С. Чепчуров, Ю.А. Афанаскова // Технология машиностроения. - 2009. - № 11. - С. 15.
4. Чепчуров М.С. Контроль и регистрация основных параметров резания при обработке крупногабаритных деталей / М.С. Чепчуров //Технология машиностроения. - 2008. - № 3. - С. 11-12.
5. Чепчуров М.С. Обеспечение требуемой шероховатости при высокопроизводительной обработке никелевых жаропрочных сплавов / М.С. Чепчуров, А.Д. Короп, С.В. Старостин // Ремонт, восстановление, модернизация. - 2010. - № 9. - С. 23-25.
6. Чепчуров М.С. Контроль и регистрация параметров механической обработки крупногабаритных деталей: монография / М.С. Чепчуров -Белгород: Изд-во Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2008. - 232 с.
7. Чепчуров М.С. Обработка отверстий в жаропрочных сплавах с контролем шероховатости поверхности / М.С. Чепчуров, И.А. Горбачев, А.Н. Феофанов // Технология машиностроения. -2014. - № 8. - С. 13-17.
8. Челядинов Д.В. Реализация прибора подсистемы контроля шероховатости в АСУ контроля параметров технологического процесса механической обработки отверстий малого диаметра / Д.В. Челядинов, М.С. Чепчуров // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. - 2007, Т. 12. - № 1. - С. 102-104.
