CC BY
23
Технические науки — от теории к практике № 7-8 (44), 2015 г
www. sibac info
СЕКЦИЯ 3.
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЯ ВИБРАЦИОННОГО РЕЗАНИЯ
Сергиев Аркадий Петрович
профессор, д-р техн. наук, Старооскольский технологический институт им. А.А. Угарова (филиал) Национального исследовательского технологического университета «МИСиС»,
РФ, г. Старый Оскол
Владимиров Александр Андреевич
аспирант, Старооскольский технологический институт им. А.А. Угарова (филиал) Национального исследовательского технологического университета «МИСиС», РФ, г. Старый Оскол E-mail: aleksandrvodila@yandex. ru
Швачкин Евгений Геннадиевич
доцент, канд. техн. наук, Старооскольский технологический институт им. А.А. Угарова (филиал) Национального исследовательского технологического университета «МИСиС»,
РФ, г. Старый Оскол E-mail: eshvachkin@mail.ru
47
www.sibac.info
Технические науки — от теории к практике № 7-8 (44), 2015 г
DETERMINATION OF DIRECTIONS OF RESEARCH VIBRATION CUTTING
Arkady Sergiev
professor, Doctor of Technical Sciences, Stary Oskol Technological Institute behalf of A.A. Ugarov (branch) of the National Research
Technological University "MISA ", Russia, Stary Oskol
Alexander Vladimirov
postgraduate, Stary Oskol Technological Institute behalf of A.A. Ugarov (branch) of the National Research Technological University "MISA",
Russia, Stary Oskol
Eugene Shvachkin
assistant professor, Candidate of Technical Sciences, Stary Oskol Technological Institute behalf of A.A. Ugarov (branch) of the National Research Technological University "MISA",
Russia, Stary Oskol
АННОТАЦИЯ
Установлено, что доминирующими параметрами, влияющими на стойкость инструмента при точении, является скорость резания и вибрационное ускорение. На основе анализа математической модели определены основные направления дальнейших исследований с целью повышения стойкости резцов при вибрационном точении заготовок из высокомарганцовистой стали.
ABSTRACT
It is established that the dominant parameters affecting the tool life when machining is the cutting speed and vibration acceleration. Based on the analysis of the mathematical model defines the main directions for further research in order to increase tool life when turning vibration of high-manganese steel billets.
Ключевые слова: вибрационное резание; регрессионная модель; период стойкости; скорость резания; вибрационное ускорение.
Keywords: vibration cutting; regression model; period of resistance; cutting speed; vibration acceleration.
Успешное использование вибрационного резания с целью повышения периода стойкости инструмента при точении труднообрабаты-
48
Технические науки — от теории к практике № 7-8 (44), 2015 г
www. sibac info
ваемых материалов во многом зависит от оптимального соотношения технологических параметров и режимов резания. Произвольное сочетание параметров колебаний и режимов резания, сообщаемых режущему инструменту, приведет к снижению периода стойкости инструмента, ухудшению качества обработанной поверхности, интенсивному износу технологического оборудования.
В работах Е.Г. Швачкина и А.П. Сергиева [2; 1] экспериментально установлена зависимость периода стойкости резцов от амплитуды и частоты колебаний при различных режимах вибрационного точения заготовок из высокомарганцовистой стали 110Г13Л. На основании экспериментов по точкам экстремумов построены зависимости периода стойкости резцов от амплитуды и частоты колебаний для чернового и чистового вибрационного точения (рисунок 1).
Рисунок 1. Зависимость периода стойкости резцов (Т, мин) от частоты (f, Гц) и амплитуды (А, мкм) колебаний при черновом (v = 50 и 70 м/мин) и чистовом (v = 80 и 100 м/мин) вибрационном
точении
Анализ графиков на рисунок 1 показывает, что при увеличении частоты колебаний резца увеличивается его период стойкости.
На рисунке 2 построена зависимость периода стойкости резцов, оснащенных пластиной из твердого сплава Т5К10 от вибрационного ускорения для чистового точения заготовок из стали 110Г13Л со скоростями резания 80 и 100 м/мин.
49
www.sibac.info
Технические науки — от теории к практике № 7-8 (44), 2015 г
Рисунок 2. Зависимость периода стойкости резцов (Т, мин) от вибрационного ускорения (Ат2, м/с2): ♦ — скорость резания 80 м/мин; ■ — скорость резания 100 м/мин
Из графиков, изображенных на рисунке 2, очевидно, что с ростом вибрационного ускорения (Лю2) наблюдается повышение периода стойкости инструмента (Т). На основании вышеизложенного установлены доминирующие факторы и интервалы варьирования, оказывающие влияние на период стойкости инструмента Т (функция отклика Y), которые представлены в таблице 1.
Таблица 1.
Факторы и интервалы варьирования
№ п/п Факторы Уровни Интервал Т
-1 0 + 1
1 Xj_ — амплитудное значение вибрационного ускорения Лю2, м/с2 8 18 28 10
2 Х2 — скорость резания V, м/мин 80 90 100 10
Таблица 2.
Матрица полного факторного эксперимента
№ п/п Хо Xi Х2 Х1Х2 Уэксп
1 + - - + 61
2 + - + - 40
3 + + - - 68
4 + + + + 43
50
Технические науки — от теории к практике № 7-8 (44), 2015 г
www. sibac info
Матрица полного факторного эксперимента для кодированных факторов Х1 и Х2 представлена в таблице 2.
На основании матрицы полного факторного эксперимента получено уравнение регрессии:
У= 53 + 2,5Хх - 11,5Х2 - 1ХхХ2, (1)
Для оптимизации модели целесообразно выполнить «мысленные» опыты. При проведении «мысленных» опытов ограничимся линейной частью уравнения регрессии, поскольку коэффициент, характеризующий взаимодействие факторов достаточно мал и не оказывает заметного влияния на функцию отклика. Таким образом, уравнение модели приняло следующий вид:
Y = 54 + 2,5Хх - 11,5Х2. (2)
Оптимизация модели движением по градиенту по методу Бокса-Уилсона, предполагает установление величины шагов, которые зависят от величины коэффициента и интервала варьирования для каждого фактора.
На первом этапе пошаговое изменение величины кодированного фактора Xij, проводилось экстраполяцией за область адекватности уравнения, и рассчитывалось для вибрационного ускорения (X1) по формуле:
X1S =■
Пер
(3)
Исследовалось изменение величины вибрационного ускорения Х1тах от 28 до 38 м/с2 с исходным интервалом J = 2,5 м/с2 и переменным значением кодированного фактора X1i от 1,0 до 2,0.
На втором этапе движение по градиенту осуществлялось уменьшением скорости резания (фактор X2). Исследовалось изменение величины скорости резания Х2тах от 80 до 70 м/мин с исходным интервалом J = —2,5 м/мин и переменным значением кодированного фактора X2i от 1,0 до 2,0.
Суммарное воздействие пошагового изменения факторов X1 и X2 на период стойкости инструмента при проведении «мысленных» опытов представлено в сводной таблице 3 и на рисунке 3. Поскольку дальнейшее уменьшение скорости резания ниже 70 м/мин нецелесообразно для чистового резания, была проведена оптимизация
51
www.sibac.info
Технические науки — от теории к практике № 7-8 (44), 2015 г
при большей скорости резания за счет изменения фактора Х1 (вибрационного ускорения).
Таблица 3.
Значения величины функции отклика при движении по градиенту изменением факторов Xi и X2
№ шага Факторы Параметр оптимизации Y, мин
Xi Х15 м/с2 X2 Х2, м/мин
Исходный 1 28 1 80 68,0
1 1,25 30,5 1,25 77,5 71,5
2 1,5 33 1,5 75 75,0
3 1,75 35,5 1,75 72,5 78,5
4 2,0 38 2,0 70 82,0
Рисунок 3. Зависимость периода стойкости инструмента при движении по градиенту изменением факторов X1 и X2
52
Технические науки — от теории к практике № 7-8 (44), 2015 г
www. sibac. info
Вывод: Проведенные «мысленные» опыты подтвердили необходимость дальнейшего проведения экспериментов в области колебаний с частотой свыше 100 Гц с целью определения оптимальных параметров вибрационного резания, при которых возможно дальнейшее повышение периода стойкости инструмента.
Список литературы:
1. Сергиев А.П. Исследование оптимального соотношения параметров колебаний при вибрационном резании [Текст] / А.П. Сергиев, Е.Г. Швачкин // Вестник машиностроения. — 2004. — № 5. — С. 49—53.
2. Швачкин Е.Г. Повышение периода стойкости инструмента при вибрационном точении высокомарганцовистых сталей [Текст]: дис. ... канд. техн. наук: 05.03.01: защищена 21.11.03 / Швачкин Евгений Геннадиевич. — Старый Оскол, 2003. — 192 с.
ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ КАБИНЫ ПОЖАРНОГО АВТОМОБИЛЯ НА ПАРАМЕТРЫ МИКРОКЛИМАТА В НЕЙ
Соколянский Владимир Владиславович
старший научный сотрудник Научно-исследовательский институт горноспасательного дела, пожарной безопасности и гражданской защиты «Респиратор»
Украина, г. Донецк E-mail: vv sokol@mail.ru
INFLUENCE OF THERMAL PROTECTION OF THE CABIN OF THE FIRE FIGHTING VEHICLE ON MICROCLIMATE PARAMETERS IN IT
Vladimir Sokolianskii
senior research associate The “Respirator ” Scientific Research Institute of Mine-rescue Work,
Fire Safety and civil protection, Ukraine, Donetsk
53
