CC BY
12
УДК 621. 787
В.В. Марфицын, В.Ф. Губанов
Курганский государственный университет
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ФИНИШНЫХ ОПЕРАЦИЙ НОВЫМ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫМ МАТЕРИАЛОМ
Аннотация
В данной статье определены оптимальные параметры процесса финишной обработки новым инструментальным материалом - термоупрочненной сталью.
Ключевые слова: оптимальные параметры, финишная обработка, термоупрочненная сталь.
V.V. Marfitsyn, V.F. Gubanov Kurgan State University
DEFINED OPTIMUM PARAMETERS FINISHING OPERATIONS BYA NEW TOOL MATERIAL
Annotation
In this article has been defined optimum parameters of process of finishing processing by a new tool material - the thermo strengthened steel.
Key words: optimum parameters, finishing operation, thermo-strengthened steel.
Термоупрочненные стали, получаемые электроконтактной химико-термической обработкой [1, 2], являются современным инструментальным материалом (рис. 1).
Рис. 1. Выглаживатели и обрабатываемые материалы
Эффективное применение материала в процессе выглаживания требует определения оптимальных параметров процесса.
Для реализации многофакторной регрессионной
модели , = { (Ъ, Б, п) процесса выглаживания, отражающей количественные связи между натягом (И), подачей (Б), числом оборотов шпинделя (п) и параметрами
качества поверхностного слоя (Яа) и (), был спланирован и поставлен эксперимент Полный факторный эксперимент был реализован для сглаживающего и сглажива-юще-упрочняющего режимов выглаживания.
В качестве обрабатываемых материалов рассматривались конструкционные материалы с твердостью менее 180 НВ, радиус выглаживателя Р= 6,5 мм.
Для сглаживающего режима факторы, уровни и интервалы варьирования факторов приведены в табл.1.
Таблица 1
Уровни и интервалы варьирования факторов
Уровень Факторы
фактора Натяг hs, мкм Подача S, мм/об Число оборотов n, мин-1
Кодированное обозначение Х1 Х2 Хз
Верхний (+) 25 0, 100 650
Шаг варьирования 7 0, 030 160
Нулевой (0) 17, 5 0,075 400
Нижний (-) 10 0, 050 150
Получено следующее уравнение регрессии:
^ = -0,876 - 0,169-Xj +0,158-x2 +
+0,0325 ■ x3 + 0,041 ■ xt ■ x2.
(1)
Переход от кодированных (хр х2, х,) к натуральным (Ь, Б, п) осуществляется в соответствии с условиями эксперимента по формуле:
x = 2 ' (log xi - logX,B
' logxiB - logxiH '
где x. - натуральное значение;
(2)
ней соответственно.
Уравнение (1) с учетом отношения (2) можно представить следующим выражением:
Ra =0169-
n
0,102
■ hq
„0,57
где q - коэффициент, зависящий от подачи. Для сглаживающе-упрочняющего режима подача (Б) и число оборотов (п) варьировались в тех же пределах, что при сглаживающем режиме. Натяг (Ьз) изменялся от 40 мкм до 100 мкм.
Уравнение для определения среднего арифметического отклонения профиля поверхности (Яа) имеет вид:
И3 • п01 Яа = 0,0029 3
s0,27
Уравнение для определения микротвердости поверхностного слоя имеет вид:
H„ = 8138
м
s
u 0,0095
Щ • n
где и - коэффициент, зависящий от величины подачи. Аналогичные исследования были проведены для обработанных выглаживанием материалов с твердостью 180-220 НВ и 220-250 НВ.
Таким образом, математическая обработка экспериментальных данных позволила получить следующие зависимости, описывающие сглаживающий и сглажива-юще-упрочняющий режимы материалов различной твердости:
xB, xH- натуральные значения верхних и нижних уров-
134
ВЕСТНИК КГУ, 2010. №1
hq • nu Ra = k-3-
(3)
где к - коэффициент;
и, с[, т - показатели степени, зависящие от твердости обрабатываемого материала.
H „ = k-
" h3 ■ nu
(4)
Учитывая, что при настройке станка на соответствующий режим выглаживания требуется установка соответствующего значения заданного натяга, преобразуем зависимости (3) и (4):
= R£lSm |q
h3 =
k • nu
k ■ sm
V Hm • n у
Выполненные контрольные эксперименты позволяют говорить о высокой точности полученных зависимостей.
Список литературы
1. Губанов В.Ф., Марфицын В.В., Орлов В.Н. и др. Управление
качеством поверхности при финишной обработке деталей выглаживанием: Учеб. пособие. - Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2007. - 84 с.
2. Гуревич Ю.Г., Марфицын В.В. Упрочнение поверхности стальных
деталей электроконтактной химико-термической обработкой // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2009. - №2. - С. 46-54.
УДК 621.9.014: 621.833.1
С.И. Тахман, Д.С. Евтодьев
Курганский государственный университет
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБОБЩАЮЩИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ДЛЯ СИЛОВЫХ РАСЧЁТОВ ПРИ ЗУБОДОЛБЛЕНИИ
Аннотация
В статье предложен способ получения математических зависимостей для определения обобщающих коэффициентов, необходимых для расчёта технологических составляющих силы резания.
Ключевые слова: обобщающие коэффициенты, составляющие силы резания, зубодолбление.
S.I. Takhman, D.S. Evtodiev Kurgan State University
MATHEMATICAL MODELING THE GENERALIZED COEFFICIENTS FOR POWER CALCULATIONS AT GEAR SHAPING
Annotation
The method of obtaining equations for finding the
generalized coefficients needed to calculate the components of cutting force is offered in the article.
Keywords: generalized coefficients, components of cutting force, gear shaping.
В настоящее время знание сил резания необходимо при решении многих технологических и конструкторских задач для определения необходимой мощности привода станка, прочностных расчётов при проектировании инструмента и отдельных деталей станка, определения точности обработки, расчёта режимов резания, применения адаптивных систем управления станком.
При решении этих задач необходимо знать не только общую силу резания, но и необходимые в каждом случае значения её технологических составляющих.
В процессе развития науки о резании металлов появилась возможность расчёта технологических составляющих силы резания по теоретическим формулам. При расчёте по этим формулам действующая сила в интересующем направлении определяется суммой сил, действующих в этом направлении на передней и задних поверхностях инструмента [1]. Для определения этих сил по отдельности необходимо знать как значения площадей сечений срезаемых слоёв, так и размеры активных (рабочих) длин режущих кромок инструмента в каждый момент обработки. При зубодолблении дополнительную сложность вносит закономерное изменение положения зуба долбяка на линии зацепления в процессе огибания зуба нарезаемого колеса, влияющее на линейные и угловые параметры положения площадей сечений среза и активных длин режущих кромок.
Для их определения разработана методика графического нарезания впадин обрабатываемых колёс [2]. Она позволила определять значения площадей срезаемых слоёв и рабочих длин на режущих кромках зуба используемого долбяка на каждом из угловых положений. Для получения требуемых зависимостей было проведено графическое нарезание зацепления колеса с модулем т=4мм и zк=25 с долбяком zд=25 при круговой подаче Бкр=0,4мм/дв.ход. В процессе нарезания на каждом из угловых положений фиксировались данные, необходимые для расчета.
При этом недостаток проявился в том, что при изменении одного из параметров обработки (модуля зацепления т, числа зубьев долбяка zд или нарезаемого колеса zк) оказалось необходимым заново проводить весьма трудоёмкое графическое нарезание. Но так как при разработке методики все расчеты проведены для конкретных условий, а расчетные зависимости должны быть применимы для любых условий зубодолбления, то этой операции можно избежать, если в параметрах расчётных моделей учесть масштабный фактор зубчатых колёс - модуль зацепления. В этом случае в расчётных силовых зависимостях перед требуемым модулем зацепления должны появиться сомножители, представляющие собой обобщающие коэффициенты как по площади, так и по длине, соотнесенные с модулем.
Математические модели, описывающие распределения таких коэффициентов по угловому положению зуба долбяка в процессе обработки впадины, позволят рассчитывать значения всех требуемых характеристик срезаемых слоёв на режущих кромках инструмента (площадей срезаемых слоёв и активных длин режущих кромок). Затем с учетом удельных сил резания при заданной паре обрабатываемого и инструментального материалов могут быть определены и требуемые технологические составляющие силы резания.
В табл.1 представлены формулы для распределе-
m
s
m
1
u
СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 5
135
