CC BY
14
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРА СВЕРЛЕНИЯ НА ЗНАЧЕНИЕ ЭМПИРИЧЕСКОЙ ЗАВИСИМОСТИ В ВЫСОКОУРОВНЕВОМ ЯЗЫКЕ ПРОГРАММИРОВАНИЯ PYTHON Харитонов С.С.1, Шухмина Л.А.2, Зайцева Н.А.3
1Харитонов Сергей Сергеевич - магистрант; 2Шухмина Лидия Александровна - магистрант; 3Зайцева Наталья Александровна - кандидат технических наук, доцент, кафедра «Наземные транспортно-технологические средства», Российский университет транспорта, г. Москва
Аннотация: в современных условиях в целях упрощения математических расчётов и графической визуализации физических процессов применяются различные CAD-системы. Аналогичным образом можно использовать высокоуровневые языки программирования. Целью является составить алгоритм в виде блок-схемы для определения влияния параметра сверления на значение эмпирической зависимости с помощью пакета MatPlotLib высокоуровневого языка программирования Python и построить график зависимости скорости резания при сверлении от подачи сверла. Ключевые слова: сверление, стойкость сверла, Python, MatPlotLib, подача сверла.
DETERMINATION OF THE INFLUENCE OF THE DRILLING PARAMETER ASSIGNMENT OF EMPIRICAL DEPENDENCE IN THE HIGH-LEVEL PYTHON
PROGRAMMING LANGUAGE Kharitonov S.S.1, Shukhmina L.A.2, Zaitseva N.A.3
1Kharitonov Sergey Sergeevich - undergraduate; 2Shukhmina Lidiya Alexandrovna - undergraduate; 3Zaitseva Natalya Alexandrovna - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, DEPARTMENT "GROUND TRANSPORT AND TECHNOLOGICAL MEANS", RUSSIAN UNIVERSITY OF TRANSPORT, MOSCOW
Abstract: in modern conditions, in order to simplify mathematical calculations and graphical visualization of physical processes, various CAD systems are used. Similarly, high-level programming languages can be used. The goal is to create an algorithm in the form of a flowchart to determine the effect of the drilling parameter on the value of the empirical dependence using the MatPlotLib package of the high-level Python programming language and plot the dependence of the cutting speed during drilling on the drill feed. Keywords: drilling, drill resistance, Python, MatPlotLib, drill feed.
УДК.621.9
Библиотека matplotlib в Python помогает отображать данные на графиках в простейшем виде. Построение графиков и часть математических операций схожи с MATLAB, но Matplotlib более прост и удобен для базового построения простых графиков.
Для примера использования библиотеки Matplotlib на практике используем поиск параметра подачи сверления [1].
Сверление - это процесс удаления металла для получения отверстий. Сам по себе процесс сверления включает два движения: вращение инструмента Vили детали вокруг оси и подачу S вдоль оси (рис. 1.). Режущие кромки сверла тонким слоем срезают металл с неподвижно укрепленной детали, образуя стружку, которая выходит из обрабатываемого отверстия, скользя по спиральным канавкам сверла. Сверло является многолезвийным режущим инструментом. Совместно с двумя главными лезвиями, в резании участвует и лезвие перемычки, а также два вспомогательных, находящихся на направляющих ленточках сверла, что очень усложняет процесс образования стружки. При рассмотрении схемы образования стружки при сверлении хорошо видно, что условия работы режущей кромки сверла в разных точках лезвия различны. [2, с. 1].
Рис. 1. Схема резания при сверлении. Силы, действующие на сверло [2].
Перемещение сверла за один его оборот называется подачей и измеряется в мм/об [2, с. 2]. Величина подачи выбирается в зависимости от диаметра сверла и обрабатываемого материала. Сверло большего диаметра по своей прочности допускает большую подачу. Подача выбирается максимально допустимой с учетом требуемой чистоты и точности обработки [2, с. 2].
Технологически допускаемая подача при сверлении спиральными сверлами из быстрорежущей стали и сверлами, оснащенными твердым сплавом, выбирается на основе опыта (см. таблицу 1).
Таблица 1. Подачи при сверлении S, мм/об [1 ].
Диаметр сверла, мм Сталь, а < 90 кг/мм2 Чугун и цветные металлы
быстрорежущая сталь твердый сплав НВ<170 НВ>170
быстрорежущая сталь твердый сплав быстрорежущая сталь твердый сплав
10 0,2-0,25 0,12-0,16 0,26-0,52 0,25-0,45 0,15 - 0,31 0,2-0,35
20 0,2-0;39 0,2-0,26 0,39-0,78 0,4-0,7 0,24-0,48 0,25-0,4
25 0,22-0,43 0,22-0,28 0,43-0,87 0,45-0,8 0,26-0,52 0,3-0,45
30 0,25 - 0,5 0,26-0,35 0,5-1,0 0,5-0,9 0,3-0,6 0,4-0,6
Подачи, приведенные в таблице 1, даны для сверления отверстий с глубиной сверления до трех диаметров.
При глубине сверления больше следует вводить поправочный коэффициент к = 0,75 - 0,9.
Если диаметр отверстия превышает 30-40 мм, следует применять рассверливание, разделяя при этом припуск на две равные части.
При рассверливании величина подачи увеличивается примерно в полтора - два раза по сравнению с приведенными табличными данными [2].
При сверлении глухих отверстий применяют максимальные значения подачи сверла. Среднее значение подачи для всех перечисленных случаев применяются при сверлении сквозных отверстий. Это уменьшение величины подачи при сквозном сверлении объясняется тем, что при выходе сверла из отверстия вследствие наличия упругих деформаций в шпинделе, механизме подачи станка, в сверле, а также наличии мертвого хода шпинделя, фактическая подача может увеличиваться, что приведет к заеданию сверла и выкрашиванию режущих кромок. При ручном сверлении заклинивание сверла на выходе отверстия может привести к поломке сверла [2].
Построим график зависимости скорости резания при сверлении от подачи сверла. Принять данные Т=35 мин, Б=12 мм.
Для углеродистой стали при 5 < 0,2 зависимость скорости резания при сверлении (м/мин) от различных факторов определяется формулой:
где Б - диаметр сверла, мм; Т - стойкость, мин; 5 - подача, мм/об.
5 D0
^ Кпвец ^
Рис. 2. Блок-схема программы [1].
Составив блок-схему, показанную на рис. 2, далее переходим к написанию программы (рис. 3):
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as pit
D = floa7(inpiit(' Введите значение диаметра сверла О, мм: ')) Т = float(Input('Введите значение стойкости Т, мин: "}) s6 = float(input('Введите начальное значение подачи S6, мм/зуб: ')) sn = float(input(' Введите конечное значение годачи srij мм/зуб: ')) hs = float(input('Введите значение шага подачи hSj мм/зуб: '))
for s in np.ararge (s0j sn + hs^ hs): V = (3 * 0**0.4) / {T**6.2 * s**3.7) print ( ' S = ' + £tr( S) 4- 'Yt1 4 'V= ' 4 Str(V))
x = np.anange (se, sn 4 hs, hs) у = (5 * D**0.4) / (T**e.2 * x**
1.7)
pit. plot (x J y) pit.grid(True) plt.xlabel(r'is, мм$') plt.ylabel(r'iV, мм/с$')
pit.title('Зависимость скорости резания от подачи сверла') plt.show()
Введите значение диаметра сверла Dj мм: 12
Введите значение стойкости Т., мин: 3 5
Введите начальное значение подачи SH, мм/зуб: 0.01
Введите конечное значение подачи sпмм/зуб: е.2
Введите значение шага подачи hs, мм/зуб: 6.01
s= 0.01 V= 166.65964692235 338
5= 0.02 V= 162.59067727592182
5= 0.03 V= 77.24031132533703
s- 0.04 V- 63.151969S94761205
s= 0.05 V= 34.019416758648134
s= 0.060060060060060005 V= 47. 5469SSSS6605 3S4
s= 0.06999999999999999 V= 42.68352378367302
s= 0.08 V= 38.37459727915914
s= 0.09 V= 35.79803079283931
5= 0.09999999999999999 V= 33.232S515772862
0,2^0,7
Рис. 3. Программа на Python для определения влияния подачи сверла на скорость резания [1].
Команда «р11р1о1» выводит отдельное командное окно с графиком и сеткой, на котором отображена зависимость (рис.4.)
Зависимость скорости резания от подачи сверла
160 -
140 -
120 -
^ 100£
во -
60 -
40 -
200.025 0.050 0.075 0.100 0.125 0.150 0.175 0.200
5, ММ
Рис. 4. График зависимости скорости резания от подачи сверла [1].
Выводы: Был изучен процесс сверления металлических изделий и определено влияние подачи сверла на скорость резания при сверлении. Процесс построения графиков схож в своем синтаксисе с MATLAB, что при изменении структуры кода позволяет использовать данную программу так же и в этом программном обеспечении.
Список литературы /References
1. Matplotlib [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://matplotlib.org/stable/index.html\ (дата обращения: 18.01.2023).
2. Сверление, зенкование и развертывание. [Электронный ресурс] Режим доступа: https://studfile.net/preview/2873935/page:13/ (дата обращения: 18.01.2023).
