CC BY
2
УДК 658.5
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-4-100-101
СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЭКСПЕРИМЕНТА ПРОВЕРКИ МЕТОДИКИ
ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ
О.А. Темпель, Ю.А. Темпель
Машиностроительная отрасль включает в себя больше 20 подотраслей. Одной из основных, которая входит в программу инновационного развития РФ является сельскохозяйственная отрасль. В данной области широко применяются и внедряются новые средства и методы, которые способны повысить качество продукции или процесса производства. Качество является важным показателем, как для потребителей, так и для производителей, поэтому выпуск качественных изделий без перерыва производства является важной задачей любого предприятия. При работе сельскохозяйственной техники происходит поломка ее узлов и отдельных элементов, что приводит к быстрой замене поврежденных элементов. В работе рассмотрена методика по восстановлению поврежденных участков за счет наплавки сверхпрочным материалом, при обработке которого возникают трудности. Поэтому актуальной задачей в настоящее время является определение рациональных режимов для механической обработки точением труднообрабатываемых материалов.
Ключевые слова: качество, показатели, труднообрабатываемые материалы, оптимизация, режимы резания, критерий Фишера, критерий Стьюдента, критерий Кохрена, статистическая обработка.
Сельскохозяйственная отрасль является составляющей отраслью экономического роста и потенциала предприятий Российской Федерации. Уборка сельскохозяйственных культур требует применения огромного количества разнообразного вида оборудования и техники. При эксплуатации данного вида транспорта возникают различного рода поломки, которые непосредственно, оказывают влияние на объемы производства и качество выпускаемой продукции. По статистике, чаще всего поломки или сколы механизмов и узлов техники возникают из-за не корректной работы машинистов в процессе уборки урожая; не соблюдении графиков технического обслуживания и ремонта; не соблюдении скоростного режима и объемов загрузки технических средств. При утилизации сломанного элемента предприятие осуществляет закупку запасных частей, что влияет на бюджет фирмы.
Материал и методы исследования. При проведении исследования использованы результаты теоретических исследований различных авторов в данной тематике [1-4]; методы по анализу и синтезу информации; средства в виде компьютерных технологий.
Результаты исследования и их обсуждения. Предлагается вместо утилизации поврежденных элементов осуществлять наплавку на сколы или трещины, что позволит продлить срок службы объекта.
В работе в качестве объекта исследования взят палец ковша экскаватора, так как подлежит частой замене из-за истирания рабочих поверхностей. При наплавке сверхпрочных материалов, например, стеллита, возникают трудности:
- высокая скорость резания;
- высокие температуры в зоне контакта «заготовка-инструмент»;
- прилипание стружки к резцу;
-поломка и повреждение режущего инструмента.
Поэтому, невозможно получить объект надлежащего качества с сохранением точности и шероховатости поверхности или происходит увеличение затрат на приобретение сменных многогранных пластин режущего инструмента.
Так, предлагается методика по выбору рациональных режимов резания и глубине наплавляемого материала. Состоит из нескольких этапов, имеет входную и выходную информацию, а так же средства для контроля полученных результатов. Первый этап направлен на выполнение исследований в компьютерной среде по глубине наплавляемого материала. На втором этапе выполняется подбор условий и расчет режимов резания по стандартным формулам.
Следующий этап заключается в формировании плана эксперимента в компьютерной среде и его проведение. В качестве основных факторов, влияющих на процесс обработки труднообрабатываемых материалов, выбраны скорость и частота вращения шпинделя. В результате эксперимента были получены данные, представленные в таблице 1.
Таблица 1
Результаты проведения эксперимента в компьютерной среде _
Номер опыта Матрица планирования Результаты параллельных экспериментов (температура, oC) Среднее, T, oC
Х0 Х1 Х2 Х1Х2
1 + + + + 999 998 997 998,00
2 + + 1070 1072 1073 1071,67
3 + + 1130 1135 1132 1131,00
4 + + 833 830 932 830,67
5 + + + + 791 790 792 791,00
6 + + 1060 1059 1061 1062,33
7 + + - - 892 893,00
893
894
8 + + 1120 1121 1122 1122,33
При определении ошибок повторных опытов был использован критерий Стьюдента в соответствии с методикой представленной в ГОСТ Р 8.736-2011 и получены следующие данные: дисперсия и среднее квадратиче-ское отклонение Выявлены ошибки по максимальному и минимальному значению из выборки (см. табл. 2).
Таблица 2
Результаты проведения проверки ошибок повторных опытов __
Номер опыта 1 2 3 4 5 6 7 8
82 217 307 237 2644 604 149 641 240
8 14,7 17,5 15,4 51,4 24,6 12,2 25,3 15,5
МАКС 1,09 1,03 0,84 1,15 1,04 0,87 0,89 0,99
МИН 0,88 0,97 1,10 0,54 0,95 1,10 1,08 1,01
Теоретическое значение критерия Стьюдента для 3 повторных опытов и доверительной вероятностью 0,95 равно 3,182. Так, в результате сравнения расчетных и теоретических значений можно предположить, что ошибки в полученных результатах действительных величин отсутствуют.
Проверка однородности дисперсий проведена по критериям Фишера и Кохрена, соответственно:
1) Ерасч=6,333/1=6,333.
Табличное значение Фишера в соответствии со стандартом равняется 19, следовательно, дисперсии однородны.
2) Срасч=6,333/21,333=0,296.
Табличное значение Кохрена в соответствии с ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002 равняется 0,396, следовательно, дисперсии однородны.
Уравнение математической модели с учетом парных взаимодействий будет иметь вид: У=987,5-34,25Х1-6,75Х2-52Х1Х2. Адекватность математической модели проверена через критерий Фишера.
В результате статистической обработки данных, было выявлено, что результаты достоверны. Выделены режимы резания: подача - 0,2мм/об, скорость - 200м/мин, частота вращения шпинделя - 600об/мин при достижении оптимальной температуры в зоне резания в 791 градус (см. рис.1).
Рис. 1. Результаты эксперимента в компьютерной среде
Таким образом, обработка точением труднообрабатываемых материалов возможна с минимальными затратами и ресурсами, если поддерживать оптимальную температуру в зоне контакта «резец-заготовка». Применение статистических инструментов качества позволили подтвердить адекватность и достоверность полученных данных в эксперименте.
Выводы
1) Разработана методика по оптимизации глубины наплавляемого материла на поврежденные участки для обеспечения работоспособного состояния объекта;
2) Сформирована база по рекомендуемым режимам резания в рамках обработки труднообрабатываемых материалов точением;
3) С применением простых инструментов качества проведена оценка результатов эксперимента и подтверждена адекватность математической модели;
4) Полученные результаты могут быть использованы в области машиностроения в рамках механической обработки деталей.
Исследования проведены при поддержке НИОКТР Некоммерческой организацией «Благотворительный фонд «ЛУКОЙЛ»»
Список литературы
1. Кравченко Е.Г. Методика оценки качества технологических процессов / Е.Г. Кравченко, Т.Ю. Забари-на, А.А. Степанов // Современные материалы, техника и технологии. 2016. №1(4). С. 118-121.
2. Артамонов Е.В. Механика разрушения и прочность сменных режущих пластин из твердых сплавов: учебное пособие / Е.В. Артамонов, Т.Е. Помигалова, А.М. Тверяков, М.Х. Утешев // Тюмень: ТюмГНГУ, 2013. C. 148.
3. Артамонов Е.В. Резание металлов и температурный фактор: учебное пособие / Е.В. Артамонов, Д.В. Васильев, М.Х. Утешев // Тюмень: ТюмГНГУ, 2012. C. 150.
4. Макаров А.Д. Оптимизация процессов резания [Электронный ресурс] URL: http://stanok-online.ru/literatura/rezka-metallov/6214-optimizaciya-processov-rezaniya.html (дата обращения: 02.09.2022).
5. Некрасов Р.Ю., Темпель О А., Васьков Д.Е. Определение оптимальных режимов резания при обработке труднообрабатываемых материалов // Известия Тульского государственного университета. Технически науки, 2022. Вып. 4. С. 484-489.
Темпель Ольга Александровна, старший преподаватель, [email protected], Россия, Тюмень, Тюменский индустриальный университет,
Темпель Юлия Александровна, канд. техн. наук, доцент, tempeljulia@mail. ru, Россия, Тюмень, Тюменский индустриальный университет
STATISTICAL METHODS WHEN CONDUCTING AN EXPERIMENT TO CHECK THE THERMAL CONTROL METHOD
IN THE CUTTING ZONE
O.A. Tempel, Yu.A. Tempel
The mechanical engineering industry includes more than 20 sub-sectors. One of the main ones included in the innovative development program of the Russian Federation is the agricultural sector. In this area, new tools and methods are widely used and implemented that can improve the quality of products or production processes. Quality is an important indicator for both consumers and manufacturers, so producing high-quality products without interrupting production is an important task for any enterprise. When operating agricultural machinery, its components and individual elements break down, which leads to the rapid replacement of damaged elements. The work discusses a technique for restoring damaged areas by surfacing with a super-strong material, during processing of which difficulties arise. Therefore, an urgent task at present is to determine the optimal modes for machining by turning hard-to-cut materials.
Key words: quality, indicators, hard-to-cut materials, optimization, cutting conditions, Fisher criterion, Student criterion, Cochran criterion, statistical processing.
Tempel Olga Aleksandrovna, senior lecturer, tempel_o@mail. ru, Russia, Tyumen, Tyumen industrial
university,
Tempel Yulia Aleksandrovna, candidate of technical sciences, docent, tempeljulia@mail. ru, Russia, Tyumen, Tyumen industrial university
