Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ проблем повышения эффективности лезвийной обработки и путей их решения 8
1.1. Анализ способов повышения эффективности лезвийной обработки металлов 8
1.2. Способ обработки резанием с опережающим пластическим де формированием (ОПД) 32
1.3. Постановка цели и задач исследования 34
1.3.1. Актуальность 34
1.3.2. Проблема исследования 35
1.3.3. Цель исследования 35
1.3.4. Задачи исследования 36
1.3.5. Методы исследования 36
1.3.6. Научная новизна 37
1.3.7. Практическая ценность и реализация результатов работы 37
1.3.8. Положения выносимые на защиту 38
1.3.9. Апробация 39
Глава 2. Методика проведения экспериментальных исследований .
2.1. Экспериментальная установка 41
2.2. Модернизация станка для осуществления точения с ОПД 42
2.3. Обрабатываемые и инструментальные материалы 47
2.4. Определение силовой напряженности процесса резания и тепло физических характеристик обрабатываемого материала 51
2.5. Получение и исследование корней стружек 56
2.6. Методика проведения регрессионного анализа. 60
2.7. Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований. 71
Выводы по главе 2. 73
Глава 3. Исследование физических процессов в зоне резания при точении с ОПД 74
3.1. Закономерности контактного взаимодействия в зоне первичных и вторичных деформаций. 74
3.2. Физические особенности процесса резания при использовании ОПД с позиции температурно-деформационных закономерностей высокоскоростного пластического деформирования 83
3.3. Влияние пластической деформации на теплопроводность металла 96
Выводы по главе 3 102
Глава 4: Повышение работоспособности режущего инструмента и производительности обработки при точении с ОПД 103
4.1. Исследование износа режущего инструмента при традиционном точении и точении с ОПД 103
4.2. Математический аппарат прогнозирования стойкости режущего инструмента при традиционном точении и точении с ОПД.
4.2.1. Математически аппарат прогнозирования стойкости инструмента с учетом фактора комбинированной обработки. 113
4.2.2. Математически аппарат прогнозирования стойкости инструмента с учетом фактора динамической теплопроводности 122
Выводы по главе 4 127
Глава 5. Повышение параметров качества обработанной поверхности и производительности обработки при точении с ОПД 128
5.1. Улучшение параметров микрогеометрии поверхностного слоя деталей, обработанных точением с ОПД 128
5.2 Математический аппарат прогнозирования шероховатости поверх ности Ra при традиционном точении и точении с ОПД. 140
5.2.1. Математический аппарат прогнозирования шероховатости поверхности Ra с учетом фактора комбинированной обработки 140
5.2.2. Математический аппарат прогнозирования шероховатости поверхности Ra с учетом фактора динамической теплопроводности 144
Выводы по главе 5 147
Глава 6. Практические рекомендации по обработке точением с ОПД 150
Основные выводы и результаты работы 155
Список использованной литературы. 157
- Проблема исследования
- Определение силовой напряженности процесса резания и тепло физических характеристик обрабатываемого материала
- Влияние пластической деформации на теплопроводность металла
- Математически аппарат прогнозирования стойкости инструмента с учетом фактора динамической теплопроводности
Введение к работе
Актуальность работы. С развитием уровня техники и сложности машин различного назначения повышаются требования к качеству обработки деталей, и, вместе с этим, к экономичности и производительности операций механической обработки. Эти цели могут быть достигнуты за счет применения новых методов механической обработки деталей, а также использования автоматических систем управления производственными процессами. В этих случаях, эффективность управления процессами обработки во многом определяется достоверностью применяемых расчетных моделей, положенных в основу управляющей системы. Применяемые в производственных условиях расчетные формулы, в ряде случаев, имеют значительный разброс результатов и могут быть использованы для решения ограниченного круга задач.
Широкое распространение в различных отраслях машиностроения конструкционных сталей, а также преимущественное применение методов лезвийной обработки, определяют необходимости разработки методов повышения эффективности процессов резания, которые позволяли бы добиться максимальных результатов при минимуме затрат. Эти цели могут быть достигнуты за счет применения методов, результативность которых совмещена с технологичностью обработки и которые могут быть достаточно полно описаны теоретически на основе применения разработанных достоверных математических моделей. Зачастую не все способы повышения эффективности процесса резания соответствуют указанным требованиям, а применяемые в практических целях расчетные формулы имеют значительный разброс результатов.
Поэтому повышение эффективности обработки конструкционных сталей на основе исследования закономерностей процесса резания и разработки математических моделей, описывающих изменение параметров процесса обработанных поверхностей, являются актуальной задачей.
Цель работы. Повышение эффективности механической обработки с опережающим пластическим деформированием конструкционных сталей на основе изучения физических явлений, сопутствующих процессу резания и управления этими явлениями с помощью опережающего пластического деформирования.
Поставленная цель достигается решением следующих задач:
1. Исследовать физические явления, определяющие формирование
свойств обработанной поверхности и закономерности износа инструмента при
лезвийной обработке с опережающим пластическим деформированием (ОПД).
-
Установить рациональные условия обработки с опережающим пластическим деформированием.
-
Определить направления повышения эффективности обработки при точении с ОПД
-
Разработать математические модели процесса формирования шероховатости обработанной поверхности и прогнозирования стойкости лезвий режущих инструментов при традиционном точении и точении с ОПД
5. Разработать практические рекомендации, направленные на реализа
цию повышения эффективности обработки точением при использовании ОПД.
Объект исследования - процесс точения с опережающим пластическим деформированием.
Предмет исследования - процессы формирования микропрофиля обработанной поверхности и изнашивания лезвия режущего инструмента.
Научная новизна:
впервые установлено явление динамической теплопроводности материала, заключающееся в изменении значения теплопроводности деформированного материала в зависимости от глубины наклепа, возникающей при ОПД;
уточнено представление о физических явлениях, происходящих в зоне стружкообразования, формирования показателей качества поверхностного слоя и износа лезвия режущего инструмента с учетом динамической теплопроводности;
установлена взаимосвязь параметров шероховатости обработанной поверхности и износа инструмента с технологическими режимами обработки;
разработаны и уточнены математические модели формирования шероховатости получаемой поверхности и износа режущего инструмента, позволяющие определить связи технологических факторов обработки и динамической теплопроводности.
Практическая ценность и реализация результатов работы:
Разработанные математические модели, описывающие закономерности формирования шероховатости (параметров качества) обработанной поверхности, износа инструмента при точении с ОПД и традиционном точении, позво-
ляют с высокой степенью надежности прогнозировать изменение указанных характеристик и эффективно управлять процессом резания.
Разработаны практические рекомендации по применению ОПД, позволяющие повысить эффективность процесса резания конструкционных сталей и сплавов при получистовом и чистовом точении.
Применение указанных разработок позволяют: повысить стойкость режущего инструмента на 30-35%, показатели качества поверхности в 2-3 раза, производительность обработки до 3-х раз за счет увеличения скорости продольной подачи при заданном уровне шероховатости и за счет увеличения скорости резания при фиксированной стойкости пластин.
Результаты исследования приняты к внедрению на АО ЦКБ "Титан" (г. Волгоград). Прогнозируемый годовой экономический эффект составляет 195000 рублей.
Положения выносимые на защиту
-
Явление динамической теплопроводности материала, т.е. изменение значения теплопроводности деформированного материала в зависимости от глубины наклепа, возникающей при ОПД.
-
Уточненное представление о физических явлениях, происходящих в зоне стружкообразования, формирования показателей качества поверхностного слоя и износа лезвий режущего инструмента с учетом динамической теплопроводности.
-
Установлена взаимосвязь параметров шероховатости обработанной поверхности и износа инструмента с технологическими режимами обработки.
-
Разработаны математические модели формирования шероховатости получаемой поверхности и износа режущего инструмента, позволяющие определить связи технологических факторов обработки и динамической теплопроводности.
Апробация работы. Основные научные и практические результаты диссертации докладывались на 14 Международных, Всероссийских и Региональных научных и научно-практических конференциях: "XVII/XX Региональная конференция молодых исследователей" (Волгоград, 2012/2015 год), "Инновационные информационные технологии" (Прага, 2013/2014 гг.), "Машиностроение - основа технологического развития России ТМ-2013" (Курск, 2013 г.), "Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития" (Одесса, 2014 г.), "Современные направления теоретических и
прикладных исследований-2014/15" (Одесса, 2014/2015 г.), "Инновации в машиностроении - основа технического развития в России" (Барнаул, 2014 г.), "Перспективное развитие науки, техники и технологий" (Курск, 2015 г.), "Инновационные технологии в обучении и производстве" (Камышин, 2015 г.), "Проблемы обеспечения и повышения качества и конкурентоспособности изделий машиностроения и авиадвигателестроения ТМ-2015" (Брянск, 2015 г.), "Современные проблемы машиностроения (MEACS-2015)" (Тула, 2015 г.); «Наукоемкие технологии на современном этапе развития машиностроения (ТМ-2016)», г. Москва, 2016 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 45 печатных работ, из них 14 в журналах, рекомендованных ВАК РФ и 4 в зарубежных изданиях; 2 монографии, 3 охранных документа.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и основных выводов, библиографического списка из 164 наименований. Материал изложен на 175 страницах, содержит 71 рисунок и 39 таблиц.
Проблема исследования
Повышение стойкости лезвия режущего инструмента можно обеспечить за счет использования методов поверхностной упрочняющей обработки, таких как: деформационное воздействие, нанесение покрытий, поверхностное легирование, термовоздействие [26], лазерное упрочнение [95] При деформационном воздействии производят наклеп на поверхностный слой режущего инструмента, в результате чего возрастает энергетический потенциал. При термовоздействии происходит изменение структуры поверхностного слоя режущего инструмента, в то время как химический состав режущего инструмента остается прежним [6,7, 26]. Внедрение легирующих элементов в поверхностные слои лезвия инструмента приводит к изменению структуры и химическому составу последнего. Нанесения однослойных и многослойных покрытий на режущий инструмент считается самым распространенным способом повышения работоспособности режущего инструмента.
Упрочнение поверхностных слоев инструмента производится посредством четырех воздействующих механизмов, работающих как и по отдельности, так и комбинированно: субструктурное, поликристаллическое, многофазное и твердорастворноеупрочнение [26,43].
Субструктурное упрочнение, иными словами, упрочнение дислокациями используется в чистых металлах и значительно влияет на сопротивление изнашиванию и разрушению рабочей части [23,62,120]. Основная суть механизма субструктурного упрочнения заключена в внедрении в кристаллическую решетку большого числа дислокаций. С помощью междислокационных реакций и упругих взаимодействий, дислокации порождают субструктуры, которые в свою очередь отличаются закономерным порядком в своем расположении.
Поликристаллическое упрочнение (упрочнение границами зерен) основано на снижении среднего размера зерна, что приводит к значительному росту сопротивления деформированию [26].
Упрочнение дисперсными частицами, другими словами многофазное упрочнение, обеспечивается с помощью образования выделений в матрице основного металла и сплава [26]. В результате практического применения этого метода на выходе можно получить значительный прирост сопротивления изнашиванию и хрупкому разрушению металла, но и в то же время, основным минусом считается снижение пластичности.
Метод нанесения износостойких покрытий [6,7,11,27,116,159] считается одним из наиболее эффективных в условиях современной инструментальной промышленности. Технологии позволяют производить синтез покрытий на основе однослойных и многослойных соединений.
Нанесение покрытий на контактные площадки режущего инструмента может осуществляться методами химического (CVD) и физического (PVD) осаждения[7,26,27,159]. В свою очередь метод химического осаждения покрытий может осуществляться высокотемпературным химическим осаждением (HT-CVD) и среднетемпературным химическим осаждением(MT-CVD) [26,159].
Высокотемпературное химическое осаждение реализуется при температурах 900..1100 С [26,27].Факт применения достаточно высоких температур для осаждения исключает возможность реализации данного способа для быстрорежущего инструмента. При использовании высокотемпературного химического осаждения для твердосплавных инструментов в условиях прерывистого резания, обработке с большими толщинами срезаемого слоя у последнего повышается склонность к хрупкому разрушению в виде сколов и выкрашиваний[26,27,159].
Способ среднетемпературного химического осаждения MT-CVD позволяет получить значения величины растягивающих напряжений ниже, чем методом высокотемпературного химического осаждения. Однако и данные величины напряжений достаточны для зарождения трещин в покрытии режущего инструмента.
Широкое распространение получила разработка покрытия «Low-stresscoating» фирмы Sandvik Coromant[158,159], основная идея которой заключается в нанесении на основу твердосплавной матрицы покрытия TiСN /Al2O3 /TiN с последующей полировкой пластины по специальной технологии. Полировка осуществляется до полного снятия слоя нитрида титана в верхних слоев оксида алюминия. Данный способ позволяет снизить значения внутренних растягивающих напряжений до 2-ух раз при снятии 3 мкм общей толщины покрытия. Посредством полирования «оголяется» наиболее стойкий слой Al2O3, который в свою очередь показывает высокие значения сопротивления диффузионному и абразивному износу. Этот метод весьма актуален при обработке вязких материалов – передняя поверхность очень гладкая, что практически исключает схватывание с обрабатываемым материалом, в то время когда задняя поверхность, сохраняющая целостность покрытия, эффективно сопротивляется действующим нагрузкам.
Технологическим прорывом в нанесении покрытий инструмента считается технология «Sandvik Coromant: Inveio»[164], которая заключается в однонаправленном выстроении ориентации кристаллов покрытия из оксида алюминия. Данная технология выводит режущие пластины на совершенно иной уровень по параметрам стойкости и долговечности лезвий режущего инструмента. В обычных покрытиях из оксида алюминия, наносимых методом CVD (химическим осаждением) направление роста кристаллов хаотично. При разработке Inveio контролируется рост кристаллов в этом слое покрытия так, чтобы все они были ориентированы в одном направлении, самой прочной гранью к поверхности. [164].Плотно расположенные однонаправленные кристаллы создают прочный барьер в направлении зоны резания. Это значительно повышает стойкость пластины к лункообразованию и износу по задней поверхности. Другой эффект состоит в том, что тепло быстрее отводится из зоны резания. Это позволяет режущей кромке дольше сохранять свою форму при резании.
Определение силовой напряженности процесса резания и тепло физических характеристик обрабатываемого материала
При выборе материалов СМП учитывались рекомендации по назначению твердых сплавов для получистовой и чистовой обработки исследуемых сталей [6,14,59,106,145,157,158] физико-механические и теплофизические свойства твердых сплавов, наличие или отсутствие износостойких покрытий. На основе анализа использовались непокрытые пластины из твердых сплавов ВК6, Т15К6, ТН2О (см. таблица 2.6). В современной практике машиностроения и металлообработки широкое применение находят режущие инструменты с износостойкими покрытиями. С учетом результатов исследований лезвий с покрытиями [11,35,114,115], рекомендаций [145] и принятых в работе режимов и условий точения в качестве представителя использовался сплав IC9250 («Iscar») с защитным слоем, нанесенным химическим способом (CVD).Наружный слой трехуровнего покрытия состоит из нитрида титана TiN (повышенная прочность, обусловленная необходимостью сопротивления хрупкому изнашиванию при резании коррозионно-стойких сталей), промежуточный – из оксида алюминия Al2O3 (повышенная износостойкость) и подложка из карбонитрида титана TiCN (прочная связь покрытия с матрицей).
С целью повышения стабильности свойств системы заготовка-инструмент, повышения надежности и достоверности получаемых результатов исследования режущие пластины были рассортированы по группам по критерию величины замеренного термо-ЭДС естественной термопары [13,35,76,78]. В отсортированных группах значение термо-ЭДС не превышало 5%.
Условные обозначения в таблице 2.6: оизг - предел временного сопротивления на изгиб, МПа; аизг - предел временного сопротивления на сжатие, МПа; HRA - твердость по Роквеллу (шкала А).
Измерения составляющих силы резания производились посредством тензометрического динамометра модели DKM 2010 («TeLC», Германия), интегрированного с персональным компьютером (см. рис.2.12).
Устройство позволяет выполнять измерения тангенциальной, радиальной и осевой составляющих силы резания, температуру резания и уровень изношенности СМП посредством мониторинга изменения в процессе обработки отношения тангенциальной составляющей силы резания к радиальной. Основные характеристики прибора представлены в таблице 2.7. При запуске работы динамометра с персональным компьютером (из интерфейсного меню) начинается непрерывная регистрация показаний датчиков до остановки запи-51 си оператором. Фрагмент интерфейсного меню динамометра представлен на рисунке 2.13. Программное обеспечение обеспечивает запись, сохранение, вывод и обработку экспериментальных данных.
Закономерности выделения и распределения тепла в зоне резания определяют характер механической обработки [78][92][117]. Так, в работе [117] отмечается существование различных видов контактного взаимодействия при различных сочетаниях теплопроводности инструментального и обрабатываемого материалов. Параметром, определяющим интенсивность и направление тепловых потоков в зоне резания, является теплопроводность контактирующих материалов. При условии постоянства теплопроводности инструментального материала существенный интерес представляет изучение изменения характеристики металла срезаемого слоя, подвергнутого ОПД.
Образцы (см. рис. 2.16) для измерения теплопроводности изготавли вались согласно следующей методике. С наружной поверхности валов, нахо дящихся в исходном состоянии и после ОПД, были выпилены фрагменты ме талла. Затем на шлифовальном круге вручную образцу приданы форма и размеры, соответствующие рисунку 2.16, устранены непараллельности и неперпендикулярности его сопрягаемых поверхностей, зачищены на наждачной бумаге и отполированы поверхностей, соприкасающиеся с измерителем, а также смазаны отполированные поверхности термопастой «Титан» для снижения теплового сопротивления на границе контакта прибора и образца. При исследованиях использовался прибор для измерения теплопро водности КИТ-02Ц (рис. 2.17), интегрированный с персональным компьютером, который позволяет с 95 % определять коэффициент теплопроводности в диапазоне 1-400Вт/мК. В зависимости от толщины и свойств материала образца длительность измерения может составлять от 1 секунды до 15 минут.
Влияние пластической деформации на теплопроводность металла
Раннее было установлено, что касательная сила F и нормальная N определяются площадями (ST) и (Sa), границами участков Сі, С2, С, а также уровнем контактных касательных напряжений С2 на границе участков С и С3. Использование ОПД при резании ослабляет уровень контактных касательных напряжений С2, ведет к сокращению участков С и Qпо своей длине(см. рис. 3.7, 3.8). Следовательно площади нормальных и касательных напряжений (5Т) и (Sff) по длине взаимодействия при точении с ОПД будут меньше, чем при традиционной обработке(см. рис. 3.15), что способствует снижению касательной силы F и нормальной N, а значит и осевой и радиальной составляющих сил резания FXи Fy(см. рис. 3.12, 3.13, 3.14)
Коэффициент продольной усадки стружки является комплексным показателем напряженности превращения срезаемого слоя в стружку. При использовании ОПД наблюдается уменьшение значений коэффициента продольной усадки стружки, что является подтверждением благоприятного изменения процессов, которые протекают в зоне резания (см. рис. 3.16, 3.17, 3.18) [85,88].
Коэффициент продольной усадки стружки К определялся по традиционной зависимости (3.4) [25]. Для фиксации длины сливной стружки на заготовке наносился продольный паз глубиной (0,6-0,7)tp (tp - глубина резания, мм). К{=Ьокр /Ьстр, (3.4) где Ьокр - длина пути, пройденного резцом за один оборот заготовки (Ьокр=2жг), мм; Lcmp - длина стружки между двумя соседними следами паза, мм. Рис. 3.16 – Значения коэффициента продольной усадки стружки при традиционном точении и точении с ОПД при различных значениях КОПД (Сталь 20 – твердый сплав Т15К6; tр=1мм; vр=90м/мин; sо=0,256мм/об. При КОПД=0 – традиционное точение)
Рис. 3.17 – Значения коэффициента продольной усадки стружки при традиционном точении и точении с ОПД при различных значениях КОПД (Сталь 20ХН – твердый сплав Т15К6; tр=1мм; vр=90м/мин; sо=0,256мм/об. При КОПД=0 – традиционное точение) Рис. 3.18 – Значения коэффициента продольной усадки стружки при традиционном точении и точении с ОПД при различных значениях КОПД (Сталь 30ХМА – твердый сплав Т15К6; tр=1мм; vр=90м/мин; sо=0,256мм/об. При КОПД=0 – традиционное точение)
Закономерность изменения выходных параметров процесса резания от величины КОПД , характеризуется наличием экстремальной зависимости (см. рис. 3.12, 3.13, 3.14, 3.16, 3.17, 3.18). С ростом КОПД уровень температурно-силовой нагруженности процесса резания до определенной пиковой точки, которая соответствует максимальному снижению выходных параметров и физических характеристик процесса резания. Сообщенная степень деформации приводит к сокращению работ, затрачиваемых режущим инструментом на доведение объемов металла до разрушения, т.е. снижению суммы напряжений области первичных деформаций. Улучшение параметров пластического течения элементарных объемов обосновывается увеличением угла сдвига, снижением длины участков пластического контакта, сопротивления пластическому деформированию и уровня касательных и нормальных напряжений в зоне стружкообразования и зоне КПД (см. рис. 3.7, 3.8, 3.9, 3.10, 3.11, 3.15). Положительное воздействие ОПД оказывается до определенного пика значения КОПД, при котором достигается максимальное снижение напряженности процесса резания. Условимся называть данное пиковое значение Копд максимально эффективным к ФФектmax [39]. Дальнейший рост Копд ведет к возрастанию степени предварительного упрочнения, способствуя тем самым увеличению сопротивления обрабатываемого материала внедрению режущего клина и, соответственно, росту температурно-силовой нагруженности процесса резания.
Следует отметить, что величина значения к кт max зависит от вида операции точения, иными словами от варьирования глубины резания. Согласно [103,105,106] для чистового точения характерная глубина наклепа считается до 0,5 мм, а для получистового точения - до 2 мм. При использовании ОПД и переходе от получистового точения к чистовому, реализация максимально эффективной обработки, характеризующейся значением эффект.max , уходит в область меньших значений. Так, например, при по лучистовых режимах точения (t=1 мм)стали 30ХМА кФФе«т.max =2 (см рис
В работе [39] отмечается зависимость Копд от пластичности обрабатываемого материала. Рост пластичности обрабатываемого материала ведет к увеличению необходимой глубины наклепа по причине "расположенности к накоплению деформации" и наоборот. При обработке стали 20 (a0,2/ae=0,6) на получистовых режимах (t=1 величина деформированного слоя, с целью реализации максимального повышения эффективности обработки, составляет 3,6 мм(і шmax =3,6 (см. рис. 3.12, 3.16)). При обработке менее пластичных материалов, таких как 30ХМА (а0,2/ств=0,75) и 20ХН (а0,2/ств=0,79), ввиду снижения потенциала накапливания деформации, сокращается необходимая максимально эффективная глубина наклепа, равная 2 мм на получистовых режимах (t=1 мм)(см. рис. 3.13, 3.14, 3.17, 3.18).
Математически аппарат прогнозирования стойкости инструмента с учетом фактора динамической теплопроводности
Раннее в п. 4.2.1 представлялись математические зависимости, которые прогнозировали стойкость режущего инструмента с учетом фактора комбинированной обработки (коэффициента ОПД). Далее будет представлен математический аппарат прогнозирования стойкости режущего инструмента исключительно с учетом факторов системы «станок-инструмент-деталь». Первые два элемента системы представлены факторами скорость резания, значение продольной подачи и теплопроводность инструмента, как в предшествующих математических моделях. Последний же элемент системы - будет представлен значением теплопроводности материала. Раннее было установлено явление динамической теплопроводности в обрабатываемом мате-122
риале. Факт этого явления позволит нам произвести замену фактора комбинированной обработки фактором измененной теплопроводности материала, что позволит сформировать математическую зависимость стойкости режущего инструмента от элементов системы «станок-инструмент-деталь». Ввиду того что с повышением скорости резания происходит изменение превалирующих видов износа режущего инструмента и физической специфики износа в принципе, целесообразно будет представить математическую модель для получистового и чистового точения отдельно. При построении регрессионной модели учитывалась интегральная теплопроводность обрабатываемого материала, потому что оттоки тепла и их интенсивность выходит за пределы упрочненного слоя.
Натуральные значения факторов для стали 30ХМА Факторы Обозначение Натуральные значения Нормированное значение (уровень) Zi -1 0 +1 Скорость резания, м/мин Xi 90 120 135 Теплопроводность инструментального материала, Вт/мК х2 11 (ТН20) 27 (Т15К6) 50 ВК6) Скорость продольной подачи, мм/об Хз 0,083 0,166 0,2 Теплопроводность обрабатываемого материала х4 31,27 33,20 35,08 Таблица 4.8– Расчетные значения коэффициентов парной корреляции для стали 30ХМА Сравниваемые величины Значение коэффициента парной корреляции Существование линейной зависимости Характер линейной зависимости Фі (ур) R (7) -0,7464 Весьма вероятно убывающая Фг(Я) R (7) 0,1297 маловероятно возрастающая Фз (sa) R (7) 0,0552 маловероятно возрастающая Ф4 (Я) R (7) -0,5805 Вероятно убывающая Фі (vP) Фг(Я) 0,0000 не существует Фі (ур) Фз (J0) 0,0000 не существует ФІ (vP) Ф4 (Я) 0,0000 не существует Фг(Я) Фз (So) 0,0000 не существует Фг(Я) Ф4 (Я) 0,0000 не существует Фз (sa) Ф4 (Я) 0,0000 не существует 123 Оценка коэффициентов парной корреляции (см. таблица 4.8) установила, что выбранные факторы являются попарно взаимно независимыми и каждый из них оказывает влияние на величину функции отклика.
В таблице 4.9 представлены результаты сравнения регрессионных моделей. Анализ таблицы 4.9 позволяет сделать следующие выводы. Средняя относительная погрешность(расхождение значений стойкости инструмента T, рассчитанных по модели и полученных опытным путем) показательной модели ниже аналогичных параметров степенной и линейной (8,48 % – линейная; 7,13 % – степенная; 6.33 % – показательная)что является преимуществом. Степень влияния на стойкость инструмента случайных факторов, выражаемая соответствующим коэффициентом регрессии, у показательной и степенной модели для стали 30ХМА равна по абсолютной величине -0,001, т. е. незначительна. У линейной модели влияние случайных факторов для стали 30ХМА характеризуется абсолютной величиной -0,28,что весьма существенно на фоне принятых в исследовании факторов. Очень важно заметить, что при замене фактора комбинированной обработки ОПД, фактором теплопроводности, влияние случайных факторов изменилось по абсолютной величине у показательной модели с -0,03 до -0,001, что позволяет утверждать что в данной регрессионной зависимости учтены все факторы, оказывающие непосредственное влияние на ресурс работоспособности режущего инструмента.
Коэффициенты регрессии показательной модели показывают, что на стойкость режущего инструмента во время токарной обработки стали 30ХМА в порядке возрастания оказывают влияние следующие факторы: подача, теплопроводность инструмента, скорость, теплопроводность материала. С увеличением подачи происходит рост ресурса работоспособности режущего инструмента (коэффициент регрессии 0,029 для показательной модели стали 30ХМА). С ростом теплопроводности происходит повышение стойкости режущего инструмента, в соответствии с традиционно сложившимися представлениями (коэффициент регрессии 0,079 для показательной модели). С увеличением скорости резания происходит снижение стойкости лезвий режущего инструмента (коэффициент регрессии -0,551 для показательной модели), что согласуется с традиционными представлениями о влиянии скорости резания на стойкость режущего инструмента. С увеличением теплопроводности стойкость режущего инструмента снижается (коэффициент регрессии -0,802 для показательной модели).