Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса. Цели и задачи исследования 8
1.1 Методы повышения качества поверхностей 8
1.2 Магнитно-абразивная обработка 19
1.3 Основные закономерности процесса магнитно-абразивной обработки 26
1.4 Особенности обработки фасонных поверхностей 32
1.5 Установки и индукторы для магнитно-абразивной обработки 35
1.6 Цель и задачи исследования 38
2 Механизм съема металла при магнитно-абразивной обработке 40
2.1 Взаимодействие инструмента и заготовки при магнитно-абразивной обработке 40
2.2 Расчет магнитного поля в рабочем зазоре 47
2.3 Распределение сил и напряжений, действующих в порошковойсреде 51
2.4 Имитационная модель процесса 56
2.5 Выводы 60
3 Проектирование устройств для магнитно-абразивной обработкифасонных поверхностей 62
3.1 Метод синтеза технических решений 62
3.2 Синтез конструкций устройств для магнитно-абразивной обра- ботки фасонных поверхностей 64
3.3 Устройство для магнитно-абразивной обработки 77
3.4 Выводы 80
4 Экспериментальные исследования процесса формирования качества детали при магнитно-абразивной обработке - 81
Задачи экспериментальных исследований. Контролируемые пара-метры 81
4.1 Оборудование и контрольно-измерительная аппаратура 83
4.2 Закономерности формирования качества поверхности детали при магнитно-абразивной обработке 87
4.3 Методика расчета технологических режимов процесса магнитно-абразивной обработки 4.5 Выводы 107
5 Внедрение и проверка результатов исследования в производст- венных условиях 104
5.1 Направление использования результатов работы 109
5.2 Пример реализации методики расчета технологических режимовпроцесса магнитно-абразивной обработки109
5.3 Сравнительный анализ отделочных методов обработки 113
5.4 Выводы 114
Основные результаты и выводы по работе 115
Литература 117
Приложение 1 129
- Магнитно-абразивная обработка
- Расчет магнитного поля в рабочем зазоре
- Синтез конструкций устройств для магнитно-абразивной обра- ботки фасонных поверхностей
- Закономерности формирования качества поверхности детали при магнитно-абразивной обработке
Введение к работе
В современном машиностроении широко используются высокопроизводительные процессы изготовления деталей холодным деформированием. В качестве инструментов для осуществления этих процессов используется формообразующий инструмент (пуансоны). Анализ причин выхода из строя пуансонов показал, что основными причинами являются, выход из строя рабочей части: прилипание рабочей части пуансона к обрабатываемой поверхности (30%), деформация (35%) и скалывание рабочей части пуансона (35%). При этом практика показывает, что качество рабочей поверхности формообразующего инструмента играет существенную роль в надежности его работы, и поэтому вопрос повышения качества рабочих поверхностей инструментов важен.
Качество рабочих поверхностей инструментов во многом определяется состоянием поверхностного слоя. Для формообразующих инструментов, к которым предъявляются требования повышенного сопротивления пластической деформации, прочности, износостойкости, являются важными такие характеристики поверхности как шероховатость, отсутствие микротрещин, микротвердость, коррозионная стойкость. Основные свойства поверхности формируются в процессе ее изготовления и, особенно, на отделочных операциях, поэтому им в технологических процессах уделяется особое внимание. Возрастающие требования к надежности инструмента вызывают необходимость совершенствования технологического процесса его изготовления, на базе применения новых отделочных методов обработки. Наиболее эффективными способами для обработки инструментов с фасонной поверхностью рабочей части являются методы, основанные на использовании эластичной связки или незакрепленного абразива. Одним из перспективных способов обеспечения высокого качества рабочей поверхности является технология магнитно-абразивной обработки, широко применяемая при доводке инструмента. Это метод прост в осуществлении,
мента. Это метод прост в осуществлении, экологически чист, обеспечивает высокое качество обработанных поверхностей деталей и существенное повышение их сопротивляемости износу, коррозии и механическим нагрузкам, обладает высокой производительностью и успешно заменяет процессы химической и электрохимической обработки.
Однако основные технологические закономерности применения этого метода при обработке фасонных поверхностей из современных материалов недостаточно изучены. В частности, не изучено распределение магнитных потоков при обработке фасонных поверхностей; отсутствуют достаточно простые и надежные устройства для магнитно-абразивной обработки пространственно сложных поверхностей, обеспечивающих высокое качество обрабатываемых поверхностей. Поэтому задачи по созданию и совершенствованию устройств для магнитно-абразивной обработки фасонных поверхностей, а также изучение физических и технологических закономерностей и параметров процесса являются актуальными.
Цель исследования. Повышение качества и производительности изготовления фасонных поверхностей путем совершенствования технологии магнитно-абразивной обработки.
Поставленные в диссертационной работе задачи решаются последовательно в пяти главах.
В первой главе дан литературный обзор теоретических и экспериментальных исследований по теме диссертации, на основе которого сформулированы цель и задачи работы.
Во второй главе рассмотрены методики расчета: магнитного поля в рабочем зазоре, магнитных и механических сил действующих на единичное абразивное зерно находящиеся в рабочем зазоре и съема металла с обрабатываемой поверхности при магнитно-абразивной обработке. Изучен процесс съема металла с обрабатываемой фасонной поверхности при магнитно-абразивной обработке.
В третьей главе на основе функционально-физического анализа технических систем разработана методика проектирования устройств для магнитно-абразивной обработки фасонных поверхностей, предназначенная для получения патентоспособных технических решений.
В четвертой главе приведены результаты исследований влияния технологических факторов на параметры качества при магнитно-абразивной обработке фасонных поверхностей.
В пятой главе приведены результаты внедрения технологии магнитно-абразивной обработки на отделочных операциях при изготовлении формообразующего инструмента для роторных линий.
Научная новизна.
Разработана имитационная модель процесса магнитно-абразивной обработки, позволяющая установить закономерность распределения и прохождения магнитных потоков при магнитно-абразивной обработке фасонных поверхностей.
Выявлено влияние перепада профиля детали на механизм съема металла при магнитно-абразивной обработке фасонных поверхностей.
Установлено влияние технологических режимов (времени обработки, рабочего зазора и зернистости абразивного порошка) на производительность и параметры качества (шероховатость, микротвердость, отклонение от круг-лости) при магнитно-абразивной обработке фасонных поверхностей.
Практическая ценность.
Разработана методика расчета конструктивных параметров индуктора и технологических режимов, обеспечивающих требуемое качество, предъявляемое к поверхности при магнитно-абразивной обработке.
Разработан новый технологический процесс изготовления формообразующего фасонного инструмента, позволяющий обеспечить его высокое и стабильное качество и снизить трудоемкость изготовления.
Определены технологические режимы процесса магнитно-абразивной обработки рабочей части пуансонов.
Разработана конструкция устройства для магнитно-абразивной обработки (патент RU № 2220836), позволяющая обрабатывать фасонные поверхности.
Методы исследования. В работе использованы основные положения науки о резании металлов и технологии машиностроения. Подтверждение теоретических положений обеспечивались экспериментальными методами лабораторных исследований с использованием автоматизированного стенда сбора и обработки экспериментальных данных. Применялись физические методы анализа качества поверхностного слоя, измерение микротвердости и микрорельефа. Результаты экспериментов обрабатывались с помощью методов математической статистики.
Результаты исследований доложены и обсуждены на 58-й, 59-й, 60-й научно-технических конференциях студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава АлтГТУ (Барнаул, 2000-2003г), на 1-й, 2-й, 3-й межрегиональной научно-технической конференции "Ресурсосберегающие технологии в машиностроении" (Бийск, 2001-2003г), а также на научных семинарах кафедр "Технология автоматизированного производства" и "Общая технология машиностроения" Алтайского государственного технического университета им. И. И. Ползунов.
Автор выражает искреннюю благодарность к.т.н., доценту Ситникову А.А. и к.т.н., профессору Леонову С.Л. за помощь, оказанную при проведении данного исследования.
Магнитно-абразивная обработка
Первые предположения использовать магнитное поле для абразивной обработки возникли в 1938 г. Первые публикации об исследовании и применении абразивной обработки с использованием магнитного поля появились в 60-х годах и принадлежат российским ученым [8, 19, 20, 21].
В процессе магнитной обработки обрабатываемый материал подвергается не только механическому абразивному воздействию, но также воздействию переменного магнитного поля, которое благоприятно отражается на эксплуатационных свойствах поверхностного слоя изделия.
Впервые сведения об изменении механических характеристик сталей под воздействием магнитных полей были опубликованы в 1929 г [115]. В 1937г А.В. Алексеев использовал магнитные воздействия для повышения твердости инструментов из быстрорежущей стали [1]. Был проведен ряд работ по изучению влияния магнитного поля на диффузионные процессы при термической обработке сталей. В начале 60-х годов появились работы, в которых приводились результаты испытаний стали на растяжение в присутствии магнитного поля. Начиная с 70-х годов, вопросы магнитной обработки инструментов привлекли внимание широкого круга исследователей, как в нашей стране, так и зарубежом.
Предложенные к настоящему времени способы использования магнитных полей для этих целей можно классифицировать в соответствии с тем, на какой стадии изготовления или эксплуатации инструментов осуществляется магнитное воздействие: во время термической обработки режущих инструментов, для упрочнения режущих инструментов после их изготовления и переточек, в процессе резания. На практике нашли применение различные схемы магнитных воздействий и различные по своим характеристикам магнитные поля. Учеными установлена взаимосвязь между магнитным состоянием стальных и твердосплавных режущих инструментов (резцов, сверл), характером их изнашивания и стойкостью [115]. Согласно этим исследованиям, стойкость намагниченных быстрорежущих резцов может быть увеличена или уменьшена в зависимости от магнитной полярности режущей части инструментов и направления подачи (для резцов).
Предварительно намагниченные, а затем размагниченные инструменты также показывают повышенную стойкость. Авторами этих работ выдвинуто предположение, что причиной изменения стойкости является изменение направления теплового потока в присутствии магнитного поля остаточной намагниченности инструмента, и изменение, таким образом, теп-лонапряженности режущего клина. Предварительно многократно намагниченные, а затем размагниченные инструменты обладают повышенной магнитной проницаемостью и по этой причине легко намагничиваются в процессе резания полями токов тепловой ЭДС. В связи с этим и размагниченные инструменты проявляют повышенную стойкость.
Отклонение теплового потока под действием магнитного поля может быть использовано для повышения стойкости инструмента, например сверл, за счет изменения теплонапряженности наиболее нагруженных участков режущего инструмента.
В работах [20] показано, что для пластин из стали Р18, в магнитном поле действительно имеет место поворот теплового потока на угол 6-12, что вполне достаточно для изменения теплового баланса в зоне резания. Однако для этого надо создать поля напряженностью около 240 кА/м.
При исследовании процесса магнитно-абразивного полирования Г.С. Шулев впервые обратил внимание на изменение твердости и структуры стали ХВГ (58-62 НЯСэ), которая подвергалась перемагничиванию в слабых полях [27, 42]. Частота перемагничивания изменялась в пределах 1000...2000МИН 1. Постепенное увеличение индукции на полюсах магнита от 0 до 18 Тл привело к тому, что твердость HV перемагничинных образцов повысилась на 30%. Максимальный прирост наблюдался при 4000 циклов, а продолжительное перемагничивание дальнейшего повышения упрочнения не приносило. Были проведены измерения твердости и непосредственно во время перемагничивания, когда неподвижный образец устанавливали на прибор Виккерса, а электромагнит приводили во вращение. При этом контролируемую индукцию создавали на цилиндрической поверхности образца, а измерение твердости производили на торце в разных точках по диаметру и окружности. Перемагничивание на указанных выше режимах привело к структурным изменениям в сталях. Было отмечено измельчение зерна мартенситной структуры, выделение карбидов, а также увеличение их числа и размеров при увеличении магнитной индукции и числа циклов перемагничивания.
Наиболее существенный вклад в развитие теоретических вопросов магнитной обработки и технологии ее применения внесли СП. Постников и Ю.М. Барон.
Под магнитной обработкой С. Н. Постников [87] понимает воздействие на материал магнитного поля с целью управления его дислокационной структурой и свойствами. Результатом такого воздействия является иска жение электронного энергетического спектра твердого тела и последующая перестройка его электронной структуры, обусловленная появлением дефектов. Автор считает, что степень проявления эффекта магнитной обработки определяется способностью субмикрообъемов решетки к диссипации и аккумулированию энергии возбуждения.
На основе представлений об электромагнитной активации дислокационных процессов, происходящих в твердых телах, отмечается, что именно с дислокационными явлениями и перераспределением точечных дефектов следует связывать неупругую релаксацию напряжении, обусловленную взаимодействием упругого поля стрикционного происхождения с упругим полем реальной структуры. С точки зрения повышения физико-механических характеристик быстрорежущих сталей утверждается, что поля локальных перенапряжении в них появляются в результате магнитост-рикции. При этом частицы карбидной фазы становятся концентраторами напряжений, которые уменьшаются за счет дополнительных источников дислокации.
Автор считает, что с увеличением плотности дислокации, когда собственный рост затрудняет их перемещение, в сталях происходят своеобразный наклеп, что при магнитной обработке выражается в изменении параметра решетки мартенсита и снижении температуры обратного мартенсит-ного превращения. Следует выделить, что намагниченное состояние инструмента не может рассматриваться как основная причина повышения его стойкости, поэтому рекомендуется в технологическом процессе предусматривать и размагничивание, так как в противном случае имеет место прилипание стружек к детали и инструменту в процессе резания.
Дальнейшее развитие представлений о возможности необратимых изменений субструктуры и свойств кристаллических твердых тел при воздействии внешних магнитных полей нашло в работе Скворчевского Н.Я. [88]. Показано что, если при макроскопической пластической [88]. Показано что, если при макроскопической пластической деформации, например, магнитно-импульсной обработки характерным является наличие полос скольжения, то при магнитной обработки в полях напряженностью до 106 А/м имеет место микропластическая деформация субмикрообъемов твердого тела, которая значительно влияет на субструктуру обрабатываемого материала без видимого изменения внешнего состояния и формы объекта. В общем случае магнитострикционное упрочнение должно протекать по смешанному дислокационно-диффузионному механизму. Применительно к ферромагнитному материалу, например быстрорежущей стали, оно проявляется в увеличении ее твердости, красностойкости, прочности и, как следствие, улучшении эксплуатационных свойств. Диффузионный характер упрочнения подтверждается уменьшением параметра решетки мартенсита, выделением мелкодисперсных фаз-упрочнителей, увеличением твердости быстрорежущей стали в течение определенного времени.
Расчет магнитного поля в рабочем зазоре
Для расчета силы давления порошка на обрабатываемую поверхность резания необходимо знать распределение магнитного поля и напряженность магнитных потоков в рабочем зазоре при магнитно-абразивной обработке фасонных поверхностей.
Для описания магнитных полей при магнитно-абразивной обработке индуктором на постоянных магнитах используем уравнения Максвелла магнитостатики:
Основные свойства магнитов формируются в процессе изготовления их из магнитотвердых материалов и характеризуются кривой размагничивания - участком петли гистерезиса магнита, расположенного во втором квадранте координат (напряженность внешнего магнитного поля Н, магнитная индукция в среднем сечении магнита В). Если образец магнитот-вердого материала поместить между полюсами намагничивающей установки и довести напряженность поля этой установки до значения Hs, то материал образца достигнет своего магнитного насыщения Bs (рис. 2.3). После выключения поля намагничивающей установки магнитная индук ция в среднем поперечном сечении образца снизится до значения Вг - остаточной индукции. При удалении образца из намагничивающей установки магнитная проводимость окружающей среды изменяется, и магнитная индукция в среднем сечении образца уменьшается до значения Bd. Магнитное состояние магнита при этом характеризуется точкой А на кривой размагничивания, которую называют рабочей точкой магнитотвердого материала, а тангенс угла а наклона луча ОА, проведенного из начала координат, называют коэффициентом размагничивания N данного материала. В работе [41] показано, что коэффициент N может быть выражен через размеры постоянного магнита где: Bj и Hd — магнитная индукция и напряженность поля в среднем сечении магнита для его рабочей точки; G - магнитная проводимость окружающей среды; 1М и SM - длина магнита вдоль оси намагничивания и площадь его поперечного сечения.
Магнитную энергию постоянного магнита в рабочей точке определяют по ее удельному значению:
Кривая размагничивания материалов ферритов и интерметаллитов имеют более пологую форму, чем для литых магнитов. Коэффициент размагничивания N принимает меньшие значения, и это значит, что достаточно большие значения магнитной энергии мы можем получить у магнитов с небольшой длиной 1м. Создание же большого магнитного потока Фм при сравнительно невысоких значениях Bj можно обеспечить магнитами с увеличенной площадью поперечного сечения, поскольку:
Прямоугольная форма магнитов удобна для конструирования индукторов для магнитно-абразивной обработки, чем цилиндрической. Расстояния между разноименными полюсами индуктора удается сделать небольшими, что предполагает возможность использования биполярных схем для полирования даже небольших поверхностей и всегда обеспечивает высокий коэффициент полезного использования рабочей поверхности индуктора.
На каждое зерно магнитно-абразивного порошка, находящееся в рабочем зазоре действует комплекс сил магнитного, электромагнитного и механического происхождения. Состав этого комплекса определяется характером внешнего магнитного поля электропроводными свойствами материала порошка выбранной схемой обработки механической характеристикой порошковой среды формой и размерами зерен свойствами применяемой СОЖ. Результирующая сила Fp действующая на единичное зерно порошковой среды в рабочем зазоре определяется по формуле [1]:
FHH - инерционная сила, возникающая при столкновении движущегося зерна с обрабатываемой деталью; FUB - центробежная сила, возникающая при вращении зерна с магнитным индуктором; Рмд- сила механического давления; FTP- сила трения. В каждом конкретном способе магнитно-абразивной обработки может участвовать только часть перечисленных сил. Силы механического давления и трения, действующие на отдельное зерно со стороны окружающей порошковой среды, могут быть получены только в ходе расчета взаимодействий в рабочем зазоре.
Для определения магнитной силы используем выражение Л. Д. Ландау и Е. М. Лифшиц для силы, действующей на тело, помещенное в магнитное поле [8]:
Приняв допущения о симметричной форме зерен порошка (шар, эллипсоид, куб), изотропности магнитных свойств материала зерна и о его grad В - вектор градиента магнитной индукции в той же точке пространства. Сила резания в контакте зерен порошка с обрабатываемой поверхностью определяется не только силой Fp, действующей непосредственно на контактирующее зерно, но и действием на него окружающей порошковой среды. Сложность необходимых расчетов осложняется тем, что сами зерна внутри рабочего зазора имеют разную форму и размеры. Учитывать это разнообразие не представляется возможным. Целесообразно принять допущения о том, что рабочий зазор заполнен однородной по плотности и магнитным свойствам порошковой средой. При этом значительно упрощается расчет силы давления порошка на обрабатываемую поверхность. Для каждого единичного объема порошковой среды можно получить результирующие всех действующих на него разнородных по своей природе сил и, таким образом, рассчитать силовое поле в пределах рабочего зазора и на его границах, одной из которых является обрабатываемая поверхность. С учетом сделанного допущения вместо сил F;, действующих на отдельные зерна, будем оперировать удельными силами F , действующими на малые единичные объемы и постоянные в пределах таких объемов
Синтез конструкций устройств для магнитно-абразивной обра- ботки фасонных поверхностей
Построение И-ИЛИ графа конструкций устройств для магнитно-абразивной обработки последовательно осуществлялось в пять этапов.
На первом этапе создавался информационный массив. Его источниками являются государственные и отраслевые стандарты, описания отечественных и зарубежных патентов и авторских свидетельств на изобретения.
Для создания информационного массива проведен поиск по патентным фондам шести стран: России (СССР), США, Великобритании, Франции, ФРГ и Японии за период с 1956 по 2003 годы. Для повышения его информативности и снижения трудоемко сти построения И-ИЛИ-дерева из полученного множества отобраны только те устройства, которые отличаются оригинальностью, перспективностью и высокими технико-экономическими показателями. Из них составлено исходное множество. Объем множества - около пятисот описаний технологических решений.
На втором этапе проводится функциональный анализ каждого из объектов исходного множества, например АС СССР 848318 - устройство для магнитно-абразивной обработки (см. приложение 2). С целью выявления альтернативных вариантов реализации функций устройства были заполнены таблицы "Элемент - функции элемента" (см. таблицу 3.1), а на их основе построены конструктивно-функциональные структуры (КФС — рисунок 3.2).
КФС представляет собой ориентированный граф, вершинами которого служат наименования элементов рассматриваемого объекта, а ребрами -функции этих элементов. Ребра выходят из вершин элементов, функции которых они описывают, и заканчиваются в вершинах — элементах, работу которых они обеспечивают.
Из каждой вершины - элемента - выходит несколько ребер, их число соответствует количеству функций, которые выполняет элемент. В основу построения КФС положен принцип выделения и рассмотрения структур с двухуровневой иерархией [89]. Согласно этому принципу всякий элемент, входящий в состав технологической системы, может быть представлен в виде совокупности элементов более низкого уровня. КФС позволяет получать более наглядное представление об анализируемом объекте с функциональной точки зрения. Каждый из описанных функциональных элементов обладает определенными конструктивными признаками, изменение которых при синтезе конструкции, как правило, приводит к переходу от одного технического решения (ТР) к другому.
Третий этап разработки И - ИЛИ графа связан с построением И - деревьев для каждого из технологических решений, входящих в исходное множество. Для этого их конструктивно-функциональные структуры дополнены признаками, характеризующими функциональные элементы: взаимное расположение элементов в пространстве, характер взаимосвязи, геометрическая форма, материал, соотношения параметров, особенности конструктивного исполнения.
Ниже рассмотрены иерархические описания двух конструкций устройств: на рис. 3.3 показано И - дерево устройство для магнитно-абразивной обработки фасонных поверхностей со сменным индуктором.
Структура устройства для магнитно-абразивной обработки криволинейных поверхностей изображена на рис. 3.4.
Как видно из рисунков, представленные структуры не содержат альтернативных элементов или признаков.
На четвертом этапе среди построенных И-деревьев выявлены технические решения с инвариантными функциями. Эти конструкции объединены в группы. При этом с одной стороны, технические объекты, входящие в каждую группу, изоморфны между собой относительно выделенной инвариантной функции, выполнение которой они обеспечивают, а с другой стороны, каждая функция является инвариантом для всех объектов, входящих в соответствующую группу.
Рассмотренные выше конструкции устройств изоморфны относительно функции "Обеспечение равномерности съема металла с фасонной поверхности". Реализация этой функции в представленных структурах технологических решений осуществляется различным образом: применение устройств с фасонной поверхностью; применение адаптерных насадок и т.д.
В каждой образованной группе объектов И-деревья содержат некоторое множество одинаковых вершин. Например, на рис. 3.3 - 3.4 одинаковыми являются вершины "Корпус", "Материал сталь", "Крепежная часть". Это позволяет представить структуры технологических решений группы в виде одного дерева, которое, кроме вершин "И", содержит вершины "ИЛИ", в которых будут размещаться альтернативные реализации функций элементов и признаков. Фрагмент объединенного И-ИЛИ-дерева устройств для магнитно-абразивной обработки, представленных на рис.3.3 - 3.4, изображен на рис. 3.5.
Объединение осуществляется от корня графа к вершинам, от наиболее общих структурных элементов к более частным. Особенность построенного таким образом И-ИЛИ-дерева заключается в том, что уже на данном
Закономерности формирования качества поверхности детали при магнитно-абразивной обработке
Обработка результатов экспериментов осуществлялась на ЭВМ с помощью метода наименьших квадратов. Метод наименьших квадратов (МНК) применяется при аппроксимации функций, то есть построении аналитической зависимости по табличным данным. Решение задачи включает в себя 3 этапа: 1. Выбор вида аналитической зависимости Y=f(X,Ci,C2,...Cit); K N. 2. Приведение зависимости к линейной относительно коэффициентов Сі...Ск. 3. Нахождение коэффициентов Сі,С2,...Ск Первый этап: решение задачи зависит от опыта исследователя, предварительных (априорных) данных. Если предварительной информации нет, то можно построить график и выяснить характер кривой по нему. Можно произвести перебор различных зависимостей с оценкой точности аппроксимации каждой из них. 89Второй этап необходим для эффективного применения метода наименьших квадратов. Применение МНК сводится к решению системы уравнений. i=l Выражения находящиеся в скобках под знаком суммирования называются невязками - отклонениями получаемой линии (прямой) от табличных данных. Если линия проходит точно через все точки (все невязки равны 0), то S=0. При наличии хотя бы одной невязки не равной нулю (S 0). Поэтому в соответствии с МНК коэффициенты зависимости определяются из Необходимым, а в данном случае и достаточным условием экстремума функции S(a,b), является равенство нулю ее частных производных по искомым коэффициентам. После преобразования получим систему уравнений для определения коэффициентов: Значения сумм в этих выражениях находятся из таблицы искомых данных. Решив систему уравнений, найдем искомые коэффициенты. В случае нелинейного относительно коэффициентов выражения, получается сложная система нелинейных уравнений, решить которую обычно не представляется возможным. В этом случае рекомендуется применение пря мых методов численной оптимизации, что значительно усложняет решение задачи. Оценкой качества аппроксимации является значение суммы (критерия): Чем меньше сумма, тем лучше аппроксимация (в основу МНК заложена минимизация этой суммы). Само значение суммы зависит от размера таблицы, вида функции и др. и не позволяет полностью оценить качество аппроксимации, но с ее помощью возможно сравнение аппроксимаций двумя и более различными выражениями. Полученные зависимости приведены на рисунках 4.4...4.12, по которым можно сделать следующие наблюдения. Влияние времени обработки на шероховатость поверхности (рис.4.4). Исходная шероховатость Ra = 0.70 мкм. В первые 15 с идет интенсивное снижение шероховатости на 50%, за 30 с шероховатость снизилась на 60%, за 45 с шероховатость снизилась на 65%, за 60 с шероховатость снизилась на 70%.
Влияние зернистости порошка на шероховатость поверхности (рис.4.5). При обработке порошком зернистостью 40/100 мкм обеспечивается шероховатость Ra = 0.23 мкм. С увеличением зернистости порошка шероховатость уменьшается, при использовании порошка зернистостью 180/250 мкм шероховатость снизилась на 12%, при использовании зернистости 250/315 мкм шероховатость снизилась на 16%.
Влияние рабочего зазора на шероховатость поверхности (рис.4.6). При обработке с рабочим зазором 1,2 мм обеспечивается шероховатость Ra = 0.23 мкм. С уменьшением зазора шероховатость уменьшается, уменьшение зазора до 1,0 мм шероховатость снизилась на 8%, уменьшение зазора до 0,8 мм шероховатость снизилась на 13%.
Влияние времени обработки на микротвердость поверхности (рис.4.7). Исходная микротвердость Hv 700. В первые 15с наблюдается интенсивное увеличение микротвердости на 50%, за 30с микротвердость увеличивается на 68%, за 45с микротвердость увеличивается на 77%, за 60 микротвердость увеличивается на 89%.
Влияние зернистости порошка на микротвердость поверхности (рис.4.8). При обработке порошком зернистостью 40/100 мкм обеспечивается микротвердость Hv 930. С увеличением зернистости порошка микротвердость увеличивается, при использовании порошка зернистостью 180/250 мкм микротвердость увеличивается на 11%, при использовании зернистости 250/315 мкм микротвердость увеличивается на 15%.
Влияние рабочего зазора на микротвердость поверхности (рис.4.9). При обработке с рабочим зазором 1,2 мм обеспечивается микротвердость Hv 930. С уменьшением зазора микротвердость увеличивается, с уменьшением зазора до 1,0 мм микротвердость увеличивается на 13%, с уменьшением зазора до 0,8 мм микротвердость увеличивается на 32%.
Влияние времени обработки на удельный съем металла (рис.4.10). В первые 30 с идет интенсивное удаление металла, далее с увеличением времени обработки производительность процесса снижается. Влияние рабочего зазора на удельный съем металла (рис.4.11). С уменьшением рабочего зазора производительность процесса увеличивается.
Влияние зернистости порошка на удельный съем металла (рис.4.12). С увеличением зернистости порошка производительность обработки увеличивается.
Технологические факторы не внесли изменений в отклонения от круглости. Произошли незначительные изменения, которые связаны с уменьшением шероховатости. Круглограммы приведены на рис.4.13...4.15.
Похожие диссертации на Совершенствование технологии магнитно-абразивной обработки фасонных поверхностей
