Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ проблем, связанных с производством деталей и изделий из капролона 9
1.1 Тенденции применения деталей и изделий из капролона 9
1.1.1 Виды механической обработки капролона 12
1.1.2 Требование к шероховатости поверхности деталей и изделий из капролона 16
1.1.3 Анализ конструктивных параметров режущего инструмента и технологических режимов резания капролона 17
1.2 Анализ существующих методов предварительной обработки полимерных материалов 21
1.2.1 Применение охлаждения как метода предварительной обработки полимерных материалов 24
1.2.2 Применение механической деструкции как метода предварительной обработки капролона перед точением 25
1.2.3 Применение нагрева как метода предварительной обработки капролона 27
1.2.4 Виды механического нагружения полимерных материалов 32
1.3 Обзор экспериментальных исследований токарной обработки заготовок из капролона. 34
1.4 Влияние вида напряженного состояния на прочность полимерных материалов 41
2. Структурное моделирование процесса резания полимерных материалов 47
2.1 Влияние теплового и механического воздействия на напряженно -деформированное состояние в процессе разрушения полимерных 47
2.2 Моделирование колебательных процессов в технологической системе станок - приспособление - инструмент - заготовка при токарной обработке полимерных материалов 57
3. Методическое и аппаратурное обеспечение экспериментальных исследований токарной обработки капролона при предварительном термомеханическом воздействии 71
3.1 Обоснование выбора капролона в качестве исследуемого полимерного материала 71
3.2 Обоснование и выбор параметров предварительных механического и теплового воздействий на заготовки из капролона .78
3.3 Измерительный комплекс для экспериментальных исследований колебаний при токарной обработке заготовок из капролона. Обработка и представление результатов исследований 81
3.4 Выбор режущего инструмента и параметров режима резания 87
4 Экспериментальные исследования качества токарной обработки заготовок из капролона. разработка рекомендаций по обеспечению заданных значений шероховатости поверхности 91
4.1 Цель экспериментальных исследований 91
4.2 Исследование влияния продольной подачи и диаметра заготовки на уровень шероховатости обработанной поверхности 92
4.3 Исследования влияния вида индивидуальных предварительных воздействий на параметр Ra шероховатости поверхности при точении.. 95
4.3.1 Влияние предварительного растяжения заготовки на уровень шероховатости обработанной поверхности 95
4.3.2 Влияние предварительного сжатия материала на уровень шероховатости обработанной поверхности 99
4 4.3.3 Исследование влияния предварительного нагрева заготовки из капролона на параметр Ra шероховатости обработанной поверхности.100
4 4.3.4. Сравнительный анализ индивидуальных предварительных воздействий на заготовки из капролона 108
4.4. Исследование влияния предварительного термомеханического воздействия на качество токарной обработки заготовок из капролона 111
4.4.1. Исследование параметра Ra обработанной поверхности при предварительном сжатии и нагреве заготовок 111
4.4.2. Исследование параметрами обработанной поверхности при предварительном сжатии и нагреве заготовок и точении левым резцом 115
4.4.3. Исследование параметра Ra обработанной поверхности при предварительном растяжении и нагреве материала 120
4.4.4. Исследование параметра Ra обработанной поверхности после предварительного растяжения и нагрева материала и точении левым резцом 125
4.5 Исследование взаимосвязи колебаний технологической системы при точении и качества обработанной поверхности 131
4.6 Выводы по четвертой главе 143
Заключение 146
Список использованных источников 150
- Анализ существующих методов предварительной обработки полимерных материалов
- Моделирование колебательных процессов в технологической системе станок - приспособление - инструмент - заготовка при токарной обработке полимерных материалов
- Измерительный комплекс для экспериментальных исследований колебаний при токарной обработке заготовок из капролона. Обработка и представление результатов исследований
- Исследование влияния продольной подачи и диаметра заготовки на уровень шероховатости обработанной поверхности
Введение к работе
В настоящее время имеется тенденция расширения области применения деталей из полимерных материалов в различных отраслях промышленности. Применение пластмасс позволяет, с одной стороны, улучшить технико-экономические показатели машин (снизить массу, сократить трудоемкость изготовления и т. д.), а с другой — существенно экономить черные и цветные металлы.
Из разнообразных видов пластмасс достаточно широкое применение нашел полимерный материал - капролон. Применение изделий из капролона в судо- и машиностроении обусловлено наличием у этого материала ряда положительных свойств: достаточно высоких прочностных и эксплутационных характеристик, низкого коэффициента трения в паре с металлами при смазке водой и маслом, химической стойкости к нефтепродуктам при длительной эксплуатации в широком интервале температур.
К основным технологическим мероприятиям по повышению износостойкости и долговечности машин и механизмов относится обеспечение требуемых параметров шероховатости сопрягаемых поверхностей деталей. В подвижных соединениях шероховатость оказывает значительное влияние на трение и износ трущихся поверхностей подшипников, направляющих, ползунов и т.п.
Прочность деталей также зависит от шероховатости поверхности. Разрушение детали, особенно при переменных нагрузках, в значительной степени объясняется концентрацией напряжений, являющихся следствием имеющихся неровностей.
В настоящее время реализуются современные эффективные методы получения изделий и деталей из капролона, однако обеспечение высокого качества сопрягаемых поверхностей деталей, требуемой точности и формы достигается за счет их механической обработки резанием.
Наличие у полимерных материалов специфичных свойств обуславливают резкое отличие процессов их механической обработки от процессов резания металлов, при этом эффективность методов обработки резанием в основном зависит от режимов обработки и используемых оборудования и режущего инструмента. Однако на практике имеются большие затруднения с достижением требуемых параметров шероховатости поверхности обрабатываемых деталей обычными методами обработки. Технологических методов, специально предназначенных для обработки капролона, недостаточно и они имеют невысокую эффективность. Это приводит к необходимости разработки новых оригинальных способов обработки деталей из пластмасс, сущность которых заключается в направленном изменении свойств обрабатываемого материала в зоне резания с целью обеспечения благоприятных условий для получения обработанной поверхности высокой точности и качества.
В технологии обработки металлов и пластмасс нашли широкое применение комбинированные физико — химические методы, сущность которых заключается в воздействии на поверхность обрабатываемого изделия источниками энергии или агрессивной средой, вступающей в химическое взаимодействие с материалом изделия. К основным методам физико - химической обработки относятся: термическая обработка; обработка импульсным источником энергии; обработка травлением; механохимическая обработка.
Однако известные в настоящее время способы предназначены для устранения дефеїсгов технологического процесса получения полимерных изделий - для зачистки изделий с целью удаления впусков и других элементов литниковой системы, снятия грата и заусенцев по контурам изделия, смятия и округления кромок, упрочнения поверхности и придания ей привлекательного вида.
Практическая реализация известных способов связана с наличием сложного и дорогостоящего специального оборудования, эксплуатация которого осуществляется с применением пожароопасных, взрывоопасных и агрессивных сред.
В связи с этим, задача повышения качества токарной обработки капролона, в том числе, за счет применения новых технологических разработок является актуальной.
Научная новизна данной работы состоит в следующих положениях:
1. Обосновано влияние вида и параметров предварительного теплового и механического нагружения заготовок из полимерных материалов на шероховатость обработанной впоследствии точением поверхности детали.
2. Экспериментально установлена зависимость между максимальными значениями спеїстра мощности, а также соответствующих им частот колебаний системы станок - приспособление - инструмент - заготовка и средним арифметическим отклонением профиля обработанной поверхности деталей из капролона;
3. Экспериментально установлены зависимости среднего арифметического отклонения профиля обработанной поверхности деталей из капролона от величины продольной подачи при токарной обработке, при применении предварительных механического и теплового воздействия на заготовки.
Практическая значимость работы заключается в: методе снижения шероховатости обработанных точением поверхностей деталей из полимерных материалов за счет создания предварительных напряжений сжатия или растяжения и нагрева заготовок, и рекомендациях по его реализации, применение которых позволило снизить среднее арифметическое отклонение профиля обработанной поверхности деталей из капролона до четырех раз; установленной особенности динамической системы станок -приспособление - инструмент — заготовка при обработке резанием полимерных материалов, заключающейся в расположении наибольших значений динамической податливости системы в областях, соответствующих погрешности размера, эксцентриситета, а так же шероховатости обработанной поверхности; использовании в промышленности рекомендаций по снижению шероховатости обработанных точением поверхностей деталей из полимерных материалов.
Анализ существующих методов предварительной обработки полимерных материалов
Анализ литературных данных [53,63,99,123,130,152] показывает, что применяемые в настоящее время режимы резания при обработке полимерных материалов недостаточно эффективны, с точки зрения формирования уровня шероховатости обработанной поверхности. Повышение производительности процесса резания полимеров с одновременным обеспечением высокого качества обрабатываемой поверхности и точности размеров детали связано с необходимостью интенсивного охлаждения зоны резания и режущего инструмента. Однако применение обычных охлаждающих сред при обработке пластмасс весьма ограничено, ввиду повышенного влагопоглощения пластмасс с изменением размеров деталей и физико — механических свойств обрабатываемого материала. Ранее накопленный опыт [103,105] показывает, что при обработке капролона резанием для охлаждения режущего инструмента и обрабатываемых пластмасс может быть использован предварительно охлажденный сжатый воздух.
В литературных источниках достаточно подробно описано применение искусственного холода при выполнении различных технологических процессов [24, 54,82]. В качестве источников получения холода могут быть использованы различные холодильные установки и устройства [25].
Известно, что низкие температуры могут вызывать как обратимые, так и необратимые изменения свойств различных материалов. Влияние умеренного холода на первоначальные свойства капролона практически не существенно, поэтому может быть применено при механической обработке резанием, как обычных, так и самых ответственных деталей.
Установлено, что временные (обратимые) изменения механических свойств в процессе охлаждения капролона резко повышает его обрабатываемость режущими, в том числе многолезвийными инструментами. При этом получается качественно обработанная поверхность. В связи с этим была разработана методика технологических испытаний и определены границы оптимальных температур охлаждения материалов, которые определяются с одной стороны достаточным повышением их твердости, а с другой — появлением хрупкости и опасности образования трещин в процессе обработки.
Охлаждение капролона осуществляется низкотемпературным потоком воздуха, непосредственным контактом с хладогеном в специальном контейнере, в различных холодильных камерах и установках. С этой целью были разработаны различные конструкции холодильного оборудования [25]. Одной из наиболее перспективных установок для охлаждения полимеров при обработке их резанием является жидкостная холодильная установка, работающая на смеси твердой углекислоты («сухой лед») с гидролизным спиртом.
Применение этого способа дает возможность поддерживать оптимальные температуры охлаждения в течение всего периода обработки. Последнее обстоятельство имеет важное значение при выполнении сложной и трудоемкой операции, например, при зубофрезеровании, требующих значительных затрат машинного времени. Другой, не менее, эффективный метод охлаждения полимерных материалов при обработке резанием основан на применении потока предварительно охлажденного сжатого воздуха, с целью предотвращения термомеханической деструкции обработанного поверхностного слоя, при одновременном повышении режимов резания и производительности обработки позволяет повысить также качество обработанной поверхности. Охлаждение сжатого воздуха, поступающего непосредственно из магистрали возможно в простых по конструкции, удобных, компактных и надежных вихревых трубках.
Этот вид генератора [24,25] холода фактически является безотказным, поскольку он не имеет подвижных деталей и узлов, приемлемым в производственных условиях и эффективным для охлаждения зоны резания и режущего инструмента при обработке полимерных материалов. Воздух как хладоноситель имеет ряд преимуществ: не токсичен, улучшает видимость зоны резания, облегчает условия труда и т. д. Охлажденный воздух незаменим при обработке капролона и других полимерных материалов.
Кроме токарной обработки искусственный холод успешно использовался при других операциях механической обработки [24]; например, при сверлении, фрезеровании, резьбонарезании и др.
Как показали производственные испытания [38], применение искусственного холода при оптимальных режимах резания и геометрии режущего инструмента дает возможность повысить производительность токарной обработки в среднем в 2 — 2,5 раза, обеспечивая при этом высокое качество обработанной поверхности.
Таким образом, обработку полимерных материалов целесообразно производить при температуре резания, исключающей термомеханическую деструкцию обрабатываемого поверхностного слоя. С целью предотвращения деструкции, повышения качества и производительности обработки резанием термопластичных полимерных материалов может быть рекомендован предварительно охлажденный сжатый воздух. днако, реализация таких способов предварительной подготовки поверхности полимерных материалов возможна при наличии специализированного дорогостоящего оборудования и обеспечения соответствующих условий технологического процесса. Все это приводит к необходимости разработки новых, более эффективных методов предварительной обработки поверхностного слоя обрабатываемых деталей из полимерных материалов.
Одним из способов повышения производительности процесса резания полимеров с одновременным обеспечением высокого качества обрабатываемой поверхности детали является использование способа предварительной обработки полимерных материалов, основанного на принципе механической деструкции поверхностных слоев [1,68,117,139]. Авторами [72] разработана конструкция устройства (рис. 1.1) для реализации данного способа, согласно которому, перед обработкой резанием на поверхностные слои заготовок предварительно наносятся микроповреждения в виде глухих отверстий конической формы.
На рисунке 1.1 представлены вид сверху и разрез А-А устройства для предварительной механической обработки пластмассовых заготовок. Устройство состоит из основания 1 с размещенным на нем корпусом 2. В корпусе 2 имеются опорные балки 3, на которых установлены корпуса подшипников 4, зубчатых валиков 5 и 6. Рабочее пространство, между валиками 5 и 6 регулируется путем перемещения корпусов 4 подшипников в пазах 7 опорных балок 3. Зубья 8 валика 5 обеспечивают линейный контакт с заготовкой 9; дискретные зубья 10 валиков 6 обеспечивают точечный контакт с заготовкой 9. Характер и вид контакта определяется
Моделирование колебательных процессов в технологической системе станок - приспособление - инструмент - заготовка при токарной обработке полимерных материалов
При механической обработке различных материалов, в том числе и полимерных, важно обеспечить высокое качество поверхности обработанной детали. От качества поверхностного слоя зависят: прочность деталей, особенно при знакопеременных нагрузках, прочность прессовых и стабильность подвижных посадок, износостойкость, коэффициент трения, коррозионная прочность, оптические и химические свойства [135].
Известно, что качество обработанной детали зависит от характера и параметров относительных колебаний инструмента и заготовки, которые вызывают периодическое изменение толщины срезаемого слоя и сил резания, что в свою очередь, ведет к изменению размеров и появлению геометрических погрешностей у обработанных деталей [140]. Колебания элементов технологической системы приводят к ухудшению качества обработанной поверхности, а также снижению стойкости режущего инструмента [140,147]. Для снижения уровня колебаний в технологической системе уменьшают режимы резания (глубину резания и подачу), вследствие чего существенно снижается производительность обработки.
Поглощение энергии колебаний в процессе механической обработки определяется демпфирующей способность материалов деталей технологической системы и стыков между ними, которая характеризует способность материалов и стыков поглощать энергию циклического деформирования.
Демпфирующая способность материала зависит от многих факторов, например, от его химического состава и структуры; амплитуды циклической деформации (напряжения) и вида напряженного состояния; вида и режима термической обработки; предварительного пластического деформирования; температуры и др. Известные конструкционные материалы различаются по демпфирующей способности весьма существенно - на три порядка [114].
Наиболее низкими демпфирующими свойствами обладают титановые сплавы. Значительно лучшую демпфирующую способность по сравнению с титановыми сплавами имеют алюминиевые сплавы и стали. А самую высокую демпфирующую способность показали полимерные материалы.
Полимерные материалы состоят из длинных молекулярных цепочек органического происхождения. Атомы углерода прочно связаны друг с другом и образуют разветвления, в которых прочность соединения таких молекулярных цепочек зависит от технологии изготовления полимера. Демпфирование происходит при релаксации и восстановлении полимерной цепочки после ее деформирования; при этом имеет место строгое соответствие между эффектами, обусловленными влиянием частоты колебаний и температуры, поскольку существует непосредственная связь между температурой и характером молекулярного движения [137].
Наиболее важными внешними факторами, оказывающими влияние на демпфирующие свойства материала, являются температура, частота колебаний, динамическая нагрузка и статическое предварительное нагружение. В меньшей степени демпфирующие свойства зависят от остальных внешних факторов, таких, как износ, давление воздуха, наличие радиации и смазка [114,140,147].
Самым важным внешним фактором, определяющим демпфирующие свойства материалов, является температура. Под влиянием температуры снижается прочность и твердость материала, а коэффициент потерь принимает очень высокие значения. .Сам коэффициент потерь, определяемый как: где t3 период затухания колебаний; М - масса; 5 - логарифмический декремент затухающих колебаний, определяемый из соотношениягде А; — изменения амплитуды затухающих колебаний, зависит от частоты колебаний технологической системы, с ростом которой он увеличивается.
Оценка влияния величины амплитуд деформаций при динамических перемещениях на демпфирующие свойства материалов довольно затруднительна [19,47,77,79,95]. Это связано с тем, что большие амплитуды деформаций обычно приводят к большому поглощению энергии в материале, что в свою очередь вызывает быстрый рост его температуры, поэтому оба эффекта - температурный и амплитудный -проявляются одновременно. Однако для полимерных материалов, где модуль упругости и коэффициент потерь изменяются в зависимости от температуры относительно медленно, влияние температуры становится вторичным по сравнению с влиянием амплитуды динамических деформаций. Зависимость модуля упругости от амплитуды динамических деформаций определяется структурой материала [2,6,10,12,13,43,65].
Также на демпфирующие свойства материала оказывает влияние статистическое предварительное нагружение. В случае приложения нагрузки к материалу, модуль упругости растет с ростом предварительной нагрузки, тогда как коэффициент потерь уменьшается [135].
В случае совместного воздействия статической и тепловой нагрузки в области небольших температур (до 100 С) уменьшается общий уровень рассеивания энергии в материале. При этом характер влияния температуры на демпфирование колебаний образца не меняется с приложением механической нагрузки [95,134,136,137].
Исходя из вышесказанного, следует, что динамические свойства технологической системы при обработке резанием полимерных материалов должны иметь существенные отличия, по сравнению с обработкой металлических конструкционных материалов, вызванные большей демпфирующей способностью полимеров. Поэтому представляет значительный интерес сравнение динамических свойств технологической системы при обработке резанием полимеров и металлов (на примере сталей), и анализ возможного влияния таких различий на параметры качества обработки.
В работе [57] для определения параметров качества деталей при токарной обработке предложена математическая модель колебаний технологической системы, отличительными особенностями которой являются:1) учет взаимного влияния параметров колебаний и силы резания;2) учет взаимосвязи колебаний по различным осям координат;3) представление расчетной схемы в виде многомассовой системы с сосредоточенными параметрами;4) использование мгновенных (постоянных и переменных) значений подачи, скорости и глубины резания вместо их номинальных (постоянных) значений.
На рис. 2.3 изображена принятая расчетная схема технологической системы. На заготовку действует сила резания с составляющими Рх, Ру, Pz, а на инструмент действует та же сила, составляющие которой имеют противоположное направление (-PXj -Ру, PZ).
Измерительный комплекс для экспериментальных исследований колебаний при токарной обработке заготовок из капролона. Обработка и представление результатов исследований
Как было ранее отмечено, основными факторами, влияющими на качество обработанной поверхности при точении термопластов являются у, s, t, г, у, а, о , где v — это скорость резания, s — подача, / — глубина резания, а г, у, а - это соответственно параметры резца, в — температура заготовки до начала обработки.
Конструкция режущего инструмента во многом определяет качество и производительность токарных операций. Низкая теплопроводность и малая теплостойкость полимера требуют высокой теплопроводности материала инструмента. Конструктивные и геометрические параметры должны способствовать лучшему теплоотводу из зон резания и трения. Для точения полимеров лучшими следует считать твердые сплавы группы ВК с содержанием кобальта менее 6% - ВК2, ВКЗМ, ВК4 - как наиболее теплопроводные[99,115].
Основными конструктивными элементами рабочей части являются [45,70]: передняя поверхность, главная и вспомогательная задние поверхности, образующие главную и вспомогательную режущие кромки. Передняя поверхность резца является его рабочей поверхностью: она воспринимает давление срезаемого слоя, по ней перемещается стружка. Задняя поверхность резца контактирует с обработанной поверхностью детали, она принимает на себя усилия упругого восстановления обрабатываемого материала. Геометрические параметры режущей части резца оказывают большое влияние на процесс резания и от их выбора зависят силы резания и износ инструмента.
Обобщая справочные данные, указанные в литературных источниках [120,121,124,128], получим следующие характеристики резцов, используемых для точения капролона (табл. 3.2).
На основании рекомендаций, обобщенных в табл. 3.2, экспериментальные исследования проводились при следующих параметрах режущего инструмента - инструментальный материал, используемый при точении капролона, ВК8; геометрические параметры резцов — а= 15, у= 15, (р = (pi = 45 ,г=2мм.
Другим важным фактором, влияющим на уровень шероховатости поверхности, являются правильно подобранные режимы резания. Ранее проводимые исследования [130,134,149] показали, что глубина резания не имеет существенного влияния на шероховатость поверхности, в отличии от скорости резания и подачи. Поэтому t принимаем равной 1 мм, глубина резания является величиной постоянной и не изменяется на протюкении скорости резания для обработки заготовок различных диаметров, реализуются на одной и той же частоте вращения шпинделя п = 1000 мин-1.1) В качестве исследуемого материала при проведении экспериментальных исследований выбран капролон, широко используемый в машиностроении для производства широкой номенклатуры изделий.2) На основании анализа физико - химических свойств и результатов механических испытаний капролона обоснованы и выбраны температура предварительного нагрева tH = 60 С и усилие предварительного сжатия / растяжения величиной ап (0,6 -0,8)ое заготовок из капролона перед токарной обработкой.3) Для исследования колебательных процессов в системе станок — приспособление - инструмент - заготовка при токарной обработки заготовок из капролона создан экспериментальный стенд, в состав которого входят измерительный комплекс на основе ЭВМ для регистрации колебаний, возникающих при обработке заготовок, и универсальный токарно-винтррезный станок 16К20.4) На основании анализа априорной информации выбраны оптимальные геометрические параметры и марка инструментального материала режущего инструмента, а также параметры режимов резания капролона.
Цель экспериментальных исследований - исследование влияния режимов процесса резания, параметров и вида предварительных воздействий на шероховатость поверхности, получаемой после токарной обработки капролона, а также взаимосвязи параметров колебаний при обработке и качеством обработанной поверхности.
Поскольку исследуется новый технологический процесс [44,153], то при проведении эксперимента учитываются такие факторы, которые, предположительно имеют значимое влияние на формирование шероховатости обработанной точением поверхности: величина продольной подачи, температура предварительного нагрева материала, величина усилия на сжатие и растяжение заготовок. На основании априорной информации в эксперименте использованы следующие режимы резания: скорости резания -78,5 м/мин и 157 м/мин соответственно для заготовок диаметром 25 и 50 мм; глубина резания t=\ мм; значения продольной подачи s изменяли в диапазоне 0,084 -ь 0,28 мм/об. Параметры предварительных воздействий приняты в соответствии с данными главы 3.
Исследования влияния указанных факторов на величину шероховатости обработанной поверхности заготовок из капролона были проведены в соответствии с методическими положениями, представленными в главе 3.
Исследование влияния продольной подачи и диаметра заготовки на уровень шероховатости обработанной поверхности
В качестве материала экспериментальных образцов были использованы заготовки из капролона диаметром 25 мм и 50 мм. При обработке использованы режимы резания, согласно табл. 3.3, глубина резания при всех экспериментах составляла 1 мм.
При выбранных условиях резания получены следующие значения параметра шероховатости поверхности Ra, приведенные в таблице 4.1.Результаты исследования зависимости параметра шероховатости Ra поверхности капролона от продольной подачи и диаметра заготовки представлены в виде графиков, приведены на рисунке 4.1.
Обрабатываемые заготовки из капролона были поделены на девять равных участков. Каждый участок обрабатывался с определенной подачей резания (рисунок 4.2). Токарная обработка велась по направлению к передней бабке станка. Из данных, представленных на рис. 4.1, видно, что с увеличением величины подачи до ОДЗ мм/об увеличивается значение параметра Ra шероховатости поверхности обрабатываемых заготовок диаметром 25 мм.
При обработке заготовок диаметром 50 мм величина параметра шероховатости несколько ниже, чем для заготовки 25 мм во всем диапазоне реализуемых подач, что можно объяснить повышенной жесткостью технологической системы.Для обоих случаев обработки наблюдается снижение качества обработанной поверхности в интервале подач 0,23 - 0,28 мм/об, о чем свидетельствует рост значений параметра Ra.
Сравнительный анализ результатов проведенных исследований, рис. 4.1, позволяет заключить, что качество обработанной поверхности с увеличением диаметра заготовки улучшается. Об этом свидетельствует снижение параметра Ra во всем диапазоне применяемых подач в случае обработки заготовки диаметром 50 мм.
В дальнейшем, данные представленные на рис. 4.1 будем считать базовым вариантом токарной обработки капролона.Для проведения второго этапа эксперимента, целью которого было выявление зависимости качества обработанной поверхности от предварительного растяжения материала, к заготовкам было приложено растягивающее усилие. Точение образцов велось по направлению к передней бабке станка. Результаты экспериментальных исследований приведены в таблице 4.2.
На рис. 4.3. и 4.4 графически представлены параметра шероховатости Ra от величины подачи в случае применения предварительного растяжения обрабатываемых заготовок из капролона.
Анализ экспериментальных данных, представленных на рис. 4.3, 4.4, позволяет сделать заключение о целесообразности предварительного растяжения заготовки, о чем свидетельствует характер кривых зависимости величины шероховатости от подачи. Для всех исследуемых случаев наблюдается снижение значений величины шероховатости поверхности предварительно нагруженной заготовки относительно значений величины шероховатости поверхности для базового варианта. Полученные значения шероховатости предварительно нагруженных растяжением заготовок
Из представленных данных, рис. 4.5, видно, что шероховатость обработанной поверхности, в случае обработки заготовки диаметром 50 мм ниже, по сравнению со значениями для заготовки 25 мм во всем диапазоне подач. Это можно объяснить повышенной жесткостью системы станок — приспособление - инструмент - заготовка в случае токарной обработки заготовки диаметром 50 мм.
Таким образом, предварительное растяжение заготовок из капролона перед токарной обработкой оказывает положительное влияние на качество обработанной поверхности, что подтверждается снижением параметра Ra до 2 раз по сравнению с базовым вариантом. Регрессионная зависимость параметра Ra от параметров режима токарной обработки после предварительного растяжения заготовки имеет вид:Ra = 0,083F - 5,5945 - 0,01 WS - 0,0004 2 + 48,7152 (4.1)При этом число параметров модели [104] равнялось d=5, число дублирующих экспериментов т=5, число наблюдений п=9. Соответственно число степеней свободы: rrii = n — d = 9 — 5 = 4,1 = m - 1 =5-1 =4. При доверительной вероятности Р=0,95 расчетное значение критерия Фишера Fpac;4= 8,16, а табличное значение Ртабл= 9,28, следовательно, выполняется условие Fpac4 Егабл_, что позволяет принять гипотезу об адекватности регрессионной модели. Максимальная погрешность определения параметра шероховатости Ra по уравнению (4.1) не превышает 4,7%.
На следующем этапе исследований проводилась токарная обработка заготовок из капролопа после предварительного сжатия. Точение проводилось по направлению к передней бабке станка. Данные экспериментальных исследований приведены в таблице 4.3.
Результаты исследования зависимости параметра шероховатости Ra поверхности капролона с учетом предварительного сжатия представлены в виде графиков, на рис. 4.6 для диаметра 25 мм и рис. 4.7 для диаметра 50 мм и на рис. 4.8 для обоих диаметров.
Анализ экспериментальных данных, представленных на рис. 4.6, 4.7 и 4.8, показывающих изменение параметра Ra в исследуемом диапазоне подач, с учетом предварительного сжатия заготовки, позволяет заключить следующее:1. В случае точения заготовок диаметром 25 мм качество обработанной поверхности практически не улучшается, по сравнению с базовым вариантом обработки заготовок, во всем диапазоне реализуемых подач, рис. 4.6.
