Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор литературы 10
1.1 Состояние и проблема повышения эффективности и качества механической обработки деталей из коррозионностойкой стали 10
1.2 Трибоэлектрохимические основы механической обработки деталей машин с применением смазочно-охлаждающих технологических средств ... 15
1.3 Роль и место электрохимических явлений при трении и резании 23
1.4 Цель работы и задачи исследований 27
2 Теоретические предпосылки управления процессами механической обработки металлов и их сплавов электрохимической поляризацией 29
2.1 Механизм формирования поверхности и электрохимические явления, протекающие при трении и резании металлов и сплавов в присутствии смазочно-охлаждающих технологических средств 29
2.2 Электрохимические основы подбора эффективных составов смазочно-охлаждающих технологических средств 34
2.3 Влияние электрохимических процессов на эксплуатационные характеристики трибосистем 36
3 Методики проведения экспериментальных исследований 44
3.1 Обоснование выбора исследуемого материала, режущего инструмента и эмульсола смазочно-охлаждающего технологического средства 44
3.2 Методика приготовления растворов 48
3.3 Методика электрохимических поляризационных измерений 48
3.4 Методика поляризационных измерений на вращающемся дисковом электроде 50
3.5 Методика оценки эффективности электрохимической поляризации зоны резания и влияния составов смазочно-охлаждающих технологических средств при сверлении 53
3.6 Методика оценки износа режущего инструмента и шероховатости обработанной поверхности 58
3.7 Сканирующая электронная микроскопия 58
4 Рациональные электрохимические способы управления эффективностью механической обработки коррозионностойкой стали ,.60
4.1 Результаты экспериментальных исследований влияния электрохимических воздействий на эффективность механической обработки коррозионностоЙкой стали и их обсуждение 60
4.2 Эмпирическая модель влияния состава смазочно-охлаждающих технологических средств и электрохимических воздействий на эффективность механообработки 70
4.3 Результаты экспериментальных исследований и оценка износа сверла
и шероховатости обработанной поверхности 73
5 Технологическая реализация полученных решений .77
5.1 Технологическая реализация и оптимизационное решение электрохимически управляемого устройства с применением смазочно-охлаждающих технологических средств при механообработке сталей 77
5.2 Применение разработанного электрохимически управляемого устройства с учетом оптимальных электрохимических режимов при точении втулок из коррозионностоЙкой стали 81
5.3 Разработка малоотходной технологии применения и переработки смазочно-охлаждающих технологических средств 87
Общие выводы 96
Библиографический список 98
Приложение
- Трибоэлектрохимические основы механической обработки деталей машин с применением смазочно-охлаждающих технологических средств
- Электрохимические основы подбора эффективных составов смазочно-охлаждающих технологических средств
- Методика оценки эффективности электрохимической поляризации зоны резания и влияния составов смазочно-охлаждающих технологических средств при сверлении
- Эмпирическая модель влияния состава смазочно-охлаждающих технологических средств и электрохимических воздействий на эффективность механообработки
Введение к работе
Уровень развития экономики любой страны определяется в основном достижениями в машино - и аппаратостроении, зависящими, в свою очередь, от процессов механической обработки металлов и других материалов [I].
Экономическое и социальное развитие общества невозможно без интенсификации и автоматизации производств, увеличения автоматизированных и роботизированных комплексов и линий, гибких автоматизированных производств и технологий обработки металлов и других материалов [2]. Развитие теории и инженерной практики повышения эффективности и качества их механической обработки связано с выявлением различных качественных и количественных зависимостей между параметрами обрабатываемых материалов и условиями (режимами) обработки, их теоретическим обоснованием, и на этой основе, с разработкой эффективных процессов обработки деталей из них [3].
Контактная динамическая механообработка материалов (в которую включают сверление, лезвийную обработку, штамповку и др.) по своей физико-химической и механотехнологическои сущности связана с общей проблемой трения и изнашивания материалов, поскольку лезвийная обработка и трение имеют одинаковую физико-химическую и механо-электрическую природу.
Электрохимические объекты, как и триботехнические, обозначают схемой М/Э/М, в которой в качестве М выступают металлы, их сплавы, углерод (графит), оксиды металлов и некоторые органические соединения; в качестве Э - ионопроводящие среды: водные растворы кислот, щелочей, солей, апро-тонные растворы органических электролитов, смазочно-охлаждающие технологические средства (СОТС), расплавы неорганических веществ, ионизи 6 рованный газ, в частности, при лезвийной обработке эта схема представляет собой систему: резец — СОТС — деталь.
В науке зародилось и ускоренно развивается новое направление - синергетика, изучающая явления и процессы в системах, которые выведены из состояния равновесия в результате обмена энергией и веществом с окружающей средой. Трибосистема является типичной открытой термодинамически диссипативной системой, и как показывают исследования последних лет, в узлах трения имеет место самоорганизующиеся процессы, в результате которых происходит кооперирование отдельных локальных участков поверхностей трения в упорядоченные структуры, существенно уменьшающие трение в трибосистемах [4]. Дополнительную энергию для интенсификации этого процесса можно вводить, в частности, электрохимической поляризацией.
В настоящее время не существует общепринятого подхода в управлении прочностными характеристиками поверхностных слоев металлов, определяющими эффективность их механической обработки электрохимическими методами. Поэтому разработка технологических решений для эффективной обработки труднообрабатываемых сталей является актуальной задачей.
Диссертация выполнена в соответствии с координационными планами Госкомвуза России "Университеты России", по направлениям "Разработка научных основ и производственных технологий для гальванотехники и три-боэлектрохимии"; "Исследование физико - химических закономерностей формирования структуры и свойств трибоматериалов и систем со специфическими свойствами", а также в соответствии с приоритетными направлениями развития науки и техники в Российской Федерации, в рамках соответствующего направления Министерства образования и науки Российской Федерации "Гальванотехника, защита от коррозии и трибоэлектрохимия".
Идея работы. В данной работе выдвигается идея, что прочностными характеристиками поверхностного слоя металлических деталей можно управлять электрохимическими методами на основе выбора состава СОТС и режимов электрохимических воздействий.
Цель работы: разработка трибоэлектрохимических основ и прикладных рекомендаций применения методов электрохимического управления процессами механической обработки коррозионностойкой (нержавеющей) стали ЇХ 18Н9Т.
Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:
- разработка методик исследований закономерностей электрохимических воздействий на процесс механообработки коррозионностойкой стали;
- оптимизация составов смазочно-охлаждающих технологических средств для механической обработки коррозионностойкой стали при одновременных электрохимических воздействиях на зону резания в присутствии ПАВ ("Аквол - 6");
- разработка модели электрохимических воздействий на эффективность механической обработки деталей из коррозионностойкой стали;
- разработка электрохимически управляемого устройства для повышения влияния СОТС на эффективность обработки деталей из стали 1Х18Н9Т;
- определение рациональных режимов электрохимической поляризации для интенсификации процессов механической обработки деталей из коррозионностойкой стали.
Методы исследования. Для достижения поставленной цели применяли теоретические и экспериментальные методы исследования в современной электрохимии, трибологии, материаловедении, математической статистике и планировании многофакторного эксперимента.
Научная новизна. Впервые предложен механизм совместного влияния электрохимической поляризации и состава СОТС на прочностные характеристики поверхностного слоя деталей с целью повышения эффективности и качества механической обработки. Разработана эмпирическая модель совокупного влияния состава СОТС и электрохимической поляризации на эффективность механообработки.
Практическая значимость и реализация работы. Разработаны технологические рекомендации по применению методов электрохимического управления процессами механической обработки коррозионностойкой стали.
Предложена модель, позволяющая выбирать рациональные режимы резания с учетом электрохимических закономерностей и состава СОТС с целью повышения эффективности и качества механической обработки.
Разработано электрохимически управляемое устройство для повышения влияния СОТС на эффективность механической обработки деталей из коррозионностойкой стали, применение которого на предприятиях г. Шахты обеспечит реализацию экономического эффекта за счет увеличения производительности обработки деталей.
На защиту выносятся:
1. Метод повышения эффективности и качества механической обработки на основе управления прочностными характеристиками поверхностного слоя выбором режимов электрохимической поляризации зоны резания и состава СОТС;
2. Эмпирическая модель влияния состава СОТС и электрохимической поляризации на эффективность механообработки коррозионностойкой стали;
3. Закономерности управления эффективностью механообработки электрохимической поляризацией и технологические рекомендации рациональных режимов обработки стали 1Х18Н9Т;
4. Электрохимически управляемое устройство для повышения влияния СОТС на эффективность обработки деталей из коррозионностойкой стали.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ШИ ЮРГТУ (НПИ), 5 Международной научно-технической конференции "Динамика технологических систем" (Ростов-на-Дону, 1997 г.), на 49 научно-производственной региональной конференции "Научно-технические и социально- экономические проблемы Российского Донбасса" (г, Шахты, 2000 г.), VI Всероссийской научно-практической конференции "Современные технологии в машиностроении - 2003" (Пенза, 2003 г.), Международной Интернет-конференции "Технологические комплексы, оборудование предприятий строительных материалов и стройинду-стрии" (Белгород, 2003 г.), Международной научно - технической конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения - Технология 2003" (Орел, 2003 г.), VI Всеросийской научно-технической конференции "Новые химические технологии: Производство и применение" (Пенза, 2004 г.), Выездной сессии Секции энергетики Отделения энергетики, машиностроения и процессов управления РАН "Альтернативные естественновозобновляющие источники и энергосберегающие технологии, экологическая безопасность регионов" (Ессентуки,-2005 г.), научных семинарах по трибоэлектрохимии на кафедре Технология электрохимических производств" ЮРГТУ (НПИ).
Публикации, По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, из них 6 статей в центральной печати и получен патент на изобретение.
Объем и структура работы. Работа изложена на 124 страницах машинописного текста, содержит 30 рисунков и 5 таблиц. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка, содержащего 126 наименований и 4 приложений.
Трибоэлектрохимические основы механической обработки деталей машин с применением смазочно-охлаждающих технологических средств
В современной трибологии различают следующие важнейшие и перспективные направления и разделы исследований, которые получили развитие в настоящее время [35, 36].
Трибоанализ (теоретические положения трибомеханики, трибохимии, т.е. явлений и процессов в узлах трения и резания; физики и химии; природы, механизма и кинетики трения, износа и приработки сопряженных фрикционных поверхностей пар трения). Трибоматериалвведение (синтез, изучение и управление свойствами материалов в подвижных сопряжениях, в том числе и фрикционных материях). Триботехнология (технологические методы управления фрикционными характеристиками сопряжения). Триботехника (совокупность технических средств, различающих процессы трения, изнашивания, резания). Трибомониторинг (совакупность средств и методов диагностики, контроля и испытаний трибологических систем). Трибоинформатика (совокупность методов и средств обработки и хранения трибологической информации).
Специалисты по триботехнике мало привлекают электрохимические знания в решении своих задач: довлеет груз сложившихся традиционных взглядов. Между тем накопленный материал и некоторые теоретические предпосылки позволяют, на наш взгляд, говорить о зарождающейся новой области знаний на границе трибологии и электрохимии - трибоэлектрохимии, содержанием которой являются взаимосвязанные закономерности электрохимических и трибологических явлений и процессов, а предметом трибоэлектрохимии выступают фрикционные системы в основном с гидродинамическим и гидростатическим трением, у которых контакт тела и контртела происходит через слой разграничивающей их смазочной, обычно ионопрово-дящей, среды [35].
Поскольку контактная динамическая механообработка материалов (резание, сверление, штамповку, шлифование, полирование, виброобкатывание и др.) по своей физико-химической и механотехнологической сущности связана с общей проблемой трения и изнашивания материалов, и при этом в ней участвуют процессы внешнего трения, то в термин «трибоэлектрохимия» включаются также все явления и процессы, которые проявляются как в узлах трения, так и в устройствах для контактной динамической механообработки металлов.
Так как надежность и долговечность напрямую зависят от износа поверхностей, происходящего при контактном трении, а лезвийная обработка и трение имеют одинаковую физико-химическую и механо-электрическую природу, то повышение интенсивности и качества механической обработки деталей и оборудования из них в целом требует знания этих процессов.
В контактной зоне трущихся поверхностей одновременно возникает комплекс механических, физико-химических явлений и электрохимических процессов, Трибоэффекты в своей основе имеют преимущественно электрохимическую природу и поэтому глубинный их смысл можно раскрыть и понять через изучение электрохимических процессов и явлений, реализующихся в подвижных сопряжениях узлов трения [37].
Накопленный материал в этой области знаний показывает, что используя трибоэлектрохимические явления, можно с одной стороны получить важную информацию о процессах, происходящих на контактных поверхностях при трении и контактной механообработке металлов, а с другой - управлять износом трущихся пар и инструмента для контактной механообработки. Отсутствует теоретическая основа и целеполагающее накопление материала по трибоэлектрохимическим явлениям и процессам. Однако из комплекса явлений, протекающих при трении и резании металлов, наименее изучены именно электрохимические.
Учитывая то, что в схеме М / Э/ М, в которой в качестве М выступают металлы, их сплавы, углерод (графит), оксиды металлов и некоторые органические соединения, а в качестве Э (ионопроводящей среды) при лезвийной обработке выступают смазочно-охлаждающие технологические среды, важно показать их влияние на формирование эксплуатационных свойств поверхностного слоя деталей.
Применение жидкостей и других веществ, обладающих смазочно-охлаждающими свойствами, облегчает процесс резания, вследствие чего уменьшает износ режущего инструмента, снижаются силы резания и повышается качество обработанной поверхности.
СОТС, в основном, являются масляными эмульсиями. Эмульсии - это двухфазные системы, в которых одна жидкость диспергирована в другой в виде капелек, т.е. они представляют собой коллоидные растворы, мицеллы которых состоят из мельчайших капель минерального масла, окруженных ионами эмульгатора (органических кислот), которые ориентированы углеводородными радикалами в сторону масла, а карбоксильными группами в сторону дисперсионной среды. Упругая оболочка эмульгатора, окруженная слоем ионов (двойной электрический слой), препятствует разрушению эмульсий, слиянию капель масла [38].
Современные водорастворимые СОТС могут содержать в качестве основных компонентов гидрооксиды, карбонаты, фосфаты, силикаты, бораты и сульфаты щелочных металлов [39]. Классификация возможных компонентов водорастворимых СОТС представлена на рисунке 2.
В виде добавок в них почти всегда присутствуют поверхностно-активные соединения, влияющие на противоизносные, противокоррозионные, противоокислительные, эмульгирующие и смачивающие свойства, однако их действие может быть улучшено и добавкой комплексообразовате-лей, и восстановителей [40, 41].
Электрохимические основы подбора эффективных составов смазочно-охлаждающих технологических средств
Подбор эффективных составов СОТС можно производить на основе электрохимических закономерностей, учитывая физико-химические свойства обрабатываемого и инструментального материалов, характер электрохимических процессов, а также условия и режимы резания.
Эффективность смазки при резании зависит от размеров октаэдриче-ских и тетрагональных пустот атомно-кристаллической решетки, атомов, анионов и катионов химических реагентов (компонентов СОТС), характеристики протекания и скорости электрохимических процессов.
При резании в присутствии СОТС возникает взаимодействие смазки с металлом, и происходит как адсорбционное, так и химическое избирательное растворение, благодаря чему резко повышается концентрация вакансий, которые, коагулируют в поры. Вакансии, пористость и действие ПАВ способствуют возникновению вакансионно-дислокационного механизма деформирования, при котором дислокации от консервативного вида движения переходят к идущему почти без усилия переползанию к поверхности. При этом выход на поверхность дислокации сопровождается выходом атомов, имеющих свободные связи и проявляющих химическую активность.
Избирательность растворения возбужденных атомов позволяет иметь непрерывную разрядку подходящих к поверхности дислокаций. Когда атомы не удаляются (накапливаются), они тормозят разрядку. Обмен атомами между металлом и СОТС протекает по механизму, сочетающему адсорбционное и хемоадсорбционное действие. Энергия, накапливающаяся в поверхностном слое в результате деформации, переходит в возбуждение атомов, которые избирательно вступают в связь (координационную) с лигандами СОТС, образуя комплексное соединение. Комплекс, являясь поверхностно-активным веществом, защищает поверхности трения (резания), и, оказывая адсорбционное действие, снижает прочность материала (пластифицирует его). Эффект «пластификации» поверхностного слоя металла зависит от проникающей способности применяемой эмульсии, которую необходимо подбирать с учетом высоких требований к ее адгезивным и вязкостным свойствам [83].Отсюда следует, что важно подобрать оптимальное комплексное соединение. Неравномерное распределение смазки в очаге деформации, решающее значение антифрикционных свойств — вот основные особенности действия СОТС в условиях резания.
В условиях неравномерного распределения СОТС в зоне происходят разрывы молекулярных цепей смазки, поэтому одной из основных задач технологической смазки является быстрое экранирование оголенных и вновь образующихся в процессе деформации металлических поверхностей. Предлагается создать в очаге деформации условие для окисления вновь образующихся ювенильных поверхностей металла; смазка же должна содержать вещества (или генерировать их непосредственно в процессе деформации), которые с достаточной скоростью экранировали бы образующие металлические поверхности.
По своей природе процесс образования металлических пленок на рабочих поверхностях стального металлообрабатывающего инструмента и заготовки является электрохимическим (коррозионным) [84]. Он связан с восстановлением ионов металла (в большинстве случаев, с целью повышения антифрикционных свойств в смазочные материалы вводят медьсодержащие присадки) на железе и образованием металлической меди и соединений железа, входящих в состав защитной пленки [85].
В условиях резания большие контактные давления (порядка 2 ГПа) и температура, измеряемая сотнями градусов и выше, вызывают повышенную интенсивность изнашивания или срыв защитной пленки. Следовательно, для регенерации пленки требуется относительно высокая скорость восстановления ионов меди на контактирующих поверхностях инструмента и заготовки, а значит, и достаточно высокая коррозионная активность СОТС. В этой связи, задача локализации коррозионных процессов, связанных с присутствием в СОТС ионов металлов окислителей только в зоне контакта инструмента и заготовки при одновременном удовлетворении требований в отношении защиты от коррозии свободных поверхностей инструмента, оборудования и заготовок, представляется трудной.
Методика оценки эффективности электрохимической поляризации зоны резания и влияния составов смазочно-охлаждающих технологических средств при сверлении
Выбор состава смазочного материала и условий его применения для операций механообработки обусловлен, обычно, необходимостью сравнить эффективность нескольких электролитов. Для этого необходимо экспериментально проранжировать выбранные электролиты по выбранному критерию эффективности, и на основе анализа полученного ряда, с учетом экономических соображений выбрать наиболее эффективный состав (электролит) СОТС и диапазон эффективных областей электрохимической поляризации, оптимальный для условий данной операции [96, 97]. При проведении испытаний выбранных составов и способов электрохимической активации на величину показателя эффективности СОТС существенное влияние оказывает разброс качества инструмента (заточки, геометрии, свойств материала инструментов), образцов (неоднородность свойств образцов) и т. д. Сверла брались из одной партии, а образцы изготавливались из одного листа. Для повышения достоверности результатов испытаний опыты проводились три раза с последующей статистической обработкой результатов.
Материал сверла — сталь Р6М5, материал образца - сталь 1Х18Н9Т, диаметр сверла - 3 мм, глубина - 3 мм, осевое усилие на сверло - 90Н, частота вращения шпинделя станка - 300 мин .
Эксперименты проводились на установке для оценки эффективности электрохимической поляризации зоны резания и влияния составов СОТС при сверлении с постоянным усилием на базе настольно-сверлильного станка 2М112 (рисунок 7). Использовалась разработанная схема [87, 98] для определения времени сверления одного отверстия определенной глубины, которое принято в качестве критерия эффективности предложенного комбинированного способа обработки.торых установлен токонепроводящий держатель 11 с пазом для крепления образцов 12. При сверлении сверлом 13 образца 12 СОТС через систему трубопроводов 4 из емкости 2 с краном 3 подается в сменный насадок 5, в котором имеется один электрод (в зависимости от условий применения СОТС, т.е. выбранной схемы электрохимической поляризации (активации) применяются один или два электрода), а затем попадает в зону сверления. Скорость подачи СОТС возможно регулировать краном 3.
Общий вид установки для оценки эффективности электрохимической поляризации зоны резания и влияния составов СОТС при сверлении В экспериментальной установке (рисунок 7) электрохимическую цепь, состоявшую из обрабатываемого изделия, смазочно-охлаждающеи жидкости и вспомогательного электрода, поляризовали гальваностатически с помощью источника постоянного тока ИТ. Такой выбор способа поляризации обусловлен большими возможностями регулирования подаваемого сигнала, связанными со спецификой изучаемой системы.
По образцу 12 и электроду в насадке 5 протекал постоянный ток от регулируемого источника тока 6, контролируемый цифровым микроамперметром 7. Полярность подводимого тока в процессе опытов меняется. При проведении опытов по этой схеме необходимо учитывать данные, полученные по описанным выше методикам статических и динамических исследований по получению кривых " потенциал - плотность тока " для выбора области эффективной величины подаваемого тока. Причем динамические испытания, моделирующие процесс сверления, проводятся на установке с вращающимся электродом с частотой вращения 300 с"1.
Время сверления на рекомендуемую глубину определяли с помощью счетчика времени И, подключенного станку. Таймер представлял собой счетчик импульсов с частотой 50 Гц. Время сверления определяли по формуле: t — пі50, где п — число импульсов, определяемое по шкале таймера. Подключение таймера осуществляли следующим образом. Параллельно кнопке «пуск» пересчетного прибора выведены провода к группе контактов, совмещенных с кнопкой «пуск» сверлильного станка. На необходимом расстоянии ниже нижнего края шпинделя установлена вторая группа контактов, соединенных с кнопкой «стоп» пересчетного прибора. Еще одна группа контактов размыкала цепь магнитных пускателей станка. Таким образом, при замыкании контактов, установленных ниже нижнего края шпинделя достигалась заданная глубина сверления, таймер автоматически останавливался и его показатели соответствовали времени сверления одного отверстия определенной глубины.
Существенным моментом являлась оценка достоверности и репрезентативности проверяемых данных. С этой целью задавались доверительной вероятностью Р=0,95 и осуществляли статистическую проверку данных, полученных при сверлении отверстия при анодной поляризации обрабатываемого из делия с плотностью тока j - 0,05 мА/см2 (коррозионностойкой стали IX18H9T) в растворе состава: ОД моль/л Na2S04, 5 % "Аквол-6" по критерию нормированного отклонения (Д#м-критерий) [99]. Согласно этому критерию все результаты наблюдений при сверлении в выбранной точке (число измерений в выборке и=11) располагали по возрастанию их значений, то есть в так называемый вариационный ряд
Эмпирическая модель влияния состава смазочно-охлаждающих технологических средств и электрохимических воздействий на эффективность механообработки
При выявлении оптимальных технологических режимов комбинированной механической обработки с поляризацией зоны резания для условий конкретной операции (сверления) с использованием СОТС "Аквол - 6" на фоне ОД моль/л Na2S04 устанавливали эмпирическую зависимость между величиной времени сверления At с одной стороны, и процентным содержанием концентрата С смазочного материала "Аквол-6", плотностью тока у, осевой нагрузкой Рос с другой стороны. Для этого использовали математико-статический метод планирования эксперимента, представляющий собой полный факторный эксперимент типа 23 [99, 102-104]. Время сверления At будет приниматься в качестве критерия оптимизации в выражении: у =f(x}, Х2, х3) YLmiAt=f(C,j, Рое). В качестве варьируемых факторов были выбраны процентное содержание концентрата смазочного материала в СОТС (xj), плотность тока () и осевая нагрузка (х3). Значения выбранных уровней варьируемых факторов приводятся в таблице 3. В качестве постоянных факторов были приняты остальные компоненты СОТС и параметры режущего инструмента (материал сверла - сталь Р6М5, диаметр сверла - 3 мм), материал заготовки (сталь ІХ18Н9Т), глубина сверления - 3 мм, частота вращения шпинделя станка - 300 мин"1. Для оценки влияния указанных факторов на эффективность процесса сверления стали и математического описания этого влияния использовалась модель вида [103, 104]: у = bo + b; Xj + b2 x2 + Ъз Хз + bl2 x/ x2+ b]3 XI X3+ b23-x2 x3+ bl23 X} x2 x3, где у -критерий оптимизации, в нашем случае время сверления; xi, х2, хз - оптимизируемые параметры; bo- общий коэффициент эксперимента; bi, b2, Ьз, bj2, Ьіз, b23, bt23 — коэффициенты регрессии. Матрица плана с расчетными столбцами взаимодействия факторов приведена в таблице 4. Ахк где х, — натуральное значение і-го фактора; х - среднее значение /-го фактора; Ах, - интервал варирования.
Уравнение регрессии в кодированных переменных, полученное в результате реализации полного факторного эксперимента, после исключения незначимых коэффициентов, которыми являются Ь]2, Ь;з, Ь2з, Ь!2з, будет иметь вид: Уравнение регрессии в физических переменных будет иметь вид: Доверительная вероятность при оценивании однородности дисперсий, значимости коэффициентов регрессии и адекватности модели принята равной 0,95. При минимизации уравнения регрессии (времени сверления) с помощью математического пакета Mathcad 2000 получены следующие значения оптимизируемых факторов: х{ - содержание концентрата СОТС, С = 6 %; хг -плотности тока у = 0,03 мА/см ; хз — осевой нагрузки Л с— 100 Н. При этих значениях время сверления At минимально и составляет 27,5 с. Результаты выполнения программы приведены в приложении. При выполнении программы производились: - проверка однородности дисперсий параллельных опытов по критерию Кохрена; - определение коэффициентов регрессии методом наименьших квадратов; - определение статистически незначимых коэффициентов регрессии с помощью / - критерия; - оценка адекватности модели с помощью критерия Фишера; - расчет значений параметров функции отклика в натуральных значениях факторов; определение расчетных значений отклика во всех точках плана путем подстановки в функции отклика соответствующих безразмерных и натуральных значений факторов (статистически незначимые коэффициенты регрессии при этом принимаются равными нулю). Нами была получены зависимости шероховатости внутренней поверхности отверстий при сверлении от износа сверла, по задней грани у ленточки из,;, в присутствии СОТС при оптимальных режимах комбинированной механической обработки с поляризацией зоны резания (рисунок 20). С увеличением h3 л от. 0,05 мм до 0,3 мм наблюдается увеличение шероховатости поверхности на один класс, причем при h3A- 0,05 мм эффективность резания практически не изменяется по сравнению с новым сверлом. В диапазоне износа сверла h3Jt от 0,05 мм до 0,3 мм эффективность сверления постепенно падает, а при h3JI больше 0,3 мм сверление практически не происходит и это значение износа является критическим.
