Шероховатость при сверлении: Сверление отверстий

alexxlab | 31.05.1975 | 0 | Разное

Содержание

Шероховатость при литье, фрезеровании, точении, сверлении, нарезании резьбы


Синим цветом выделены возможные значения параметров шероховатости. Зеленым цветом выделены оптимальные значения параметров шероховатости для конкретного вида литья.

Вид литьяПараметры шероховатости, мкм
RzRa
4002002512,56,33,21,60,80,40,20,10,050,0250,012
Литье в песчаные формы
Литье в кокиль
Литье по выплавляемым моделям
Литье в оболочковые формы
Литье под давлением
Центробежное литье

Таблица шероховатости поверхностей заготовок деталей, обрабатываемых давлением

Синим цветом выделены возможные значения параметров шероховатости для конкретного метода обработки.

Метод обработкиПараметры шероховатости, мкм
RzRa
4002002512,56,33,21,60,80,40,20,10,050,0250,012
Горячая ковка в штампах
Горячая вырубка и пробивка
Горячая объемная штамповка без калибровки
Холодная штамповка
Круглый холодный прокат (калиброванный)
Прокат листовой
Прокат ленты
Прокат после обдувки песком

Таблица шероховатости поверхностей при различных видах обработки деталей резанием

Синим цветом выделены возможные значения параметров шероховатости для конкретного метода обработки.

Методы обработкиПараметры шероховатости, мкм
RzRa
4002002512,56,33,21,60,80,40,20,10,050,0250,012
Фрезерование
Точение и расточка
Сверление
Нарезание резьбы
Зенкерование
Зенкование
Растачивание
Развертывание
Шлифование
Строгание
Долбление
Газовая резка
Отрезка приводной пилой
Дробеструйная и пескоструйная обработка
Протягивание
Шабрение
Слесарная опиловка
Электроэрозионная обработка
Хонингование
Суперфиниширование
Притирка
Полирование
Доводка


Сверление

 

Сверление является основным способом получения глухих и сквозных цилиндрических отверстий в сплошном материале заготовки.

В качестве инструмента при сверлении используется сверло, имеющее две главные режущие кромки.

Для сверления используются сверлильные и токарные станки.

На сверлильных станках сверло совершает вращательное (главное) движение и продольное ( движение подачи) вдоль оси отверстия, заготовка неподвижна (рис.19.3.а).

При работе на токарных станках вращательное (главное движение) совершает обрабатываемая деталь, а поступательное движение вдоль оси отверстия (движение подачи) совершает сверло (рис.19.3.б).

Диаметр просверленного отверстия можно увеличить сверлом большего диаметра. Такие операции называются рассверливанием (рис.19.3.в).

При сверлении обеспечиваются сравнительно невысокая точность и качество поверхности.

Для получения отверстий более высокой точности и чистоты поверхности после сверления на том же станке выполняются зенкерование и развертывание.

Зенкерование

– обработка предварительно полученных отверстий для придания им более правильной геометрической формы, повышения точности и снижения шероховатости. Многолезвийный режущим инструментом – зенкером, который имеет более жесткую рабочую част, отсутствует ! число зубьев не менее трех (рис.19.3.г).

Развертывание – окончательная обработка цилиндрического или конического отверстия разверткой в целях получения высокой точности и низкой шероховатости. Развертки – многолезвийный инструмент, срезающий очень тонкие слои с обрабатываемой поверхности (рис.19.3.д).

Схемы сверления, зенкерования и развертывания представлены на рисунке 19.3.

 

Рис.19.3. Схемы сверления, зенкерования и развертывания

 

Протягивание

 

Протягивание является высокопроизводительным методом обработки деталей разнообразных форм, обеспечивающим высокую точность формы и размеров обрабатываемой поверхности. Применяется протягивание в крупносерийном производстве.

При протягивании используется сложный дорогостоящий инструмент – протяжка. За каждым формообразующим зубом вдоль протяжки изготавливается ряд зубьев постепенно увеличивающейся высоты.

Процесс резания при протягивании осуществляется на протяжных станках при поступательном главном движении инструмента относительно неподвижной заготовки за один проход.

Движение подачи отсутствует. За величину подачи принимают подъем на зуб, т.е. разность размеров по высоте двух соседних зубьев протяжки;является одновременно и глубиной резания.

Протяжные станки предназначены для обработки внутренних и наружных поверхностей. По направлению главного движения различают станки: вертикальные и горизонтальные.

Схемы обработки заготовок на протяжных станках представлены на рисунке 19.4.

 

Рис.19.4. Схемы обработки заготовок на протяжных станках

 

Отверстия различной геометрической формы протягивают на горизонтально-протяжных станках для внутреннего протягивания. Размеры протягиваемых отверстий составляют 5…250 мм.

Цилиндрические отверстия протягивают крупными протяжками после сверления, растачивания или зенкерования, а также литые или штампованные отверстия. Длина отверстий не превышает трех диаметров. Для установки заготовки с необработанным торцом применяют приспособление со сферической опорной поверхностью (может самоустанавливаться по оси инструмента), либо упор в жесткую поверхность (рис.19.4.а).

Шпоночные и другие пазы протягивают протяжками, форма зубьев которых в поперечном сечении соответствует профилю протягиваемого паза, с применением специального приспособления – направляющей втулки 3 (рис.19.4.б).

Наружные поверхности различной геометрической формы протягивают на вертикально-протяжных станках для наружного протягивания.

Схема протягивания вертикальной плоскости показана на рис.19.4.в.

Наружные поверхности заготовок типа тел вращения можно обрабатывать на специальных протяжных станках рис.19.4.г.

ЛЕКЦИЯ 20

 

Технологические возможности способов резания

 

Фрезерование

 

Фрезерование – высокопроизводительный и распространенный метод обработки поверхностей заготовок: многолезвийным режущим инструментом – фрезой.

Главным движением при фрезеровании является вращение фрезы, а вспомогательным поступательное перемещение заготовки. Движение подачи может быть и вращательное движение заготовки вокруг оси вращающегося стола или барабана (карусельно- фрезерные, и барабанно-фрезерные станки). Каждый режущий зуб при вращении фрезы врезается в заготовку и осуществляет резание только в пределах определенного угла поворота фрезы, а затем вращается в холостую до следующего врезания. Таким образом, особенностью процесса фрезерования является периодичность и прерывистость процесса резания каждым зубом фрезы, при чем процесс врезания зуба сопровождается ударами.

По исполнению фрезы делятся на цилиндрические, когда зубья располагаются только на цилиндрической поверхности фрезы и торцевые, у которых режущие зубья располагаются на торцевой и цилиндрической поверхности фрезы.

Схемы обработки заготовок на станках фрезерной группы представлены на рис. 20.1.

 

Рис. 20.1. Схемы обработки заготовок на станках фрезерной группы.

 

Горизонтальные плоскости фрезеруют на горизонтально-фрезерных станках цилиндрическими фрезами (рис. 20.1.а) и на вертикально- фрезерных станках торцовыми фрезами (рис. 20.1.б).

Вертикальные плоскости фрезеруют на горизонтально-фрезерных станках торцовыми фрезами (рис. 20.1.в) и торцовыми фрезерными головками, а на вертикально- фрезерных станках – концевыми фрезами (рис. 20.1.г).

Комбинированные поверхности фрезеруют набором фрез (рис. 20.1.д) на горизонтально- фрезерных станках.

Уступы и прямоугольные пазы фрезеруют концевыми (рис. 20.1.е) и дисковыми (рис. 20.1.ж) фрезами.

Шпоночные пазы фрезеруют концевыми или шпоночными фрезами на вертикально- фрезерных станках (рис. 20.1.з).

Фасонные поверхности незамкнутого контура с криволинейной образующей и прямолинейной направляющей фрезеруют фасонными фрезами соответствующего профиля (рис. 20.1.и).

Пространственно- сложные поверхности обрабатывают на копировально-фрезерных автоматах (рис. 20.1.к). Обработку производят специальной концевой фрезой. Фрезерование ведут по трем координатам: x, y, z (объемное фрезерование).

 

Шлифование

 

Шлифование – процесс обработки заготовок резанием с помощью инструментов (кругов), состоящих из абразивного материала.

Абразивные зерна расположены беспорядочно. При вращательном движении в зоне контакта с заготовкой часть зерен срезает материал в виде очень большого числа тонких стружек (до 100000000 в мин.).

Процесс резания каждым зерном осуществляется мгновенно. Обработанная поверхность представляет собой совокупность микро-следов абразивных зерен и имеет малую шероховатость.

Шлифование применяют для чистовой и отделочной обработки деталей с высокой точностью.

Главным движением при шлифовании является вращение шлифовального круга, а перемещение круга относительно детали является движением подачи.

Различают следующие основные схемы шлифования: плоское, круглое, внутреннее (рис. 20.2).

При плоском шлифовании (рис. 20.2.а) возвратно-поступательное движение заготовок необходимо для обеспечения продольной подачи . Для обработки поверхности на всю ширинузаготовка или круг должны иметь поперечную подачу, которая осуществляется прерывисто при крайних положениях заготовки в конце продольного хода. Периодически осуществляется движение вертикальной подачи, в крайних положениях заготовки в конце поперечного хода.

Плоское шлифование может осуществляться периферией или торцом шлифовального круга.

При круглом шлифовании (рис. 20.2.б) движение продольной подачи осуществляется возвратно-поступательным перемещением заготовки. Подача соответствует осевому перемещению заготовки за один ее оборот. Вращение заготовки является движением круговой подачи. Подачана глубину резания происходит при крайних положениях заготовки.

Движения, осуществляемые при внутреннем шлифовании показаны на рис. 20.2.в.

 

Рис. 20.2. Основные схемы шлифования.

 

Для выполнения процесса шлифования наружных поверхностей деталей используются кругло-шлифовальные, плоско-шлифовальные и бесцентрово-шлифовальные станки. Для обработки сложных фасонных поверхностей используются специальные ленто- шлифовальные станки.

В ленто-шлифовальных станках применяется инструмент в виде бесконечной абразивной ленты. Лента в процессе шлифования поверхности сложной формы (например: лопатки турбин) огибает сложную поверхность и перемещается в осевом и продольном направлениях.

Абразивный слой наносят на бумажную или тканевую основу ленты.

Шлифованием обрабатываются только жесткие детали, не формирующиеся в процессе обработки. Данный способ не допускает обработки малых отверстий.

 

Технологические методы отделочной (финишной) обработки

поверхностей деталей машин

 

Дальнейшее развитие машиностроения связано с увеличением нагрузок на детали машин, увеличением скоростей движения, уменьшением массы конструкции.

Выполнить эти требования можно при достижении особых качеств поверхностных слоев деталей.

Влияние качества поверхностных слоев на эксплуатационные свойства огромно, изменяются:

  • износостойкость;

  • коррозионная стойкость;

  • контактная жесткость;

  • прочность соединений и другие свойства.

С этой целью широко применяются отделочные методы обработки, для которых характерны малые силы резания, незначительное тепловыделение, малая толщина срезаемого слоя.

 

Хонингование

 

Хонингование применяют для получения поверхностей высокой точности и малой шероховатости, а также для создания специфического микро-профиля обработанной поверхности в виде сетки (для удержания смазочного материала на поверхности деталей).

Поверхность неподвижной заготовки обрабатывается мелко-зернистыми абразивными брусками, закрепленными в хонинговальной головке (хоне). Бруски вращаются и одновременно перемещаются возвратно- поступательно вдоль оси обрабатываемого отверстия (рис. 20.3.а). Соотношение скоростей движений составляет 1,5…10, и определяет условия резания.

 

Рис. 20.3. Схема хонингования.

 

При сочетании движений на обрабатываемой поверхности появляется сетка микроскопических винтовых царапин – следов перемещения абразивных зерен. Угол пересечения этих следов зависит от соотношения скоростей (рис. 20.3.б).

Абразивные бруски всегда контактируют с обрабатываемой поверхностью, так как могут раздвигаться в радиальном направлении. Давление бруска контролируется.

Хонингованием исправляют погрешности формы от предыдущей обработки, а чистовое – для повышения качества поверхности.

Этот процесс осуществляется на специальных хонинговальных установках.

 

Суперфиниширование

 

Суперфиниширование уменьшает шероховатость поверхности, оставшуюся от предыдущей обработки. Получают очень гладкую поверхность, сетчатый рельеф, благоприятные условия для взаимодействия поверхностей.

Поверхности обрабатывают абразивными брусками, установленными в специальной головке. Для суперфиниширования характерно колебательное движение брусков наряду с движением заготовки (рис. 20.4).

 

Рис. 20.4. Схема суперфиниширования

 

Процесс резания происходит при давлении брусков (0,5…3)105 Па в присутствии смазочного материала малой вязкости.

Амплитуда колебаний 1,5…6 мм. Частота колебаний 400…1200 мин -1. Бруски подпружинены и самоустанавливаются по обрабатываемой поверхности. Соотношение скоростей DSкр кв начале обработки составляет 2…4, а в конце – 8…16.

 

Полирование

 

Полированием уменьшают шероховатость поверхности.

Этим способом получают зеркальный блеск на ответственных частях деталей (дорожки качения подшипников) либо на декоративных элементах (облицовочные части автомобилей). Используют полировальные пасты или абразивные зерна, смешанные со смазочным материалом. Эти материалы наносят на быстро- вращающиеся эластичные круги (фетровые)или на колеблющиеся щетки.

Хорошие результаты дает полирование быстродвижущимися абразивными лентами (шкурками).

При этом одновременно протекают следующие процессы:

  • тонкое резание;

  • пластическое деформирование поверхностного слоя;

  • химические реакции (воздействие на металл химически активных веществ).

Схема полирования представлена на рис. 20.5.

 

Рис. 20.5. Схема полирования.

 

Для процесса характерны высокие скорости, до 50м/сек. Заготовка поджимается к кругу силой Р и совершает движения подачи DSкр и DSпр в соответствии с профилем обрабатываемой поверхности.

В процессе полирования не исправляются погрешности формы.

 

Абразивно – жидкостная отделка

 

Данный вид обработки применяется для отделки объемно- криволинейных, фасонных поверхностей.

На обрабатываемую поверхность, имеющую следы предшествующей обработки, подают струи антикоррозионной жидкости со взвешенными частицами абразивного порошка.

Водно–абразивная суспензия перемещается под давлением с большой скоростью. Частицы абразива ударяются о поверхность заготовки и сглаживают микро- неровности.

Интенсивность съема материала регулируется зернистостью порошка, давлением струи и углом под которым подают жидкость.

Жидкостная пленка играет важную роль в данном процессе. Зерна, попадающие на выступы, легко преодолевают ее, а зерна, попадающие во впадины – встречают сопротивление, съем материала затрудняется, шероховатость сглаживается.

Метод жидкостного полирования успешно применяется при обработки фасонных внутренних поверхностей. Сопло вводится в полость заготовки, которая совершает вращательное и поступательное перемещения в зависимости от профиля обрабатываемой поверхности.

TKM - Стр 9

Производительность обработки могла бы быть сколь угодно высокой, если бы величина управляющих параметров не была ограничена физическими факторами.

Так же, как и

при точении, скорость резания

ограничена

 

теплостойкостью

инструментального материала,

и

при

превышении

определённого предела быстрый износ инструмента делает

процесс

 

экономически невыгодным.

 

быть

увязан

с

Выбор глубины

резания и подачи на зуб должен

прочностью режущего инструмента. При выборе

величины

подачи

на

зуб следует также учитывать требования к шероховатости

 

 

обработанной поверхности.

 

 

 

 

Технологические возможности фрезерования

1. Обрабатываемый материал. Обычно это незакаленные стали, цветные металлы, сплавы с твердостью менее HRC40. Появление современных сверхтвердых материалов позволяет, в ряде случаев, обрабатывать плоские поверхности закаленных сталей, но процесс не нашел широкого применения изза узких технологических возможностей (только открытые плоские поверхности) и недостаточной точностью обычных фрезерных станков.

2.Форма и размеры получаемой поверхности может быть чрезвычайно сложной. Например, при обработке на копировально-фрезерных станках лопаток турбин, гребных винтов судов и т.д. Фрезерные станки могут быть чрезвычайно малых размеров (гравировально-фрезерные) и гигантских размеров, для обработки деталей с размерами более 20м

(продольно-фрезерные и специальные станки).

3. Экономическая точность обработки при фрезеровании 9-14 квалитеты. Шероховатость Rz=80 – Rz=10. В ряде случаев точность может достигать 7 квалитета, при шероховатости Rz=5.

Рис.7.6 , Различные схемы обработки поверхностей фрезерованием: а,б- плоскости цилиндрической и торцевой фрезой, в,г- паза концевой и дисковой фрезой, д – профильной поверхности фасонной фрезой, е – поверхности двойной кривизны концевой фрезой при перемещении ее по сложной траектории, ж- фрезерование вращающейся заготовки (ротационное фрезерование)

Вопросы для самопроверки:

1.Выбор каких управляющих параметров определяет производительность обработки конкретной поверхности?

2. Почему максимально допустимое сечение срезаемого слоя одним лезвием инструмента при фрезеровании меньше, чем при точении?

3.Какие виды поверхностей невозможно обработать фрезерованием?

4.Какова достигаемая фрезерованием точность и шероховатость обработанных поверхностей?

5. В каких единицах измеряются: частота вращения фрезы, подача на зуб, глубина фрезерования, ширина фрезерования?

7.3.3 Обработка отверстий резанием

Обработка отверстий настолько распространенная операция, что для ее

выполнения,

наряду

с токарными, применяются специальные станки:

вертикально-

и

радиально-сверлильные,

горизонтально-расточные,

координатно-расточные, алмазно-расточные и т.д.

Наиболее сложной при обработке отверстий

является операция сверления

сплошного материала. В данном случае на инструмент действуют большие силы резания, но конструкция его должна обеспечить отвод большого количества стружки. Для этого на инструменте выполняют глубокие канавки, что уменьшает его жесткость и прочность (рис.7.7). В настоящее время для сверления отверстий в сплошном материале применяют спиральные сверла (с 19-го века). Однако при обработке глубоких отверстий, при глубине более 10 диаметров, спиральные сверла не могут обеспечить выход стружки, поэтому приходится применять специальные сверла (ружейные, пушечные), в которых выход стружки обеспечивается подачей жидкости под большим давлением.

Из-за высоких нагрузок на режущие кромки, низкой жесткости инструмента, царапания стенок отверстия отводимой стружкой, сверление спиральным сверлом может обеспечить только 12-14 квалитеты точности, при шероховатости Rz=40-80мкм.

Рис.7.7

Существенное повышение точности можно получить, проводя окончательную обработку дополнительным рассверливанием (рис.7.7). При этом можно выбрать глубину резания "t" достаточно малой, чтобы обеспечить существенно меньшие силы резания и обьем стружки, не повреждающий стенки обработанного отверстия.

При рассверливании точность может быть повышена до 10-12 квалитетов. При обработке более точных отверстий, после сверления, применяют операции зенкерования и развертывания.

 

Рис.7.8

За счет увеличения количества режущих кромок инструмента при

существенном снижении глубины

резания (нагрузок) удается

повысить точность отверстий -

при зенкеровании до 9-10квалитетов

точности (Ra =2,5 - 5), а при

развертывании до 6-8 квалитетов

(Rа =0,63-1,25).

 

7.3.4 Способы обработки резанием

Кроме указанных, применяются и ряд более редких схем обработки металлов резанием: строгание, долбление, протягивание, шевингование и т.д.

Рис.7.9

Контрольные вопросы:

1.Почему при сверлении трудно обеспечить низкую шероховатость обработанной поверхности?

2.Почему спиральным сверлом невозможно обрабатывать "глубокие" отверстия?

3. Какими методами обработки резанием, кроме фрезерования, можно получить плоскую поверхность?

4.С какой целью производится развертывание отверстий?

5.На каких металлорежущих станках невозможно обрабатывать отверстия?

Образец карты тестового контроля:

1.Какие поверхности по форме возможно получить токарным методом: а). плоские и цилиндрические; б). поверхности вращения и винтовые поверхности; в). любые поверхности

2.Какой метод обработки отверстий позволяет получать более точные поверхности:

а). сверление; б). развертывание; в). зенкерование;

3.Почему обработка более точной поверхности резанием дороже: а). из-за необходимости снижения скорости резания; б). из-за применения более дорогого станка и инструмента; в). из-за обработки поверхности за несколько проходов;

4.Почему получение резанием поверхности с малой шероховатостью дороже, чем с большой:

а). из-за необходимости уменьшения подачи; б). из-за применения более дорогого станка и инструмента;

в). из-за обработки поверхности за несколько проходов;

5.Какими фрезами обрабатывают сложные по форме поверхности: а). фасонными и концевыми; б). цилиндрическими и концевыми; в). фасонными и грибковыми;

8. Абразивная обработка

Осуществляется воздействием на заготовку множеством неориентированных лезвий.

При этом, в зависимости от ориентации зерна и его остроты может происходить резание, царапание или трение зерна и обрабатываемого материала (рис.8.1) :

Рис.8.1

 

 

Характер протекающего явления при воздействии

одного

лезвия

(абразивного зерна ) зависит от переднего угла и радиуса округления лезвия

(R). При воздействии множеством абразивных зерен съем материала будет определяться процессами микрорезания, осуществляемыми благоприятно ориентированными зернами.

В качестве абразивного материала применяют мелкие (до 2мм) кристаллы сверхтвердых веществ. Наиболее широко используются: электрокорунд (Al2O3), карбид кремния (SiC), карбид бора (B4C), искусственные алмазы, кубический нитрид бора (эльбор,BN).

Из кристаллов абразивного материала с помощью связки получают шлифовальный инструмент требуемой формы (круги, бруски и т.д.) (рис.8.2). Для объединения кристаллов в прочный инструмент применяются керамические, металлические, органические связки, имеющие свои конкретные преимущества в определенных условиях применения.

Так, керамические связки обеспечивают высокую прочность инструмента, но хрупки и не выдерживают ударных и вибрационных нагрузок. Органические связки могут быть прочными и элластичными, но не обладают достаточной термостойкостью (менее 200°С), поэтому разрушаются при нагреве инструмента.

Важнейшей характеристикой связки является прочность удержания ею зерен абразивного материала. Эта характеристика, называемая твердостью круга, во многом определяет его работоспособность в конкретных условиях обработки. Дело в том, что работают только зерна, находящиеся на поверхности круга, и при любых условиях они в конце концов затупляются. При этом они перестают резать, а только нагревают поверхность заготовки. Поэтому прочность связки должна быть выбрана так, чтобы при затуплении зерна и возрастании действующих на него нагрузок оно отделилось (вылетело) от инструмента. По мере удаления затупленных зубьев обнажаются зерна, находившиеся в глубине и обладающие острыми кромками.

Такой процесс называется самозатачиванием абразивного инструмента и его нормальное протекание определяется правильным выбором характеристики связки (твердости круга).

Рис.8.2

Различные формы инструмента и кинематика его движения относительно заготовки позволяют получать различные формы поверхностей (рис.8.3…8.6).

Рис.8.3

Рис.8.4

Рис.8.5

Рис.8.6 А – схема профильного шлифования, Б – плоское шлифование торцем круга, В – ленточное шлифование, Г – шлифование резьбы, Д – внутреннее планетарное шлифование

Для реализации различных схем шлифования существует

широкий типаж

шлифовальных

станков, определяемых

обычно по виду

получаемых

поверхностей

(плоскошлифовальные,

круглошлифовальные,

внутришлифовальные, зубошлифовальные, заточные и др. шлифовальные станки). Характерной особенностью процессов шлифования является высокая скорость главного движения Dг (обычно 30-80м/с, иногда до 300м/с). Глубина же резания и подача обычно не велики и действующие на заготовку и инструмент силы незначительны. Поэтому шлифованием можно получить наиболее высокую точность обработки при минимальной шероховатости поверхности (до 3-4 квалитета точности, Ra до 0,1мкм).

Высокие скорости резания могут приводить к существенному нагреву поверхностных слоев заготовки, что может отразиться на качестве получаемого изделия. Поэтому при шлифовании обычно применяют смазочноохлаждающие жидкости (СОЖ). Применение жидкостного охлаждения при шлифовании существенно снижает запыленность рабочей зоны разрушенными частицами абразива и связки, которые вредно действуют на здоровье обслуживающего персонала и могут приводить к возникновению профессиональных заболеваний (силикоз).

Характерной особенностью шлифования является зависимость достигаемой точности и шероховатости от параметров инструмента. Так величина зерна (характеристика - зернистость) определяет производительность

процесса и шероховатость. Чем крупнее зерна абразива в круге, тем больше производительность удаления материала заготовки, но выше шероховатость. Поэтому часто шлифование проводят в два этапа: на первом удаляют основной припуск и увеличивают точность, а на втором, другим (мелкозернистым) инструментом достигают заданной точности и шероховатости.

Шлифованием можно обрабатывать сколь угодно твердые материалы, естественно, что абразивный материал должен применяться более твердый, чем обрабатываемый. Шлифованием обрабатывают точные поверхности деталей машин, выполненные из различных материалов, стеклянные изделия (линзы, хрусталь), кристаллы (например, драгоценные камни: алмаз, рубин, изумруд) и т.д. Во многих случаях шлифование является единственным методом достижения заданной точности и шероховатости (например, в оптике, микроэлектронике).

ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАПРАВЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ СВЕРЛА  ГЛУБОКОГО СВЕРЛЕНИЯ И ОБРАБАТЫВАЕМОГО  ОТВЕРСТИЯ

 

Козлов А.М,  Пашовкин С.А.

(ГОУ ВПО ЛГТУОАО «НЛМК», г. Липецк, РФ)

 

Interaction between surfaces of peck feed drilling drill guides and treated hole and influence of irregularity direction types on operating characteristics have been considered.

 

Глубокое сверление является специфической технологической операцией,  широко применяемой в современном производстве, для проведения которой  требуется создание специального инструмента, оснастки и оборудования. Тяжелые условия сверления заставляют работать инструмент, режущие и направляющие элементы сверла с высокими напряжениями, приводящими в конечном  итоге к их износу. Интенсивность изнашивания твердосплавного инструмента  существенно определяется коэффициентом трения, контактными  напряжениями, температурой  резания, свойствами  обрабатываемого и инструментального  материалов и т.д.     

Наиболее распространенным методом понижения температуры до настоящего  времени  остается  применение  смазочно-охлаждающих  технологических  сред  (СОТС)  с  различным  составом,  расходом  и  способом  подачи  в  зону  сверления  и  оказывающим  охлаждающее  и  смазывающее  действие.

Кроме  того, СОТС  является  и  своего  рода  разделителем  направляющих  инструмента  и  обрабатываемой  поверхности,  а  для  поверхностей,  работающих  в  условиях интенсивного трения, толщина слоя смазки определяет условия трения  и, следовательно, износостойкость и безотказность  работы.    

Рассматривая взаимодействие поверхностей направляющих элементов  сверла глубокого сверления и обрабатываемого отверстия  можно воспользоваться моделью контактного взаимодействия  поверхностей с прослойкой жидкости представленной в работе [1]  (рис.1). Силы  трения  (Т)  являются  функцией,  или  оператором  процессов,  возникающих  при  том  или  ином  сочетании  нормальной  нагрузки  N  скорости  скольжения  V  и  векторов  параметра  трения  С (материалов,  условий  среды  и  так  далее),  то  есть   

                                                         Т (N) = A (N, V, C)                         [1]

где  А – связывающий  оператор  процессов  трения.  Составляющие  вектора  параметров  С,  находятся  экспериментально,  с  учетом  химического  состава,  структуры,  механических  свойств,  методов  обработки  материалов,  базовой  связки,  присадок,  твердых  и  газовых  сред,  а  также  температуры  контакта,  времени  работы,  размеров  сопрягаемых  тел.

Для процесса взаимодействия поверхности направляющих элементов с  поверхностью обрабатываемого отверстия, с учетом скорости резания v (об/мин),  подачи  S (мм/мин) сообщаемых сверлильной головке станка глубокого сверления можно записать:                   T = A (v, S, C)                

Здесь  сила  трения  Т  является  функцией  или  оператором  процессов  происходящих  при  том  или  ином  сочетании  скорости  резания,  подачи  и  векторов  параметра  трения  С  (материалов, свойств  контактирующих  поверхностей,  условий  среды,  конструкции  инструмента  и  т. п.).

Состояние поверхности, в частности, микрорельеф, поверхности  направляющих  элементов  в  значительной  мере  предопределяет  условия  трения  в  очаге  деформаций  металла  при  глубоком  сверлении.  Это,  в  свою  очередь,  влияет  на  силовые  параметры  процесса,  температуру  в  зоне  деформаций.  Учитывая,  что  продольная  и  поперечная  шероховатости  различны  в  большинстве  случаев,  для  оценки  качества  поверхности  следует  учитывать  направление  неровностей  обработки.             

Известен инструмент для обработки глубоких отверстий с внутренним  удалением стружки, в корпусе которого установлены режущие пластины и опорные элементы [2]. Варьируя расположением оси чашечного круга относительно  оси  сверла, при  изготовлении  инструмента, создается  различное  направление  микронеровностей  на  опорных элементах  (рис.2).Величина  смещения осей,  а  определяется  по  заданному  углу  наклона  микронеровностей. В случае  если  величины  скоростей  изделия  и  продольной  подачи  составляют  незначительную  часть  от  скорости круга, величина,  а определяется из выражения [3]:                                          

При увеличенной  скорости вращения изделия отношением скорости изделия к скорости  круга пренебрегать нельзя, поэтому величину смещения, а определяем по формуле [3]:              

Распределение  параметров  шероховатости  по  площади  поверхности  с  учетом  анизотропии,  направлений  неровностей  и на  основании  теоретических  исследований   [4]  можно  представить  уравнением  вида:

                                                          

где - значение  параметра  микрорельефа,  имеющего направленность  под углом  к  направлению  измерения; т.е. разность между максимальным и минимальным значениями параметров шероховатости. 

При обработке  отверстия  инструменту  сообщают  вращение  и  осевое  перемещение.  Периферийный  резец  создает  направление  следов  микронеровностей  на поверхности  обрабатываемого  отверстия  под  углом  близким  к  90˚  по  отношению  к  оси  сверла.  При  этом  радиальная  составляющая  силы  резания,  возникающая  при  срезании  режущими  элементами  стружки  действует  через  опорные  элементы  на  поверхность  обрабатываемого  отверстия.  Схема  направлений  микронеровностей  получаемых  на  поверхности  обрабатываемого  отверстия  представлена  на  рис.3   для  сверлильных  головок  диаметром  75мм  и  55мм,  в  относительных  координатах  X,Y  (X – глубина  сверления  Y – радиус  инструмента  по  направляющим  элементам).

При существующей схеме  подготовки  инструмента  для  глубокого сверления  направляющие  обрабатываются  в  сборе  с  головкой сверла периферией  шлифовального  круга  прямого  профиля. Тем  самым  создается  направление  следов  микронеровностей  под  углом  90˚ к  оси  сверла, которое  впоследствии  при  высверливании  глубоких  отверстий  совпадает  с  направлением  следов  микронеровностей  обрабатываемого  отверстия. В  точках  касания  под  воздействием  радиальной  силы  развиваются  высокие  удельные  давления,  приводящие  к  взаимному  внедрению  поверхностей  на  разную  глубину  (рис.3). Причем  глубина  взаимного  внедрения  микронеровностей  при  взаимодействии  под  углом  45º  и  перпендикулярном  будет  очевидно  меньше.

Так как инструмент при сверлении имеет и осевое перемещение, то происходит деформация гребешков микронеровностей как обрабатываемого отверстия, так и направляющих элементов. Причем, особенностью их взаимодействия является то, что одна и та же поверхность направляющих в процессе обработки  контактирует с постоянно обновляющейся поверхностью обрабатываемого отверстия.

Соответственно  высота  микронеровностей  контактирующих поверхностей  в   момент  времени  будет  характеризоваться  как:

 – максимальная  высота  микронеровностей  направляющих.

 – максимальная  высота  неровностей обрабатываемого  отверстия.

Таким  образом,  если  при  скольжении  контактирующих  поверхностей  вначале  идет  процесс  приработки,  сопровождающийся  изменением  микрогеометрии,  в  результате  которого  устанавливается  некоторая  постоянная  шероховатость,  характерная  для  определенных  условий  трения. То для  процесса  взаимодействия  поверхности  направляющих  элементов  с  поверхностью  обрабатываемого  отверстия  при  глубоком  сверлении  установление  некоторой  постоянной  шероховатости  не  происходит  и  характерен  процесс  постоянного  изменения  микрогеометрии  поверхностного  слоя,  который  можно  характеризовать  как  процесс  постоянной  приработки.

Рассматривая  влияние  на  эксплуатационные  показатели  типа  направлений  микронеровностей  нельзя  не  отметить  различное  количество  СОТС  вовлекаемых  в  зону  взаимодействия.  В  работе  [5]  говорится,  что  при  относительном  перемещении  поверхностей  с  одинаково  ориентированными – в  направлении  перемещения  следами  обработки  масло  под  большим  давлением,  создаваемым  в  зоне  контакта,  вытекает  из  нее  через  микроканавки.

О разном  количестве смазки вовлекаемой в зону взаимодействия свидетельствуют опыты  по раздавливанию капли масла  на  поверхности  контртела  образцом, имеющим различный вид микрорельефа представленные в таблице 1.

 

Таблица 1 -  Площадь пятна контакта при  взаимодействии  образца Ra 1.6 мкм и контртела Ra 25 мкм при усилии раздавливания 30 кг.

Направление следов  обработки  в  зоне  взаимодействия

Образец  Ra 1,6 мкм

Контртело  Ra 25 мкм

Среднее  S мм²

 S1

мм²

S2

мм²

S3

мм²

S4

мм²

S1

мм²

S2

мм²

S3

мм²

S4

мм²

Образец

Ra1,6

Контртело

Ra 25

Параллельно

276

288

250

269

173

177

148

150

270,8

162

Перпендикулярно

187

211

215

235

132

151

146

107

212

134

Под  углом  45˚

244

260

262

236

159

139

135

134

250,5

141,8

Рисунок 1 – Модель контактного взаимодействия поверхностей с прослойкой жидкости

Рисунок 2 – Схема образования различного направления микронеровностей на опорных элементах – вверху, поверхность опорного элемента с созданным направлением микронеровностей - внизу

Рисунок 3 – Схема направлений микронеровносте, получаемых на поверхности обрабатываемого отверстия диаметрами 75 мм – а) и 55 мм – б) при режимах резания Vинстр=160 об/мин, V=40 об/мин, S=30 мм/мин – слева; схема взаимного внедрения поверхностей при совпадении направлений микронеровностей - справа

 

Рисунок 4 – Изменение износа образцов с различным типом направлений неровностей

 

 

Учитывая,  что  объем  масла,  нанесенного  на  поверхность  контртела,  во  всех  сериях  опытов  был  постоянным,  можно  сделать  вывод,  что  толщина  слоя  смазки  в  зоне  контакта  различна,  причем  толщина  тем  больше,  чем  меньше  площадь  раздавленной  капли.                                                                                                           

Анализ  табличных  данных  площади  раздавленной  капли  в  зависимости  от  вида  взаимодействия  микрорельефов  показывает  что,  поверхности  при  перпендикулярном  и  под  углом  45˚  взаимодействии  имеют  наименьшую  площадь  раздавленной  капли.  В  то  время  как  параллельное  взаимодействие  микрорельефов  характеризуется  наибольшей  площадью  раздавленной  капли.  Вследствие  параллельности  следов  обработки,  при  сближении,  объем  стыка  в  этом  случае  выбирается  максимально.  Учитывая,  что  для  поверхностей  работающих  в  условиях  интенсивного  трения,  в частности,  работа  направляющих  элементов  при  глубоком  сверлении,  толщина  слоя  смазки  определяет  условия  трения  и,  следовательно,  износостойкость  и  безотказность  работы,  из  результатов  опытов  можно  сделать  вывод  о  целесообразности  применения  в  конструкции  сверл  для  глубокого  сверления  направляющих  элементов  с  образованием  на  их  поверхности  наклонного   или  параллельного  типа  направлений  микронеровностей  поверхности.

Определение влияния параметров шероховатости поверхности с различными направлениями неровностей на эксплутационные показателями пары трения  в работе [5] производили  изнашиванием  образцов на машине трения СМЦ – 2  по схеме трения качения. Образцы  при этом имели различный тип направлений неровностей, а контртела - перпендикулярный. На рис.4 представлено изменение величины износа образцов в  процессе  испытаний на износ в зависимости от типа направлений неровностей. Анализ  графика  показывает, что  наиболее плавное  изменение  указанных  параметров  наблюдается  для  перекрещивающегося  и  параллельного микрорельефов.  Следует отметить, что  сочетание  перпендикулярных  типов  направлений  неровностей  трущейся  пары  характеризуется  наименьшим  периодом  установившегося  момента  трения.

Производственные  испытания, проведенные  на  сверлильно-расточном  станке  модели  РТ 60418 показали, что сверлильные  головки,  имеющие  в  своей  конструкции  направляющие  элементы  с  образованным  на  их  поверхности  параллельным  и  наклонным  микрорельефом  относительно  оси  сверла,  обладают износостойкостью примерно на 20 % выше, чем  обработанные  периферией  шлифовального  круга  прямого  профиля  с  получением  перпендикулярного  микрорельефа  относительно  оси  инструмента.   

Таким  образом,  на  основании  проведенных  исследований  можно  сделать  вывод,  что  микрорельеф  поверхности  направляющих  элементов  с  параллельным  и  наклонным  направлением  неровностей  относительно  оси  сверла  обладает  повышенной  износостойкостью,  а  сверлильные  головки,  имеющие  в  своей  конструкции  направляющие  элементы  с  параллельным  и  наклонным  микрорельефом  относительно  оси  сверла  характеризуются  более  высокими  эксплутационными  показателями,  чем  головки  с  перпендикулярным  типом  направлений  неровностей  направляющих.

 

                                                      Литература

1.Горячева Л.В. Взаимодействие шероховатых поверхностей, контактирующих  при переменных условиях  обработки. Автореферат. – Красноярск, 1998. - 19с.

2.А.С. № 57171. Инструмент для обработки глубоких отверстий.  ОАО НЛМК. Авторы: Пашовкин С.А., Козлов А.М. Заявка № 2005108817/2 от 28 марта  2005г. Опубликовано: 10.10.2006г. Бюл. №28. Кл. В23В 51/06.

3.Зюзин А.А.  и  др.  Влияние  режимов  резания  на  параметры  настройки станка  при  круглом  наружном  шлифовании  торцом  чашечного  круга.//  Известия  вузов.  Машиностроение. - 1983. - № 12.

4.Козлов А.М. Контроль параметров шероховатости поверхности с неровностями различных направлений. //Известия вузов. Машиностроение. -1983. -№ 1. –C.154.

5.Зюзин А.А. Козлов А.М.  Износостойкость  поверхностей  пары  трения  с  различными  направлениями  неровностей.  //Известия  вузов.  Машиностроение. - 1985. - №7. – C.31.

Шероховатость обработанной поверхности при точении зависит от подачи на оборот и радиуса при вершине пластины Значения шероховатости поверхности Rmax и Ra

Шероховатость обработанной поверхности при точении зависит от подачи на оборот и радиуса при вершине пластины Значения шероховатости поверхности Rmax и Ra показаны в следующих таблицах 12а и 12b. Шероховатость может зависеть также и от других факторов. Пользуйтесь данными значениями как ориентировочными R = f2 8.r 1000 Таблица № 13а Подача f [мм/об] 0,05 0,07 0,08 0,10 0,12 0,15 0,16 0,18 0,20 0,22 0,25 0,27 0,30 0,32 0,35 0,37 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,20 1,30 1,40 1,50 радиус при вершине пластины 0,1 0,2 0,4 0,5 0,8 1,0 1,2 1,5 1,6 2,0 2,4 2,5 3,0 3,2 3,5 4,0 5,0 6,0 8,0 Шероховатость Rmax (мкм 31 СО 1,56 3,06 0,78 1,53 0,63 1,23 0,39 0,77 0,31 0,61 0,26 0,51 0,21 0,20 0,16 0,41 0,38 0,31 0,13 0,13 0,26 0,25 0,10 0,20 0,10 0,19 0,09 0,18 0,08 0,15 0,06 0,12 0,05 0,10 0,04 0,08 8,0 0,33 0,32 0,27 0,25 0,23 0,20 0,16 0,13 0,10 6,3 3,13 2,50 1,56 1,25 1,04 0,83 0,78 0,63 0,52 0,50 0,42 0,39 0,36 0,31 0,25 0,21 0,16 9,0 4,50 3,60 2,25 1,80 1,50 1,20 1,13 0,90 0,75 0,72 0,60 0,56 0,51 0,45 0,36 0,30 0,23 14 7,0 5,6 3,52 2,81 2,34 1,88 1,76 1,41 1,17 1,13 0,94 0,88 0,80 0,70 0,56 0,47 0,35 16 8,0 6,4 4,00 3,20 2,67 2,13 2,00 1,60 1,33 1,28 1,07 1,00 0,91 0,80 0,64 0,53 0,40 20 10,1 8,1 5,1 4,05 3,38 2,70 2,53 2,03 1,69 1,62 1,35 1,27 1,16 1,01 0,81 0,68 0,51 2,08 2,00 1,67 1,56 1,43 1,25 1,00 0,83 0,63 2,52 2,42 2,02 1,89 1,73 1,51 1,21 1,01 0,76 3,26 3,13 2,60 2,44 2,23 1,95 1,56 1,30 0,98 3,80 3,65 3,04 2,85 2,60 2,28 1,82 1,52 1,14 4,69 4,50 3,75 3,52 3,21 2,81 2,25 1,88 1,41 5,3 5,1 4,27 4,00 3,66 3,20 2,56 2,13 1,60 6,4 6,1 5,1 4,79 4,38 3,83 3,06 2,55 1,91 7,1 6,8 5,7 5,3 4,89 4,28 3,42 2,85 2,14 40 25 20 17 13 8,3 8,0 6,7 6,3 5,7 5,0 4,00 3,33 2,50 51 32 25 21 17 10,5 10,1 8,4 7,9 7,2 6,3 5,1 4,22 3,16 39 31 26 21 13 13 10,4 9,8 8,9 7,8 6,3 5,2 3,91 47 38 32 25 19 16 15 13 11,8 10,8 9,5 7,6 6,3 4,73 56 45 38 30 19 18 15 14 13 11,3 9,0 7,5 5,6 66 53 44 35 33 26 22 21 18 17 15 13 10,6 8,8 6,6 77 61 51 41 38 31 26 25 20 19 18 15 12,3 10,2 7,7 88 70 59 47 29 28 23 22 20 18 14 11,7 8,8 80 67 53 50 33 32 27 25 23 20 16 13 10,0 90 75 60 56 38 36 30 28 26 23 18 15 11,3 101 84 68 63 42 41 34 32 29 25 20 17 13 113 94 75 71 47 45 38 35 32 28 23 19 14 104 83 78 63 52 50 42 39 36 31 25 21 16 120 113 90 75 72 60 56 51 45 36 30 23 141 132 106 88 85 70 66 60 53 42 35 26 163 153 123 102 98 82 77 70 61 49 41 31 176 141 117 113 94 88 80 70 56 47 35 25 32 39 47 56 66 77 88 31 38 45 53 61 70 80 90 101 113 38 44 51 59 67 75 84 94 104 47 53 60 68 75 83 120 141 163 50 56 63 71 78 113 132 153 176 1,60 160 133 128 107 100 91 80 64 53 40 1,70 181 151 145 120 113 103 90 72 60 45 1,80 203 169 162 135 127 116 101 81 68 51 1,90 226 188 181 150 141 129 113 90 75 56 2,00 208 200 167 156 143 125 100 83 63 2,20 252 242 202 189 173 151 101 76 2,50 260 244 223 195 156 130 98 Опасность жёсткого стружкообразования Pramet 344 выбор стартовых условий резания Шероховатость поверхности при точении

Прошу помощи с решением теста1 более высокая точность при токарной обработке длинных заготовок достигается при ее закреплении1 в патроне2 в центрах3 в патроне с поджатием задним центром4 на планшайбе2 при отрезании отрезной резец устанавливается относительной оси заготовки1 выше центра2 ниже центра3 по центру4 не имеет значения3 расстояние от места отрезания до кулачков патрона должно составлять1 1…2мм2 3…5мм3 6…9мм4 10…12 мм4 заготовка обрабатывается с двух сторон. глубина резания при обработке торцовой поверхности заготовки диаметром 50мм и длиной 67мм, при длине готовой детали 64 мм, составит1 1,5 мм2 3 мм3 6 мм4 0,75 мм5 при подрезании торца на токарном станке применяется резец1 канавочный2 резьбовой3 проходной4 расточной6 на чертеже обозначен размер вала 100-0,08 мм. вал будет забракован окончательно, если действительный размер детали составит1 100,02 мм2 99,91 мм3 100,1 мм4 99,94 мм7 слой металла, срезаемый с заготовки за один проход, называется1 стружкой2 глубиной резания3 допуском4 припуском8 прямой, отогнутый и упорный проходные резцы отличаются1 величиной заднего угла2 величиной угла наклона режущей кромки3 величиной главного угла в плане4 величиной переднего угла9 диаметр заготовки 100мм, диаметр готовой детали 90мм припуск на обработку составляет1 7,3мм2 5мм3 10мм4 2,5мм10 в качестве режущего инструмента при наружном точении на токарном станке используется1 резец2 фреза3 шлифовальный круг4 зенкер11 для механизации операции сверления на универсальном токарном станке задняя бабка присоединяется к:1 коробке подач.2 каретке суппорта.3 шпинделю.4 фартуку.12 при развертывании отверстия общий припуск на обработку составляет1 от 0,5 мм до 2 мм на сторону2 от 0,15 мм до 0,30на сторону3 от 0,5 мм до 2 мм на диаметр4 от 0,15 мм до 0,30 на диаметр13 при сверлении на токарном станке обеспечивается точность в пределах1 7-8 квалитета точности2 8-9 квалитета точности3 9-10 квалитета точности4 11-12 квалитета точности14 обработка отверстия в сплошном материале заготовки диаметром 40н7 производится в следующей последовательности1 сверление, развертывание2 сверление, растачивание, развертывание3 сверление, зенкерование4 сверление, растачивание15 угол при вершине сверла при обработке отверстия в стальной заготовке составляет1 116о-118о2 140о3 90о4 125о16 при выполнения сверления:1 нам безразлично, подрезан торец или нет2 торец заготовки должен быть подрезан3 торец заготовки не должен быть подрезан17 наивысшая точность и меньшая шероховатость поверхности при обработке отверстия обеспечивается1 растачиванием2 сверлением3 зенкерованием4 развертыванием18 для окончательной обработки отверстия диаметром 40н7 применяют1 развертку2 расточной резец3 сверло4 зенкер19 глубина резания обозначается буквой:1 а2 в3 t4 y20 угол, образующийся между задней поверхностью резца и плоскостью резания называется1 передним углом2 задним углом3 углом резания4 углом заострения — Школьные Знания.net

1 в патроне

2 в центрах

3 в патроне с поджатием задним центром

4 на планшайбе

2 При отрезании отрезной резец устанавливается относительной оси заготовки

1 выше центра

2 ниже центра

3 по центру

4 не имеет значения

3 Расстояние от места отрезания до кулачков патрона должно составлять

1 1…2мм

2 3…5мм

3 6…9мм

4 10…12 мм

4 Заготовка обрабатывается с двух сторон. Глубина резания при обработке торцовой поверхности заготовки диаметром 50мм и длиной 67мм, при длине готовой детали 64 мм, составит

1 1,5 мм

2 3 мм

3 6 мм

4 0,75 мм

5 При подрезании торца на токарном станке применяется резец

1 канавочный

2 резьбовой

3 проходной

4 расточной

6 На чертеже обозначен размер вала 100-0,08 мм. Вал будет забракован окончательно, если действительный размер детали составит

1 100,02 мм

2 99,91 мм

3 100,1 мм

4 99,94 мм

7 Слой металла, срезаемый с заготовки за один проход, называется

1 стружкой

2 глубиной резания

3 допуском

4 припуском

8 Прямой, отогнутый и упорный проходные резцы отличаются

1 величиной заднего угла

2 величиной угла наклона режущей кромки

3 величиной главного угла в плане

4 величиной переднего угла

9 Диаметр заготовки 100мм, диаметр готовой детали 90мм припуск на обработку составляет

1 7,3мм

2 5мм

3 10мм

4 2,5мм

10 В качестве режущего инструмента при наружном точении на токарном станке используется

1 резец

2 фреза

3 шлифовальный круг

4 зенкер

11 Для механизации операции сверления на универсальном токарном станке задняя бабка присоединяется к:

1 коробке подач.

2 каретке суппорта.

3 шпинделю.

4 фартуку.

12 При развертывании отверстия общий припуск на обработку составляет

1 от 0,5 мм до 2 мм на сторону

2 От 0,15 мм до 0,30на сторону

3 от 0,5 мм до 2 мм на диаметр

4 от 0,15 мм до 0,30 на диаметр

13 При сверлении на токарном станке обеспечивается точность в пределах

1 7-8 квалитета точности

2 8-9 квалитета точности

3 9-10 квалитета точности

4 11-12 квалитета точности

14 Обработка отверстия в сплошном материале заготовки диаметром 40Н7 производится в следующей последовательности

1 сверление, развертывание

2 сверление, растачивание, развертывание

3 сверление, зенкерование

4 сверление, растачивание

15 Угол при вершине сверла при обработке отверстия в стальной заготовке составляет

1 116о-118о

2 140о

3 90о

4 125о

16 При выполнения сверления:

1 нам безразлично, подрезан торец или нет

2 торец заготовки должен быть подрезан

3 торец заготовки не должен быть подрезан

17 Наивысшая точность и меньшая шероховатость поверхности при обработке отверстия обеспечивается

1 растачиванием

2 сверлением

3 зенкерованием

4 развертыванием

18 Для окончательной обработки отверстия диаметром 40Н7 применяют

1 развертку

2 расточной резец

3 сверло

4 зенкер

19 Глубина резания обозначается буквой:

1 а

2 В

3 t

4 Y

20 Угол, образующийся между задней поверхностью резца и плоскостью резания называется

1 передним углом

2 задним углом

3 углом резания

4 углом заострения

Высокоточная обработка отверстий инструментом TaeguTec - TaeguTec

C каждым годом машиностроители всего мира конструируют и производят все более сложные, высокотехнологические узлы и механизмы. Это влечет за собой повышение требований к техническому персоналу компаний в обеспечении необходимого качества обработки наиболее ответственных деталей таких изделий. В основном, речь идет о допусках на размерах и требованиях к шероховатости поверхности, если говорить лишь о технологических показателях процессов. Лучшие мировые производители инструмента стараются работать с опережением, чтобы удовлетворить повышенные требования заказчиков к режущему инструменту в нужный момент. Южнокорейская компания TaeguTec выпустила несколько инновационных решений в области обработки отверстий, которые оказались весьма своевременными для машиностроителей, производящих прецизионные детали. Во-первых, следует еще раз сказать о серии твёрдосплавных коронок DRILLRUSH.

Область применения сверл данной серии весьма широка: диапазон сверления отверстий серии DRILLRUSH значительно расширился. Теперь он начинается с 7 мм и заканчивается на отметке 25,9 мм с шагом 0,1 мм. Номенклатура вылетов режущей части сверла также увеличилась. Кроме 3хD, 5xD и 8xD дополнительно появилось исполнение сверл для высокоскоростного сверления неглубоких отверстий 1.5xD. Среди новых разработок представлены также головки диаметром 6,0-6,9 мм, позволяющие сверлить отверстия глубиной 1.5xD, 3xD и 5xD. Такой инновационный инструмент со сменными коронками превосходит возможности монолитных твердосплавных сверл при обработке отверстий небольших диаметров.

Рисунок 1. Коронка с двойной ленточкой

Жесткая система крепления новой линейки инструмента малых диаметров DrillRush для стабильной обработки отверстий обеспечивает превосходную производительность и высокую эффективность при обработке малых диаметров. Кроме того, данное решение хорошо справляется и с задачами для предварительной обработки отверстий под резьбу ISO M8.

Для режущей коронки предлагается широкий ряд геометрических форм в соответствии с применением: P – обработка сталей; М – нержавеющие стали; К – чугуны; N – алюминий (коронка без покрытия, шлифованная). Для эффективного сверления деталей буровой промышленности, разработана новая форма коронки — F — применяется при обработке отверстий с плоским дном и операции цековки.

Новинка этой серии представляет собой коронку с двойной ленточной (рис.1), которая обеспечивает отличную шероховатость поверхности и высокую точность получаемых отверстий. Коронка выпускается в геометрии «P» для качественного улучшения операций сверления стальных заготовок. Например, после сверления легированных сталей легко достижим класс шероховатости ниже Ra1.6, а допуск по цилиндричности и прямолинейности до 0,05 мм, независимо от длины инструмента. Эти показатели в некоторых случаях позволяют вообще отказаться от дополнительных чистовых операций.

Рисунок 2. Отличие коронок

Если сравнивать обычную коронку и обновленную DRILLRUSH (рис.2), то последняя имеет 4‑е направляющие поверхности (по две на каждой режущей кромке), что обеспечивает жесткий допуск геометрии отверстий, превосходную шероховатость поверхности и стабильную производительность при равных рекомендованных режимах резания. В сумме эти преимущества обеспечивают улучшенную производительность и высокое качество обработки в сравнении с любыми применявшимися ранее монолитными твердосплавными или другими традиционными сверлами любого производителя. Диапазон диаметров отверстий, выполняемых сверлами с коронками с двойной ленточкой DRILLRUSH, — от Ø8 до Ø19,5, с шагом 0,5 мм. Важно, что такой новый тип коронок с двойной ленточкой уже производится в хорошо зарекомендовавшем себя на операциях сверления сплаве GoldRush TT9080, обеспечивая непревзойденную стойкость инструмента, и совместим со стандартными корпусами линейки DRILLRUSH.

Область применения сверл данной серии весьма широка: диапазон сверления отверстий данной серии значительно расширился. Теперь он начинается с 7 мм и заканчивается на отметке 25,9 мм с шагом 0,1 мм. Номенклатура вылетов режущей части сверла DRILLRUSH также увеличилась. Кроме 3хD, 5xD и 8xD дополнительно появилось исполнение сверл для высокоскоростного сверления неглубоких отверстий 1.5xD. Среди новых разработок представлены также головки диаметром 6,0-6,9 мм, позволяющие сверлить отверстия глубиной 1.5xD, 3xD и 5xD (Рис.1). Такой инновационный инструмент со сменными коронками превосходит возможности монолитных твердосплавных сверл при обработке отверстий небольших диаметров.

Жесткая система крепления новой линейки инструмента DRILLRUSH для стабильной обработки отверстий обеспечивает превосходную производительность и высокую эффективность при обработке малых диаметров. Кроме того, данное решение хорошо справляется и с задачами для предварительной обработки отверстий под резьбу ISO M8.

Рисунок 3. Сверла TWINRUSH

Для режущей коронки предлагается широкий ряд геометрических форм в соответствии с применением: P – обработка сталей; М – нержавеющие стали; К – чугуны; N – алюминий (коронка без покрытия, шлифованная). Для эффективного сверления деталей буровой промышленности разработана новая форма коронки — F, которая применяется при обработке отверстий с плоским дном и операции цековки.

Нельзя не отметить совершенно новую серию сверл TWINRUSH (рис.3), созданную инженерами TaeguTec специально для прецизионной обработки отверстий большого размера, гарантируя не только отличное качество, но и высокую производительность. Серия представляет собой симбиоз достоинств двух твердосплавных инструментов на одном корпусе: коронки DRILLRUSH и пластины TOPDRILL. Конструкция инструмента состоит из корпуса сверла повышенной твердости с PVD-покрытием из сплава TT9080 и установленных режущих твердосплавных пластин двух типов: центральной пластины (коронки), обеспечивающей точную зацентровку сверла с целью достижения высокой соосности и прямолинейности при обработке отверстий, и пары прецизионных квадратных пластин типа SPGX с 4‑мя режущими кромками и оснащенных геометрией Wiper для достижения улучшенной шероховатости поверхности.

Две наружные пластины представляют собой специально разработанные экономичные пластины. Эти пластины расположены симметрично от оси сверла, что позволяет использовать их вместе с коронкой и обеспечивать повышенную (двойную) производительность. Корпуса новых сверл, как обычно, оснащены спиральными каналами для подачи СОЖ. Новинка TWINRUSH от TaeguTeс представлена сверлами диаметров от Ø26 до Ø45 мм с шагом 1 мм и длиной режущей части 5xD. Такое интересное инструментальное решение позволяет эффективно производить сверление без пилотного отверстия, достигая высокого качества (класс точности IT 10‑11) обрабатываемой детали.

Любую интересующую информацию об инструментальных решениях TaeguTec можно получить, обратившись в офис компании «ТАЕГУТЕК УКРАИНА».

Всегда к Вашим услугам:

  • высококвалифицированный штат технологов и логистов
  • оперативный склад инструмента в г. Днепр
  • поставки из Ю. Кореи — дважды в неделю

__________________________________________

Рекомендуемые по теме материалы:

 

 г.  Днепр, Турбинный спуск, 4
тел: 8 (056) 790 84 09, тел / факс: 8 (056) 790 84 18
Оставить заявку mailto:[email protected]

Анализ шероховатости поверхности при сверлении композитных ламинатов из углеродного волокна / эпоксидной смолы с использованием гибридной экспериментальной схемы Taguchi-Response

Хорошо известно, что шероховатость поверхности является одним из ключевых параметров, определяющих качество просверленных отверстий и стоимость производства. Это в значительной степени зависит от типа просверливаемого материала, типа используемых сверл, угла при вершине, скорости резания и силы резания, создаваемой при сверлении. На рис. 5 показаны результаты шероховатости поверхности, полученные при сверлении твердосплавными сверлами без покрытия и с покрытием TiN на углепластике BD.На рисунке 5 видно, что для твердосплавных сверл без покрытия R a значения относительно выше, чем полученные значения R a для твердосплавных сверл с покрытием TiN. Это можно объяснить тем, что покрытие TiN действует как смазка во время сверления [31, 32], уменьшая трение между инструментом и заготовкой.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 5. Шероховатость поверхности при использовании твердосплавных сверл без покрытия и с покрытием TiN.

Загрузить рисунок:

Стандартное изображение Изображение высокого разрешения

На рис. 6 и в таблице 3 представлены результаты шероховатости поверхности, полученные на основе экспериментальных и прогнозируемых значений с помощью RSM. Из рисунка 6 и таблицы 3 видно, что значения шероховатости, полученные в результате эксперимента и RSM, хорошо согласуются. Следовательно, RSM можно использовать как один из лучших инструментов для прогнозирования шероховатости поверхности во время сверления.При сравнении, как видно из таблицы 3, средняя погрешность, полученная для твердосплавных сверл с покрытием TiN, ниже (4,06), чем у твердосплавных сверл без покрытия (4,54) при сверлении многослойного композитного материала.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 6. Шероховатость поверхности твердосплавных сверл (а) без покрытия, (б) с покрытием TiN.

Загрузить рисунок:

Стандартное изображение Изображение высокого разрешения

Таблица 3. Экспериментальные и прогнозируемые результаты шероховатости поверхности.

Номер испытания Твердосплавное сверло без покрытия Твердосплавное сверло с покрытием TiN
Экспериментальный RSM Экспериментальный RSM
1 1,115 1,151 0,822 0,810
2 1.428 1,433 1,227 1,156
3 1,745 1,660 1.476 1,432
4 1,391 1,365 1,152 1.089
5 1.698 1,718 1.459 1,425
6 1,995 2,010 1.677 1,69
7 1.590 1,507 1,343 1,249
8 1,928 1,930 1,607 1,575
9 2,227 2,297 1,756 1,829
10 0,965 1.035 0,689 0,721
11 1,250 1,332 1.049 1.067
12 1,548 1,575 1,385 1,342
13 1,185 1,242 0,997 1.081
14 1,555 1,610 1,375 1,417
15 1,852 1,922 1,63 1.681
16 1,364 1.315 1.085 1.058
17 1,690 1,769 1,434 1,419
18 2,008 2,168 1.672 1.708
19 0,720 0,649 0,514 0,474
20 0,950 0,962 0,785 0,820
21 1.258 1,220 1,184 1.094
22 0,795 0,750 0,598 0,614
23 1.073 1,149 0,952 0,985
24 1,415 1.493 1,305 1,284
25 0,890 0,750 0,804 0.741
26 1,307 1,220 1,196 1,101
27 1.688 1,634 1.458 1,390
Ср. Ошибка 4,54 4,06

Для твердосплавных сверл без покрытия и с покрытием на рисунке 7 показаны графики основных эффектов для различных значений среднего отношения сигнал / шум. Рисунок 7 демонстрирует, что диаметр сверла является фактором, который существенно влияет на шероховатость поверхности, за которой следуют скорость шпинделя и скорость подачи, поскольку их градиенты более крутые.Однако угол при вершине незначительно влияет на шероховатость поверхности, поскольку наклон графиков почти плоский. Оптимальные условия резания, предлагаемые графиками основных эффектов для проведения экспериментов по минимальной шероховатости поверхности, будут: скорость шпинделя 1800 об / мин, диаметр сверла 4 мм, скорость подачи 10 мм мин. -1 и угол при вершине 90 °. Результаты дисперсионного анализа (ANOVA) для уровня надежности 95% представлены в таблице 4.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 7. Среднее отношение сигнал / шум в зависимости от условий резания для твердосплавных свёрл R a (а) без покрытия и (б) с покрытием TiN.

Загрузить рисунок:

Стандартное изображение Изображение высокого разрешения

Таблица 4. ANOVA для определения шероховатости поверхности композита BD CFRP.

Твердый сплав без покрытия Твердый сплав с покрытием TiN
Источник F-P P (%) F P P (%)
А 296.17 0,000 37,38 116,34 0,000 25,81
B 136,43 0,000 17,22 82,50 0,000 18,30
С 1,29 0,341 0,16 1,33 0,332 0,30
Д 351.59 0,000 44,37 238,81 0,000 52,98
А * Д 6,30 0,024 0,80 6,70 0,021 1,49
B * D 0,31 0,865 0,04 4,68 0,047 1,04
C * D 0,31 0,864 0.04 0,43 0,781 0,10
R-Sq = 99,6% R-Sq = 99,4%
R-Sq (прил.) = 98,4% R-Sq (прил.) = 97,2%

F- коэффициент дисперсии; P- наименьший уровень значимости; P (%) - процент вклада; A- Скорость шпинделя в об / мин; B- Скорость подачи в мм / мин; C- Угол при вершине в °; D- Диаметр сверла в мм.

Дисперсионный анализ (ANOVA) был проведен с использованием данных отношения сигнал / шум для определения важных параметров резания на шероховатости поверхности.Из таблицы 4 можно сделать вывод об отсутствии влияния взаимодействия факторов механической обработки на шероховатость поверхности при сверлении композита. Однако диаметр сверла, скорость подачи и скорость шпинделя оказывают значительное влияние на шероховатость поверхности [33–35]. Из исследования видно, что существует значительная корреляция между результатами, полученными с помощью ANOVA, и результатами, определяющими графики основных эффектов для отношений сигнал / шум для шероховатости поверхности при сверлении с использованием твердосплавных сверл.

Влияние параметров резания на шероховатость поверхности также оценивается с помощью трехмерных графиков отклика RSM, которые показаны на рисунке 8. Из рисунка 8 видно, что значения шероховатости поверхности уменьшаются с увеличением влияния скорости вращения шпинделя. Уменьшение шероховатости с увеличением скорости шпинделя связано с тем, что на более высокой скорости наросты (BUE), образовавшиеся при низкой скорости, исчезают, а излом стружки уменьшается, и, таким образом, уменьшается шероховатость [36]. Из рисунка 8 также видно, что значения шероховатости поверхности увеличиваются с увеличением диаметра сверла при сверлении композита.Увеличение диаметра сверла может способствовать образованию BUE из-за высокого нормального давления, которое приводит к заеданию на передней поверхности. Отсюда делается вывод, что при увеличении диаметра режущего инструмента шероховатость поверхности увеличивается [33, 36].

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 8. Зависимость шероховатости поверхности от скорости вращения шпинделя и диаметра сверла для твердосплавных сверл (а) без покрытия и (б) с покрытием TiN.

Загрузить рисунок:

Стандартное изображение Изображение высокого разрешения

Зависимость шероховатости поверхности от скорости подачи и угла при вершине показана на рисунке 9. Из рисунка 9 видно, что шероховатость поверхности имеет прямую корреляцию со скоростью подачи инструмента. Причина этого кроется в высокой скорости подачи, трещина становится более серьезной и менее управляемой из-за высокой скорости деформации [15]. Более высокая скорость подачи инструмента также отвечает за увеличение осевой силы во время сверления, что приводит к увеличению стружки и плохой чистоте поверхности [37].Из рисунка 9 также видно, что угол при вершине оказывает незначительное влияние на R a при сверлении BD CFRP. Анализ трехмерных графиков отклика подтверждает, что минимальная шероховатость поверхности может быть достигнута при минимальном диаметре сверла, максимальной скорости шпинделя и минимальной скорости подачи. Кроме того, можно установить подходящее значение угла при вершине, поскольку он не влияет на качество поверхности.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 9. Зависимость шероховатости поверхности от скорости подачи и угла при вершине для твердосплавных сверл (а) без покрытия и (б) с покрытием TiN.

Загрузить рисунок:

Стандартное изображение Изображение высокого разрешения

На рис. 10 показаны СЭМ-изображения поверхности отверстия, просверленного твердосплавными инструментами. На изображениях SEM интересно наблюдать, что отверстие, просверленное инструментом без покрытия, показывает сильно поврежденные поверхности по сравнению с отверстием, просверленным сверлом с покрытием TiN. Это может быть связано с тем, что во время сверления углепластика происходит вырывание волокна, отслаивание и расслоение твердосплавных сверл без покрытия.Эти многочисленные дефекты вызваны действием пахоты, которое преобладает над режущим действием. Вспашка может быть результатом теплового эффекта, который создает трение при сверлении композитного ламината [38]. Покрытие TiN действует как смазка при сверлении с использованием инструмента с покрытием TiN, уменьшая трение, что также уменьшает вызванные дефекты [39]. Этот факт обеспечивает более однородную поверхность в случае твердосплавных сверл с покрытием TiN.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 10.СЭМ изображение боковой стенки отверстия, просверленного с использованием (а) твердосплавных сверл без покрытия и (б) с покрытием TiN.

Загрузить рисунок:

Стандартное изображение Изображение высокого разрешения

На рисунке 11 показан контур поверхности просверленного отверстия диаметром 8 мм с углом при вершине 118 ° с использованием твердосплавного сверла без покрытия и с покрытием TiN при скорости подачи не менее 20 мм -1 и скорости шпинделя 1200 об / мин. . Из рисунка 11 подтверждается, что контур поверхности, полученный при использовании твердосплавного сверла с покрытием TiN, является более однородным и однородным по сравнению с контуром, полученным при использовании твердосплавного сверла без покрытия.Это также ясно показывает, что твердосплавные инструменты с покрытием TiN могут быть эффективно использованы при сверлении композитов для конструкционных узлов.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 11. Профиль поверхности просверленного отверстия для твердосплавного сверла (а) без покрытия и (б) с покрытием TiN.

Загрузить рисунок:

Стандартное изображение Изображение высокого разрешения

Для экспериментальной проверки проводится подтверждающее испытание для минимальной шероховатости поверхности, полученной при прогнозируемых оптимальных параметрах процесса.Результаты подтверждающих испытаний, проведенных для оптимальных условий резания, представлены в таблице 5. Анализируя экспериментальные и прогнозируемые значения из таблицы 4, можно сделать вывод, что значения шероховатости поверхности, рассчитанные для идеальных условий резания ( A 3 = 1800 об / мин, B 1 = 10 мм мин. −1 , C 1 = 90 °, D 1 = 4 мм) хорошо согласуются с отклонение менее 3%.Подтверждающий тест также подтверждает, что полученные здесь значения шероховатости меньше минимальных значений, полученных из экспериментальных результатов Тагучи, показанных в таблице 5.

Таблица 5. Подтверждающие тестовые значения шероховатости поверхности для оптимальных параметров процесса.

Прогноз R a ( μ м)% Соглашения
Сверло Оптимальные параметры резки Экспериментальный R a ( мкм м) RSM RSM
Твердый сплав без покрытия A 3 B 1 C 1 D 1 0.617 0,628 99
Твердый сплав с покрытием TiN A 3 B 1 C 1 D 1 0,368 0,366 99

A 3 - Скорость вращения шпинделя 1800 об / мин; B 1 - Подача 10 мм мин. −1 ; C 1 - Угол при вершине 90 °; D 1 - Диаметр сверла 4 мм.

Оптимизация шероховатости поверхности выполняется с использованием подхода функции желательности RSM и ее графиков, построенных для оптимальных условий резания (скорость шпинделя 1800 об / мин, скорость подачи 10 мм мин. −1 , угол при вершине 90 ° и диаметр сверла 4 мм) как для инструментов без покрытия, так и для инструментов с покрытием TiN показаны на рисунке 12. Достоинством этих графиков оптимизации является то, что любые значения шероховатости поверхности могут быть получены путем изменения значений входных параметров в пределах экспериментального диапазона.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 12. Графики оптимизации шероховатости поверхности для (a) твердосплавного сверла без покрытия и с покрытием TiN.

Загрузить рисунок:

Стандартное изображение Изображение высокого разрешения

Диаметр отверстия и допуск по шероховатости поверхности - Accuromm USA Inc.


Допуск диаметра отверстия - 3 сигмы
Метрическая система дюймов
ТИП длина / длина ≤ 2 2 5 Д / Д ≤ 2 2 5
G-Drill 30 мкм 35 50.0012 .0014 .0020
* Сверло GA 25 30 40 .0010 0,0012 .0015
G7-Drill 20 25 30 .0008 .0010 .0012
PCD G-Drill 20 20 25 .0008 .0008.0010
Сверло PCD G7 13 18 23 .0005 .0007 .0009
GI-Drill 60 80 100 0,0024 0,0030 .0040
GF-Drill 30 40 50 0,0012 .0015 .0020
* GA: Используется для термообработанного литого и литого алюминия.

Приведенные выше результаты допуска основаны на определенных условиях резания. Производительность инструмента может варьироваться в зависимости от условий обработки.


Возможность шероховатости поверхности - 3 сигма
Метрическая система дюймов
ТИП Охлаждающая жидкость Охлаждающая жидкость для инструментов Охлаждающая жидкость Thru Tool Coolant
G-Drill 18 RZ 12.5 RZ 205 RMS 143 RMS
* Сверло GA 12,5 9 143 103
G7-Drill 8,7 5,5 100 63
PCD G-Drill 5,5 2,8 63 32
PCD G7-Drill 3,2 1,2 38 14
GI-Drill 25 18 285205
GF-Drill 18 12.5 205 143
* GA: Используется для термообработанного литого и литого алюминия.

Приведенные выше результаты определения шероховатости поверхности основаны на определенных условиях резания. Производительность инструмента может варьироваться в зависимости от условий обработки.

(PDF) Оценка шероховатости поверхности при сверлении композитов, армированных частицами

Алюминий, который является наиболее распространенной матрицей, используемой в

MMC, имеет множество преимуществ, таких как низкая плотность, твердый раствор

упрочнение, высокая коррозионная стойкость, высокая температура и

электропроводность, формуемость и простота получения.

Такие преимущества делают их предпочтительными во многих сложных промышленных применениях. В композитах с алюминиевой матрицей

(AMCs) низкая плотность структуры сочетается с высокой твердостью

и сопротивлением износу упрочняющей фазы.

8–10

Сплавы Al 7075 обладают превосходными характеристиками с точки зрения ползучести

и усталости. Поэтому они используются в современных самолетах

, таких как высокотехнологичная продукция

, включая шасси с нижним сопротивлением, подфюзеляжные стабилизаторы и лопасти вертолетов

.

11

Кроме того, эти материалы предпочтительны для производства компонентов велосипеда

, автомобильного двигателя

кожуха, хвостового конуса, вала для клюшек для лакросса и т. Д.

12

Сплав Al 7075

используется в качестве матрицы. Материал в композитных материалах

и композитные компоненты с желаемыми свойствами получают путем добавления одного или нескольких армирующих элементов, таких как SiC,

Al

2

O

3

, а также волокон и частиц TiC.Армирование является важным фактором в композитных материалах. Он имеет более высокие механические, физические и трибологические свойства

, такие как прочность, твердость, износостойкость, плотность и термическое расширение

после смешивания с этими армирующими элементами.

13,14

Армирующие компоненты сформированы в виде частиц,

волокон (прерывистых и непрерывных) или хлопьев в композитных материалах

. Основная задача усиливающего компонента Rein-

заключается в том, чтобы принять на себя усилие, чтобы увеличить жесткость и прочность матричной структуры

.Чтобы приложить усилие

к армирующему элементу, физическая и химическая координация

между фазами должна быть подходящей. Лицевая связь между

должна быть прочной. Интеграция арматуры

и матрицы относительно постоянной теплопроводности вызывает постоянное остаточное напряжение в структуре композита. Композиты

, армированные непрерывным волокном, обладают более высокими свойствами, включая прочность, жесткость

, износ и твердость, чем короткие и прерывистые волокна

, но их производство сложно и дорого.

Механические свойства композитов, армированных частицами

, не зависят от направления частицы, а

производятся легко и дешево.

6

Методы производства и параметры

считаются важными факторами в MMC. Эти методы производства

делятся на две категории: жидкие и твердотельные (порошковая металлургия)

. Последний

обычно используется в жидкой ковке; инфильтрация жидким металлом

, литье жидким металлом и методы плазменного напыления

.В методе импликационного литья при перемешивании в растворе металла возникает завихрение

. В этот вихрь подают армирующие компоненты.

компонента. Самый известный пример

этой группы - композит, армированный SiC.

15–19

ГММ очень трудно сверлить, поскольку

из-за твердой и абразивной природы таких частиц, как SiC, Al

2

O

3

,

и TiC.

20

Существует множество проблем, таких как высокие нагрузки при резании

, интенсивный износ инструмента и локальное накопление тепла в сверлильных MMC

.

21,22

Следовательно, режущий инструмент с подходящей геометрией

и свойствами материала используется для достижения требуемого качества отверстия

и точности размеров.

Процесс сверления композитов, армированных керамикой

, исследуется различными исследователями в литературе.

23–25

Basavarajappa et al.

23

произвел две разные MMCs com-

позитов с SiC

p

и Gr, армированным методом литья с перемешиванием

.Они исследовали характеристики сверления

этих композитов и обнаружили, что гибридные композиты с характеристиками обрабатываемости

тер показали, чем другие композиты

. Однако гибридные композиты демонстрируют более низкое качество поверхности

, чем композит, армированный SiC

p

, из-за выделения

графита между боковой поверхностью сверла и композитным материалом

. Songmene и Balazinzki

24

экспериментально

исследовали влияние частиц графита на сверление AMC

, армированных SiC

p

и Al

2

O

3

.Они отметили, что

добавление частиц графита в композиты улучшает характеристики обрабатываемости

.

Ramulu et al.

25

бывшие в употреблении сверла с тремя разными инструментами -

риалами, такими как быстрорежущая сталь (HSS), карбид и поликристалл -

таллиновый алмаз (PCD) для сверления армированных композитных материалов на основе Al 6061

с частицами Al

2

O

3.

Они

пришли к выводу, что наилучшая шероховатость поверхности достигается при низкой скорости подачи

и максимальной скорости резания в условиях резания.Кроме того, сверла с PCD имели лучшие характеристики, чем сверла из быстрорежущей стали

и твердосплавные, с точки зрения режущего инструмента.

Rajmohan et al.

26

произведены два разных типа: композит

и гибридный композит методом литья с перемешиванием

. Композиты с матрицей Al356 были армированы SiC

и частицами слюды. Они исследовали шероховатость поверхности этих композитных материалов и сообщили, что качество поверхности

просверленного отверстия увеличивалось с увеличением скорости резания на

и снижалось с увеличением скорости подачи на

.

Basavarajappa et al.

27

произвел различные матричные композиты Alumi-

номер 2219 с армированными частицами SiC и

графита с использованием методов жидкой металлургии.

Они экспериментально исследовали влияние материалов режущего инструмента

, таких как твердый сплав и карбид с покрытием, и условий эксплуатации на целостность поверхности просверленного отверстия.

Результаты сверления показали, что с наилучшей шероховатостью поверхности

была получена самая высокая скорость резания

и самая низкая скорость подачи.

Tosun and Muratoglu

28

проанализировали поверхность и подповерхность

просверленного отверстия при сверлении армированной матрицы Al 2124-

форсировано 17% частицами SiC с использованием различных методов

, таких как оптическая микроскопия, сканирующая электронная микроскоп

(SEM) и метод энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии

ods. Для сверления использовались сверла с тремя различными инструментальными материалами, включая

HSS, покрытие из нитрида титана (TiN) и карбид

.Они предположили, что шероховатость поверхности

улучшилась с увеличением скорости подачи и значений твердости

режущего инструмента.

Монаган и О'Рейли

29

экспериментально исследовали влияние

материалов режущего инструмента и условий сверления

на силы резания, износ сверла и шероховатость поверхности композитных материалов на основе Al

1050, армированных 25 объем%

2Advanced Composites Letters

Влияние параметров сверления на шероховатость поверхности при сверлении сплава AA7075

MATEC Web of Conferences 112 , 01018 (2017)

Влияние параметров сверления на шероховатость поверхности при сверлении сплава AA7075

Нафиз Яшар 1 * , Мехмет Бой 1 и Мустафа Гюнай 2

1 Карабюкский университет, профессиональная школа ТОББ, Билимлер Меслек Юксекокулу, Демир Челик Кампюсю, 78050, Карабюк, Турция
2 Карабюкский университет, Кафедра машиностроения, Балыкларкаяси, Мевкии, 9080, Турция,

, Мевки, 7

* Автор для переписки: nafizyasar @ karabuk.edu.tr

Аннотация

Алюминиевый сплав

AA7075 был очень популярен при производстве конструктивных компонентов в автомобильной и авиационной промышленности из-за его высокой прочности, низкой плотности, хорошей пластичности и лучшей обрабатываемости, сравнимой со многими металлами. В частности, конечная продукция должна иметь неизменно высокое качество, чтобы обеспечивать соблюдение основных стандартов безопасности в авиационной промышленности. Несмотря на высокую обрабатываемость сплава AA7075, важна оптимизация качества отверстий, которое может изменяться в зависимости от геометрии инструмента и параметров сверления.В этом исследовании было исследовано влияние параметров сверления на среднюю шероховатость поверхности (Ra) при сверлении AA7075 сверлами из карбида вольфрама. Эксперименты по механической обработке проводились с тремя различными углами острия сверла и тремя различными уровнями параметров резания (скорость подачи, скорость резания). Влияние параметров бурения на силу тяги было определено с помощью дисперсионного анализа с доверительной вероятностью 95%. Скорость подачи была определена как наиболее важный фактор для Ra согласно результатам ANOVA.Более того, было показано, что увеличение скорости подачи приводит к увеличению Ra, а увеличение угла острия сверла приводит к уменьшению Ra. Оптимальная шероховатость поверхности была получена при угле при вершине 130 °, скорости резания 40 м / мин и скорости подачи 0,1 мм / об, тем самым обоснованность оптимизации была подтверждена методом Тагучи.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License 4.0, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

научных статей, журналов, авторов, подписчиков, издателей

Как крупный международный издатель академических и исследовательских журналов Science Alert издает и разрабатывает названия в партнерстве с самыми престижные научные общества и издатели. Наша цель заключается в том, чтобы максимально широко использовать качественные исследования. зрительская аудитория.
Мы прилагаем все усилия, чтобы поддержать исследователей которые публикуют в наших журналах.Есть масса информации здесь, чтобы помочь вам публиковаться вместе с нами, а также ценные услуги для авторов, которые уже публиковались у нас.
2021 цены уже доступны. Ты может получить личную / институциональную подписку перечисленных журналы прямо из Science Alert. В качестве альтернативы вы возможно, пожелает связаться с выбранным вами агентством по подписке.Направляйте заказы, платежи и запросы в службу поддержки. в службу поддержки клиентов журнала Science Alert.
Science Alert гордится своей тесные и прозрачные отношения с обществом. В качестве некоммерческий издатель, мы стремимся к самым широким возможное распространение публикуемых нами материалов и на предоставление услуг высочайшего качества нашим издательские партнеры.
Здесь вы найдете ответы на наиболее часто задаваемые вопросы (FAQ), которые мы получили по электронной почте или через контактную форму в Интернете. В зависимости от характера вопросов мы разделили часто задаваемые вопросы на разные категории.
Азиатский индекс научного цитирования (ASCI) стремится предоставить авторитетный, надежный и значимая информация по освещению наиболее важных и влиятельные журналы для удовлетворения потребностей мировых научное сообщество.База данных ASCI также предоставляет ссылку к полнотекстовым статьям до более чем 25000 записей с ссылка на цитированные ссылки.

Оптимизация шероховатости поверхности при сверлении древесноволокнистых плит средней плотности с помощью параллельного робота

Это исследование посвящено изучению влияния параметров резания на шероховатость поверхности при сверлении древесноволокнистых плит средней плотности (МДФ) с помощью параллельного робота.Метод Тагучи применялся для определения оптимальных параметров бурения, а затем и обработки бурения. Схема эксперимента была создана с использованием ортогонального массива Taguchi L 18 , а экспериментальные данные были изучены с помощью статистического анализа дисперсии (ANOVA). Экспериментальные результаты были получены с помощью множественного регрессионного анализа (линейного и квадратичного). Коэффициент корреляции ( R 2 ) составил 99,46% для шероховатости поверхности с помощью модели квадратичной регрессии.Анализ Тагучи показал, что оптимальные значения шероховатости поверхности - это угол при вершине 118 °, скорость резания 47,1 м / мин и скорость подачи 0,01 мм / об. Результаты оптимизации показали, что метод Тагучи был успешно применен для определения оптимальной шероховатости поверхности МДФ при сверлении.

1. Введение

Древесноволокнистая плита средней плотности (МДФ) состоит из древесных волокон и синтетического связующего. Применяются разнообразные процессы обработки, такие как сверление, фрезерование и токарная обработка, чтобы получить требуемый размер и форму МДФ [1–4].Наиболее распространенный метод проверки эффективности обработки основан на чистовой обработке поверхности и включает визуальную оценку измерения качества поверхности [5, 6]. В настоящее время алгоритмы, основанные на экспериментальном дизайне, особенно используются для оптимизации различных инженерных задач [7, 8]. Метод Тагучи - это эмпирическая процедура проектирования, которая значительно сокращает количество экспериментов с использованием ортогональных массивов и в то же время пытается минимизировать влияние неконтролируемых факторов. Оптимальные параметры процесса получены с помощью отношения сигнал / шум (S / N) и дисперсионного анализа (ANOVA) [9–12].Gaitonde [11] исследовал влияние параметров резания на различные рабочие характеристики при сверлении материала МДФ с помощью метода Тагучи. Было обнаружено, что и скорость подачи, и скорость резания являются важными параметрами сверления для контроля расслоения с помощью ANOVA. Паланикумар [13] исследовал расслоение плиты МДФ, используя ортогональный массив, отношение сигнал-шум и дисперсионный анализ. Результаты показали, что скорость подачи была основным фактором, влияющим на расслоение плиты МДФ на протяжении всего процесса сверления.При сверлении плит МДФ авторы рекомендовали высокую скорость вращения шпинделя, низкую подачу и малый диаметр сверла. Prakash et al. [14] исследовали метод Тагучи и методологию отклика поверхности (RSM) для анализа шероховатости поверхности при сверлении древесноволокнистых плит средней плотности. Результаты экспериментов показали, что наиболее важным параметром сверления для шероховатости поверхности является скорость подачи, а затем скорость резания. Prakash et al. [15] изучали оценку шероховатости поверхности при обработке материала МДФ по параметрам сверления, таким как скорость шпинделя, скорость подачи и диаметр сверла, с использованием метода Тагучи.Паланикумар и Валармати [16] использовали метод Тагучи, RSM и дисперсионный анализ для оценки влияния параметров обработки на силу тяги при сверлении материалов из МДФ. Szwajka et al. [17] исследовали влияние типа покрытия на силу тяги, крутящий момент резания, температуру режущего инструмента и шероховатость поверхности отверстия на сверлильных режущих лезвиях при сверлении панелей МДФ. Исследователи проанализировали результаты экспериментов статистически с помощью многофакторного дисперсионного анализа (ANOVA).

Было опубликовано множество работ по оптимизации параметров резания и оценке сил сдвига, шероховатости поверхности и коэффициента повреждения при обработке металлов [11 и 12] и композитов [18–20].Köklü et al. [18], производительность сверления функционально-градиентного композита (FGC), в зависимости от расслоения, силы тяги и вибрации, исследована экспериментально с использованием различных параметров резания, таких как скорость подачи, скорость шпинделя и направления материала (углерод / эпоксидная смола и стекло / эпоксидная). Они использовали метод Тагучи, ANOVA и ИНС для оптимизации параметров. Сур и Эркан [19] просверлили композитные пластины из армированного углеродным волокном пластика (CFRP) с помощью сверл стандартной геометрии с разными углами при вершине, используя разные параметры резания, и оптимизировали повреждения отверстий с помощью метода Тагучи.Ay et al. [20] исследовали способность к бурению полимерного композиционного материала, армированного углеродным волокном, с использованием различных параметров сдвига в сухих и криогенных условиях. Они использовали метод реляционного анализа Грея для определения оптимальных условий бурения. При обработке вибрации возникают из-за изменений таких параметров, как скорость резания, скорость подачи и глубина резания, применяемого к заготовке. Нелинейное взаимодействие между инструментом и заготовкой приводит к образованию стружки и, как следствие, к неровностям на поверхности заготовки и напрямую влияет на качество шероховатости поверхности [21].Многие свойства МДФ были исследованы в многочисленных исследованиях в прошлом, но никаких работ по бурению с помощью параллельного робота не проводилось. В статье сочетаются метод Тагучи и множественные регрессии для оптимизации параметров процесса сверления МДФ с целью минимизации шероховатости поверхности. Тем не менее, это исследование было вдохновлено очень ограниченной или отсутствующей работой по применению метода Тагучи и множественными регрессиями в этой области. По этой причине данная работа направлена ​​на реализацию ортогональной матрицы Taguchi L 18 для внесения следующих изменений: (1) систематическое исследование влияния параметров сверления, таких как угол при вершине, скорость резания и скорость подачи, на Шероховатость поверхности МДФ; (2) оптимизируйте эти параметры процесса, чтобы найти самую низкую шероховатость поверхности сверления.

2. Материалы и методы

Эксперименты проводились на параллельном роботе с мотор-шпинделем 0,75 кВт и максимальной скоростью вращения шпинделя 24 000 об / мин [22]. В качестве образца для испытаний использовался материал МДФ толщиной 8 мм. МДФ поставляется и производится в Турции. МДФ коммерчески удобен и используется для производства панельных дверей, дверей заподлицо, столов, шкафов и т. Д. Механические и физические свойства материала МДФ показаны в таблице 1.


Свойства Значение

Предел прочности 0.8 МПа
Модуль упругости при разрыве 28 МПа
Модуль упругости 2800 МПа
Влажность 5–8%
Плотность 60040–900 кг / м

Эксперименты, проведенные в материалах МДФ с использованием сверл из быстрорежущей стали (быстрорежущей стали) диаметром 5 мм и углами при вершине 118 ° и 135 °. В качестве заготовки использовался материал МДФ размером 50 × 50 × 8 мм.Экспериментальная установка показана на рисунке 1.


Шероховатость поверхности была измерена с помощью прибора Mahr Marsurf PS 10. Величина шероховатости поверхности ( Ra ) была принята как среднее из трех измерений, сделанных с просверленных поверхностей. Испытания на сверление проводились при трех различных скоростях резания (15,7, 31,4 и 47,1 м / мин), трех скоростях подачи (0,01, 0,03 и 0,05 мм / об) и двух углах при вершине (118 ° и 135 °).

3. Схема эксперимента
3.1. Метод Тагучи

Метод Тагучи, усовершенствованный Тагучи, был использован в инженерном анализе для оптимизации рабочих характеристик путем корректировки проектных параметров [9]. Кроме того, метод Тагучи предлагает простой и эффективный систематический подход к оптимизации дизайна с точки зрения качества, производительности и стоимости. Используя метод Тагучи, основанный на ортогональных массивах, можно сократить время и стоимость. Тагучи рекомендует использовать отношение сигнал / шум (S / N) ( η ) для определения качественных характеристик, применяемых к задачам инженерного проектирования.Обычно существует три типа качественных характеристик; чем ниже, тем лучше, чем выше номинал, тем лучше [23]. В этой работе для минимизации шероховатости поверхности использовалась более низкая, тем лучше качественная характеристика: где n - номер данных эксперимента, а y i - измеренные данные в i -м эксперименте [ 24]. Помимо отношения сигнал / шум, был использован статистический дисперсионный анализ (ANOVA), чтобы продемонстрировать влияние параметров процесса на шероховатость поверхности.Параметры бурения и их уровни, рассматриваемые в данной работе, показаны в таблице 2. Эмпирическая схема для трех параметров резания с помощью полного факторного расчета с использованием ортогонального массива Taguchi L 18 (2 1 × 3 2 ): показано в Таблице 3.


Параметры Символ Уровень 1 Уровень 2 Уровень 3

Угол при вершине A A 135 -
Скорость резания (м / мин) B 15.7 31,4 47,1
Подача (мм / об) C 0,01 0,03 0,05

9054
3 2 9 0054
Эксперимент № Фактор A Фактор B Фактор C

1 1 1 1
2 1 1 1 1 3
4 1 2 1
5 1 2 2
6 1
7 1 3 1
8 1 3 2
9 1 3
3
1 1
11 2 1 2
12 2 1 3
13 2 2 1
14 2 2 2
15 2 2 3
2 3
16863 163 3 1
17 2 3 2
18 2 3 3


92. Метод множественной регрессии

Регрессионный анализ, предложенный Гальтоном, исследует статистические отношения между одной или несколькими независимыми переменными и зависимыми переменными [25]. Кроме того, множественные регрессии представляют собой набор математических и статистических методов, полезных для моделирования и анализа проблем, в которых интересующий ответ зависит от нескольких переменных [26]. В данном исследовании эмпирические данные использовались для построения линейной и квадратичной модели методом регрессии.Независимыми переменными были угол при вершине ( α ), скорость резания ( V ) и скорость подачи ( f ), тогда как зависимой переменной была шероховатость поверхности ( Ra ). Множественный регрессионный анализ был использован для получения уравнения прогнозирования (линейная и квадратичная модель) для Ra , как видно в уравнениях (2) и (3), соответственно [27]: где,,…, - коэффициенты, используемые для прогнозирования в множественная регрессия. План эксперимента и статистический анализ применялись с помощью программного обеспечения Minitab 18.

4. Результаты и обсуждение
4.1. Анализ отношения сигнал / шум

Отношения сигнал / шум были рассчитаны с использованием уравнения (1) для каждого из 18 испытаний, и значения представлены в таблице 4 вместе с их экспериментально измеренными значениями. Valarmathi et al. [28] сообщили, что при сверлении панелей МДФ сверлами с разными углами при вершине значение шероховатости поверхности уменьшается за счет выбора малого угла при вершине, низкой скорости подачи и высокой скорости резания. Аналогичным образом, при изучении Таблицы 4 можно увидеть, что буровые долота, использующие угол при вершине 118 °, обычно демонстрируют более низкие значения шероховатости поверхности, чем буровые долота, использующие угол при вершине 135 °.Результаты показывают, что шероховатость поверхности увеличивается с увеличением скорости подачи, тогда как увеличение скорости резания снижает шероховатость поверхности.

908

№ эксперимента. Управляющие факторы Шероховатость поверхности, Ra ( мкм м) Отношение сигнал / шум для Ra (дБ)
A B C
Угол при вершине ( α ) Скорость резания ( V ) Скорость подачи ( f )

1 118 15.7 0,01 3,08 −9.7710
2 118 15,7 0,03 4,072 −12,1962
3 118 0,07 3 118 15,7 −13,7363
4 118 31,4 0,01 2,479 −7,8855
5 118 31,4 0.03 3,269 −10,2883
6 118 31,4 0,05 4,186 −12,436
7 118 47,1 0,01

0,01
8 118 47,1 0,03 2,883 −9,1968
9 118 47,1 0,05 3.486 −10,8465
10 135 15,7 0,01 3,837 −11,6798
11 135 15,7 0,0386 15,7 0,0386 12 135 15,7 0,05 5,864 −15,3639
13 135 31,4 0,01 3,249 −10.235
14 135 31,4 0,03 3,975 −11,9867
15 135 31,4 0,05 4,758 −1363 135 47,1 0,01 3,029 −9,6259
17 135 47,1 0,03 3,43 −10,7059
18 135.1 0,05 4,212 −12,4898

Среднее значение шероховатости поверхности в конце испытаний на бурение составило 3,759 мкм м. Такое же среднее значение отношения сигнал / шум для шероховатости поверхности оказалось равным -11,2392 дБ. Анализ влияния каждого контрольного фактора ( Ct , V и f ) на шероховатость поверхности был реализован с помощью таблицы отклика отношения сигнал / шум в таблице 5.Значения уровней управляющих факторов для Ra , изображенные в Таблице 5, показаны в виде графиков на Рисунке 2. Эти цифры демонстрируют уровень, который следует выбрать для оптимальных параметров бурения (уровень с наивысшей точкой на графиках) и, в то же время относительное влияние каждого параметра на соотношение сигнал / шум. Наилучшие значения шероховатости поверхности были указаны как фактор A1 (S / N = -10,321), фактор B3 (S / N = -9,900) и фактор C1 (S / N = -9,289). Оптимальные значения шероховатости поверхности, заданные для угла при вершине, скорости резания и скорости подачи, составляли 118 °, 47.1 м / мин и 0,01 мм / об соответственно (рисунок 2). Как видно из графиков влияния отношения сигнал / шум, скорость подачи демонстрирует сильное влияние на шероховатость поверхности и ее отношение сигнал / шум.

5 900 900

Уровень Управляющие факторы
Шероховатость поверхности ( Ra )
A B C
−10.321 −12,754 −9,289
Уровень 2 −12,157 −11,063 −11,359
Уровень 3 - −13.07048 1,836 2,854 3,781


4.2. Дисперсионный анализ

Дисперсионный анализ (ANOVA) используется для определения влияния проектных параметров на рабочие характеристики.В этой работе изучается применение ANOVA, процентного отношения (PCR) шероховатости поверхности, и выводы ANOVA для шероховатости поверхности показаны в таблице 6. Этот анализ был проведен с уровнем значимости 5% () и 95%. % доверительной вероятности для определения параметров сверления, влияющих на шероховатость поверхности. Чтобы контрольные факторы были статистически значимыми на выходе, значение P должно быть меньше 0,05, а контрольный фактор с наивысшим значением F считается наиболее эффективным [29].При рассмотрении таблицы 6 ПЦР факторов A, B и C на шероховатость поверхности достигла 16,89%, 30,99% и 50,18% соответственно. Скорость подачи (коэффициент C, 50,18%) была определена как наиболее значимый фактор, влияющий на шероховатость поверхности.

наиболее влиятельные значения фактор.

9003 7,6358

Источник дисперсии Степень свободы (DoF) Сумма квадратов (SS) PCR (%) Среднее квадратов (MS) соотношение F значение

Ra
A 1 2.5696 16,89 2,56964 104,21 0,001
B 2 4,7151 30,99 2,35757 95,61 0,001
50,18 3,81788 154,83 0,001
Ошибка 12 0.2959 1,94 0,02466
Всего 17 15,2165 100,00

4.3. Множественный регрессионный анализ шероховатости поверхности

В этом исследовании был использован множественный регрессионный анализ для моделей линейной и квадратичной регрессии с целью оценки шероховатости поверхности ( Ra ) под влиянием таких параметров, как угол при вершине ( α ) , скорость резания ( V ) и скорость подачи ( f ).Уравнение модели линейной регрессии, полученное для шероховатости поверхности, приведено ниже:

Сравнение эмпирических и расчетных значений, полученных с помощью модели линейной регрессии, показано на рисунке 3. Значение R 2 уравнения, полученное с помощью модели линейной регрессии для Ra оказался 97,37%. Уравнение модели квадратичной регрессии, полученное для шероховатости поверхности, приведено ниже:


Сравнение эмпирических и расчетных значений, полученных с помощью модели квадратичной регрессии, показано на рисунке 4.Значение R 2 уравнения, полученное с помощью модели квадратичной регрессии для Ra , составило 99,46%. В результате модель квадратичной регрессии дала лучшие результаты, чем модель линейной регрессии, и оказалась успешной в прогнозировании шероховатости поверхности.


4.4. Оптимизация шероховатости поверхности

Оптимизированные параметры должны быть проверены для оценки оптимальной шероховатости поверхности [29]. Для этого был проведен подтверждающий эксперимент с использованием техники оптимизации Тагучи.Уравнение (6) использовалось для нахождения оптимальной шероховатости поверхности [30]: где ( A 1 , B 3 , и C 1 ) показывают среднее значение оптимального уровня значения шероховатости поверхности (Ra opt ) в Таблице 2 и T Ra объявляет среднее значение полной шероховатости поверхности, полученное из Таблицы 7. Согласно этим уравнениям минимальная шероховатость поверхности может быть найдена как 2,022 мкм м.

5 900 900

Уровень Управляющие факторы
Шероховатость поверхности ( Ra )
A B C
3,382 4,433 2,966
Уровень 2 4,138 3,653 3,752
Уровень 3 - 3.194 4,561
Дельта 0,756 1,240 1,595

Результаты подтверждающего эксперимента, проведенного с помощью таблицы 7, оцениваются с учетом доверительного интервала (CI) значение, рассчитанное по уравнениям (7) и (8) [30]: где T dof - это общее число степеней свободы главного фактора, N - общее количество экспериментов, n eff - эффективное количество повторений, R - количество повторений для подтверждающих экспериментов, V e - дисперсия ошибок, fe - степени свободы ошибок, α - уровень значимости, F α, 1 , fe - это отношение F при 95-процентном доверительном интервале .F 0,05, 1, 12 = 4,747 (из испытательной таблицы F ), V eRa = 0,02466 (таблица 6), R = 3, N = 18, T dof = 5 и n eff = 3. Доверительные интервалы рассчитывались как CI Ra = ± 0,279. Среднее оптимальное значение Ra ( CI 95 процентов) дается следующим образом:

Эмпирическое значение Ra exp находилось в допустимых пределах CI.В результате система шероховатости поверхности была успешно оптимизирована методом Тагучи (). Оценочные значения и выводы подтверждающего теста по методике Тагучи и значения регрессии указаны в таблице 8. Расчетные значения и эмпирические значения очень близки друг к другу. Когда результаты подтверждающего теста изучены, можно сказать, что полученные выводы достаточны и оптимизация Тагучи успешна.

90

Уровень Метод Тагучи Метод линейной регрессии Метод квадратичной регрессии
Exp. Пред. Ошибка (%) Exp. Пред. Ошибка (%) Exp. Пред. Ошибка (%)

Ra ( μ м)
A 1 B 3 C 1 (оптимум) 2,122 5,18 2,122 1,964 7,44 2,122 2,201 3.72
A 2 B 2 C 3 (случайный) 4,758 4,834 1,59 4,758 4,935 3,72 4,758 4,820071 4,820071
5. Выводы

В этой статье материал МДФ просверливается с помощью различных параметров резания и сверл. Схема эксперимента была создана в соответствии с ортогональной антенной решеткой Taguchi L 18 .Метод Тагучи применяется для получения оптимальных параметров бурения, а позже результаты бурения и экспериментальные выводы были изучены с помощью дисперсионного анализа. Выводы эксперимента приведены ниже: (i) При использовании отношения сигнал / шум оптимальные значения шероховатости поверхности, заданные для угла при вершине, скорости резания и скорости подачи, составили 118 °, 47,1 м / мин и 0,01 мм / мин. rev, соответственно (A 1 B 3 C 1 ). (ii) Согласно дисперсионному анализу, PCR факторов A, B и C на шероховатость поверхности оказался равным 16.89%, 30,99% и 50,18% соответственно. Скорость подачи (коэффициент C, 50,18%) была определена как наиболее важный фактор, влияющий на шероховатость поверхности. (Iii) Значения уравнений R 2 , полученные с помощью модели квадратичной регрессии для Ra , оказались равными 99,46 %. В результате модель квадратичной регрессии дала лучшие результаты, чем модель линейной регрессии, и оказалась успешной в прогнозировании шероховатости поверхности.

Результаты оптимизации показали, что метод Тагучи был успешно применен для определения оптимальной шероховатости поверхности материала МДФ в операции сверления.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, доступны у соответствующего автора по запросу и в статье.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Оценка силы тяги и шероховатости поверхности при сверлении ...

журнал материалов процесса в технологии 203 (2008) 342–348 домашняя страница журнала: www.elsevier.com/locate/jmatprotec Оценка тяги силы и поверхность шероховатость в сверле в г композитного материала с использованием в г анализа Тагучи и < / strong> нейронная сеть CC Tsao a, ∗, H. Hocheng ba, Департамент автоматического английского языка eer in g, Институт Та Хуа of Technology, HS in chu 30740, Тайвань, ROC b Департамент Power Mechanical Eng eer in g, National Ts in g Hua University, Hs in chu 30013, Тайвань, Китайская республика, статья in для аннотации История статьи: принято 4 апреля 2006 г. Ключевые слова: C < сильное> и левая ручка Сверло in g Композитный материал Радиальная базовая функция сети Усилие сила Поверхность шероховатость Метод Тагучи В этой статье представлены прогноз и оценка тяги силы и поверхности шероховатость в сверле в g композитного материала, используемого в gc a nd левая дрель.Подход основан на методе Тагучи и искусственной нейронной сети. Результаты экспериментов в показывают, что подача и диаметр сверла являются наиболее значимыми факторами, влияющими на в g тягу сила , тогда как подача и sp в скорости больше всего влияет на шероховатость поверхности .В этом исследовании цель состояла в том, чтобы установить корреляцию между скоростью подачи, sp in dle speed и диаметром сверла с in duced тяги силы и поверхности шероховатости в сверле в г составной лам в ел.Корреляции были получены и методом многомерного регрессионного анализа и сети радиальных базисных функций (RBFN) и по сравнению с экспериментальными результатами. Результаты в показывают, что RBFN более эффективен, чем многомерный регрессионный анализ. © 2007 Elsevier B.V. Все права защищены. 1. Введение Композиционные материалы обладают более высокой удельной прочностью, жесткостью и пределом выносливости, что делает конструктивную конструкцию более гибкой, чем у обычных металлов.В последние годы основные технологии сделали акцент на разработке продуктов, а также производстве грамм. Мах в в г композитных материалов требует лучшего понимания и в г <сильного > врезанных в процессов учитываются в точности и эффективности.S in ce сверло in g является основной операцией в большей части второстепенного станка в in g для волокнистых в сил d материалов, расслоение in ation и поверхность f в просверленных компонентах являются серьезной проблемой качества продукт.Delam in ation и поверхность f в ish в просверливании в < Было обнаружено, что на композитные материалы / strong> g влияет ряд из факторов, таких как скорость подачи, скорость резания g, скорость сверления геометрия, износ инструмента и материал инструмента (Hocheng и Puw, 1992; Chen, 1997; Doran и Maikish, 1973; Veniali et al., 1995; Коплев и др., 1983). Митал и Мехта провели исследование моделей поверхности шероховатости (Митал и Мехта, 1988). Они обнаружили, что большинство прогнозов шероховатости поверхности было разработано для сталей. Тараман использовал методологию отклика поверхности (RSM) для прогнозирования шероховатости g поверхности (Тараман, 1974).Общий обзор прогнозируемой шероховатости поверхности в мах в в < / strong> g доступен (Benardos и Vosniakos, 2003). M in er и Mackey изучили сложности mach в g из двухфазных композитных материалов и пришел к выводу, что не только новые концепции инструмента в г, но и другие области <сильные > of cutt в g условиях (M in er, 1980; Mackey, 1980).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *