Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х .

Исходные данные: r =1мм, t=0,5мм, s =0,16мм/об, v =150, a=1, g=0, j=19,6кН/мм.

Решение

Rz=k0 vk1 sk2 tk3 rk4 (50+g)k5 ak6(100jcm)k7

k0=416,6; k1 =-0,45; k2 =0,36; k3 =-0,1; k4 =0,12; k5=0,005; k6= -0,1; k7=-0,221

Rz=416,6 1500,45 0,160,36 0,5-0,1 10,12 (50+0)0,005 1-0,1(100 19,6)-0,221=4,6мкм

Rа=0,2 4,6=0,9мкм.

Sm=k0 vk1 sk2 tk3 rk4 (50+g)k5 ak6(100jcm)k7

k0=17,9; k1 =0,1; k2 =0,8; k3 =-0,25; k4 =0,15; k5=0,21; k6= 0; k7=-0,31

Sm=17, 1500,1 0,160,8 0,5-0,25 10,15 (50+0)0,21 10 (100 19,6)-0,31=0,17мкм

Задача 2.2.

Определить значение параметра шероховатости Ra при электромеханической обработке наружных цилиндрических поверхностей деталей из стали 45 предварительно обработанных точением Ra =1,6мкм и шлифованием Ra=1,6мкм.

Условия ЭМО: профильный радиус рабочего ролика r =1,5мм; задний угол вдавливания ролика на обрабатываемую поверхность ja =0°20¢сила тока I=500А; сила давления ролика на обрабатываемую поверхность Р=800Н, скорость резания v =30м/мин; подача s = 0,15об/мин.

Решение

При предварительном точении

Rа=0,006 1,61,02 300,36 0,150,35 500-0,03 (800/10)-0,40 1,5-0,36 (tg 0°20¢)-1,03 =0,61мкм.

При предварительном шлифовании

Rа=0,18 1,61,22 300,36 0,150,29 500-0,03 (800/10)-0,41 1,5-0,2 (tg0°20¢)-0,28=0,36мкм

Задача 2.3

Определить оптимальные режимы алмазного выглаживания роликов диаметром 20мм из стали ШХ12 (НRСэ 62…63) предварительно обработанных с исходной шероховатостью Rzисх с целью получения Ra на токарном станке 16К20. Исходные данные: максимальное напряжение в контакте sмах и диаметр деформирующего инструмента Dи. Исходя из необходимости обеспечения стойкости инструмента, скорость алмазного выглаживания принимается равной v=10-70м/мин.

Прядок расчета.

1.Алмазное выглаживание деталей из стали ШХ15 обеспечивает шероховатость которую связывает с режимами обработки следующая зависимость:

Rа=0,18 Rаисх0,77 v0,06 s0,14 (sмах/10)-0,27 Dи-0,3

2. Преобразовать приведенную зависимость в выражение вида s=f(Rzисх, Ra, v, sмах, Dи)

3. Выявить зависимости вида s=f(v) и преобразовать полученную зависимость в зависимость вида

s=а/nb.

4. Определив значения nмах и nмin рассчитываем возможные значения s.

5. Для полученных диапазонов n и s рассчитываем возможные значения произведения . и находим его максимальное значение.

Задача 2.4.

Определить какой из методов обработки роликов из стали 45 (НRСэ 48) при диаметре ролика Dр, длине Lр более производительный: алмазное точение или магнитно-абразивная обработка.

Исходные данные: исходная шероховатость Raисх, шероховатость которую необходимо достигнуть Ra, радиус при вершине резца r, передний угол g, зернистость абразива k, скорость вращения детали при магнитно-абразивной обработке vма, частота вращения детали при алмазном точении nта, зазор между полюстниками и деталью d, магнитная индукция в зазоре В, скорость осциляции vо.

Порядок расчета.

1. Шероховатость поверхности при алмазном точении

Rа=0,16 v-0,19 s0,59 r-0,29 (90+g)0,66

2. Определяем подачу, ограниченную шероховатостью поверхности

3. Определяем основное время обработки при длине врезания и длине перебега равных 3мм.

4. При магнитно-абразивной обработке теоретическая шероховатость поверхности

Rа=0,58 Rаисх 0,55 k0,15 d0,3 T0,52 B-0,05 v-0,08 vo-0,26

5. Преобразовать приведенное выше выражение получим зависимость для определения времени необходимого для достижения заданной шероховатости.

6. Сравнивая длительность обработки, выбираем более производительный метод обработки.

Варианты заданий для самостоятельной работы приведены в таблице 6.

Задача 2.1

Определить параметры шероховатости поверхности Ra и Sm при точении стали У10А (НСэ62) резцами для следующих условий обработки:

r ; g; s,об/мин; v,м/мин

Задача 2.2

Определить значение параметра шероховатости Ra при электромеханической обработке наружных цилиндрических поверхностей деталей из стали 45 предварительно обработанных точением и шлифованием при Ra, мкм.

Условия ЭМО: профильный радиус рабочего ролика r ,мм; задний угол вдавливания ролика на обрабатываемую поверхность ja ,° сила тока I,А; сила давления ролика на обрабатываемую поверхность Р,Н, скорость резания v, м/мин; подача s, об/мин

Задача 2.3

Определить оптимальные режимы алмазного выглаживания роликов диаметром 20мм из стали ШХ12 (НRСэ 62…63) предварительно обработанных с исходной шероховатостью Rzисх, мкм с целью получения Ra, мкм на токарном станке 16К20. Исходные данные: максимальное напряжение в контакте sмах,Мпа и диаметр деформирующего инструмента Dи.,3мм Исходя из необходимости обеспечения стойкости инструмента, скорость алмазного выглаживания принимается равной v=10-70м/мин.

Задача 2.4

Определить какой из методов обработки роликов из стали 45 (НRСэ 48) при диаметре ролика Dр, мм, длине Lр, мм более производительный: алмазное точение или магнитно-абразивная обработка.

Исходные данные: исходная шероховатость Raисх, мкм, шероховатость которую необходимо достигнуть Ra, мкм, радиус при вершине резца r, мм, передний угол g,°, зернистость абразива k, мкм, скорость вращения детали при магнитно-абразивной обработке vма, м/мин, частота вращения детали при алмазном точении nта, об/мин, зазор между полюстниками и деталью d=1мм, магнитная индукция в зазоре В,Тл, скорость осциляции vо, м/мин.

Таблица 6 варианты заданий для задач 2.1, 2.2, 2.3 и 2.4

  задача 2.1 задача 2.2
№ вар. r, мм y, град S, мм/об V, м/мин Ra, мкм r, мм ja  I, A Р, Н V, м/мин S, мм/об
0,5 0,05 3,2 0,5 0,3 0,1
0,05 1,6 0,5 0,3 0,1
-10 0,05 1,6 0,5 0,3 0,1
-30 0,05 3,2 0,5 0,3 0,1
0,5 -30 0,05 1,6 0,5 0,3 0,1
0,5 -10 0,05 1,5 0,3 0,2
0,5 -10 0,1 1,6 0,3 0,2
-10 0,1 3,2 0,3 0,2
0,1 1,6 0,7 0,1
-30 0,1 3,2 0,7 0,1
0,5 -30 0,1 3,2 0,7 0,15
0,5 -30 0,1 3,2 0,7 0,2
-30 0,1 6,3 0,7 0,2
-10 0,2 0,8 0,5 0,7 0,2
0,2 0,8 0,5 0,7 0,2
  Задача 2.3 Задача2.4
№ вар. Rzисх Ra s Dи Dр Lр Raисх Ra r g k vма nта В d
0,8 0,5 0,5
2,5 0,3 3,2 0,1 0,5
0,4 3,2 0,1 1,5
1,6 0,5 1,5
0,8 2,5 0,3
0,6 2,5 0,1 1,5
0,4 1,6 0,4
0,1 -20
0,8 0,1 -20 0,5
0,6 2,5 0,5 0,5 -5
0,4 0,3 0,5 -5
0,3 1,6 0,2 -5
0,8 1,6 0,4 -5
0,6 1,6 0,3 -5
0,6 1,6 0,1 -5

Практическая работа №3 Моделирование технологического процесса методом пассивного эксперимента

Если при изменений одной величии», другая величина изменяет свое среднеарифметическое значение, то связь между ними н называется корреляционной

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru

Например, изменение настроенного размера станка приводит к изменению положения центра рассеивания размеров. Степень влияния изменения входной величины x на выходную у. оценивается корреляционным моментом (ковариация) Сxy

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru

где N - общее число наблюдений (объем выборки);

Nxy - частота появлений каждой пары значений x и y

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru - среднее арифметическое значение величин xi и yi в выборках;

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru

Где Nx, Ny - частота появления значений xi, yi.

Теснота корреляционной связи определяется с помощью коэффициента rxy и корреляционного отношения ηxy:

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru

Где Sx – среднее квадратическое отклонение значений xi в выборке

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru

Sy - среднее квадратическое отклонение значений yi в выборке^

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru - средне квадратичное отклонение величин условныхсредних арифмитических значений Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru от общей средней Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru :

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru

Где

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru

Определив значения rxy иηxy можно судить о связи между входными x и выходными y величинами:

Таблица 3.1

rxy ηxy Характеристика связи
Отсутствует
±1 - Линейная функциональная
±1 Криволинейная функциональная
<±1 Криволинейная корреляционная
|rxy|=| ηxy| Точная линейная корреляционная
>0 <±1 Линейная корреляционная

Задача 3.1. Методика определения степени взаимосвязи факторов и показателей.

На операцию точения диаметра Ø20 мм подаются заготовки с различным припуском на обработку. Станок настроен на размер, результаты измерения записаны в таблице. Найти степень их взаимосвязи.

Таблица 3.2. Исходные данные

№ детали
Величина припуска, мкм
Отклонение от размера, мкм
(продолжение)                          
№ детали  
Величина припуска, мкм  
Отклонение от размера, мкм  

Последовательность расчета.

Входной величиной (xi) принята величина припуска на обработку, выходной величиной (yi) отклонение от размера.

1. Строим корреляционное поле в системе координат X,Y цена деления Cx= 20мкм, Cy=8 мкм.

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru

Рис. 3.1 Корреляционное поле.

2. По данным эксперимента строим корреляционную таблицу со строками для вычисления статистических характеристик. Для упрощения вычислений произведем замену:

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru

Где ax=150 мкм, ay=200 мкм – середины общего поля рассеяния величин x и y.

Значения ax и ay выбраны также посередине интервалов с наибольшей частотой попадания значений xi и yi соответственно (реализован метод условного нуля).

Таблица 3.3 Корреляционная таблица

Интервалы Y, мкм Середина интервалов Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru , мкм Значения y'i Интервалы Х, мкм Ny Ny·y'i Ny·(y'i)2
100-120 120-140 140-160 160-180 180-200
Середина интервалов Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru
Значения x'i
-2 -1
0-8 -2       -6
8-16 -1     -5
16-24  
24-32    
32-40      
Итого              
Номера строк Nx Итого
Nx x'i -10 -6 -3
Nx (x'i)2
ΣNxy y'i -5 -5
x' ΣNxy y'
Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru -1 -0,83 1,5
Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru 0,69 2,25
Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru 4,17

Вычисления в строке №4 производятся следующим образом:

ΣNxy·y’= y1’ N11+ y2’ N12+ y3’ N13+ y4’ N14+ y5’ N15= -2·2+(-1)·1+0·2+1·0+2·0=-5 мкм.

3. По результатам обработки данных в кореляционной таблице находим все величины входящие в формулу для определения rxy иηxy.

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru

4. Определим величины rxy иηxy:

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru

Согласно таблицы характеристик связи – для случая rxyxy между x и y существует точная линейная кореляционная связь. Значение rxy =0,8 (близкое к 1) говорит о том, что такая связь весьма существенна.

Натуральные значения найденных при помощи метода условного нуля величин:

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru

Sx=Cx·Sx’=20·1.37=27.4 мкм;

Sy= Cy·Sy’=8·1.18=9.4 мкм;

Определить ожидаемую шероховатость поверхности при чистовом точении заготовок из конструкционной стали 40Х . - student2.ru

Cxy=Cx·Cy·C’xy=8·20·1.28=205 мкм.

Индивидуальные задания

Вар.1 При обработке заготовок из молибдена при различных значениях энергии импульса Е (Дж) получены отверстия следующих диаметров D (мкм)
№, пп Е, Дж D, мкм
0,1
0,2
0,2
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,3
0,2
0,4
0,1
0,5
0,8
0,7
0,4
0,8
0,7
0,4
0,5
0,2
0,8
0,5
0,3
0,4
0,3
0,3
0,1
0,9
2 При обработке заготовок из титана при различных значениях энергии импульса Е (Дж) получены отверстия следующих диаметров D (мкм)
№, пп Е, Дж D, мкм
0,1
0,2
0,2
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,3
0,2
0,4
0,1
0,5
0,8
0,7
0,4
0,8
0,7
0,4
0,5
0,2
0,8
0,5
0,3
0,4
0,3
0,3
0,1
0,9
3 При обработке заготовок из стали ст 4 при различных значениях энергии импульса Е (Дж) получены отверстия следующих диаметров D (мкм)
№, пп Е, Дж D, мкм
0,2
0,4
0,4
0,3
0,4
0,7
0,9
0,6
0,5
0,8
0,2
0,9
1,6
1,4
0,8
1,7
1,4
0,8
1,1
0,4
1,6
0,6
0,7
0,6
0,8
0,2
1,8
4 При обработке заготовок из латуни Л62 при различных значениях энергии импульса Е (Дж) получены отверстия следующих диаметров D (мкм)
№, пп Е, Дж D, мкм
0,3
0,6
0,6
0,5
0,6
0,9
1,1
1,2
0,8
0,7
0,4
1,1
1,8
2,2
1,6
1,9
1,6
1,3
0,6
1,8
1,2
0,8
0,9
0,8
0,4
5 При обработке заготовок из стали 1Х18Н9Т при различных значениях энергии импульса Е (Дж) получены отверстия следующих диаметров D (мкм)
№, пп Е, Дж D, мкм
0,5
0,7
0,7
0,6
0,7
1,2
1,3
0,9
0,8
1,1
0,5
1,2
1,9
2,3
1,7
1,1
1,7
1,1
1,4
0,7
1,9
1,3
0,9
0,9
1,1
0,5
2,1
6 При обработке заготовок из Со при различных значениях энергии импульса Е (Дж) получены отверстия следующей глубины Н(мкм)
№, пп Е, Дж D, мкм
0,1
0,1
0,8
0,4
0,5
0,6
0,9
0,8
0,3
0,7
0,4
0,9
0,4
0,2
0,4
0,8
0,2
0,5
0,4
0,1
0,5
0,8
0,4
0,6
0,1
0,3
0,4
0,2
7.При обработке деталей из стали 1Х18Н9Т получены данные зависимости шероховатости обработанной поверхности Rz (мкм) от энергии излучения Е (Дж). 8 При обработке деталей из стали 50 получены данные зависимости шероховатости обработанной поверхности Rz (мкм) от длительности импульса излучения t (мс). 9 При резке стали получены данные зависимости шероховатости обработанной поверхности Rz (мкм) от скорости перемещения луча v (м/мин).
№ пп Е, Дж Rz, мкм
0,4 1,5
0,7 1,9
0,5 1,7
0,2 1,4
0,4 1,3
0,1 0,9
0,7 2,2
0,4 1,4
0,1 1,1
0,5 1,3
0,6 2,1
0,5 1,5
0,9 2,5
0,1 0,8
0,2 1,5
0,3 1,2
0,8 2,1
0,6 1,5
2,7
0,7 2,2
0,3 1,4
0,5 1,8
0,6 1,5
0,4 1,6
2,7
0,5 1,6
0,2 1,3
0,7 2,3
0,9 2,5
0,2 1,4
№ пп t, мс Rz, мкм
7,0
4,1
6,7
8,6
10,3
11,2
2,6
5,4
8,7
5,2
2,6
5,4
0,9
11,3
8,7
9,8
0,7
5,6
10,7
2,6
8,4
8,8
5,6
8,1
7,3
4,3
1,1
10,2
11,3
5,7
№ пп v (м/мин) Rz, мкм
0,2
0,8
1,2
1,8
0,4
0,8
0,5
0,6
0,2
1,4
0,7
0,8
1,1
1,2
0,5
0,3
0,5
0,7
1,5
1,1
0,2
0,5
0,8
1,9
0,3
0,9
0,6
1,7
       
10. При резке стали получены экспериментальные данные зависимости ширины реза b (мкм) от скорости перемещения луча v (м/мин). 11 При резке жаропрочной стали получены данные зависимости ширины реза b (мкм) от скорости перемещения луча v (м/мин). 12 При обработке деталей из титана получены экспериментальные данные зависимости шероховатости обработанной поверхности Rz (мкм) от энергии излучения Е (Дж).
№ пп v (м/мин) b, мм
2,4
3,5
2,2
2,2
3,8
3,6
2,7
2,8
2,6
3,2
2,8
2,2
3,3
2,7
3,6
2,3
3,4
2,6
2,8
2,1
3,2
2,4
2,2
3,5
2,1
3,7
№ пп v (м/мин) b, мкм
1,1
1,6
1,7
2,3
2,8
1,3
2,8
2,4
1,6
2,6
2,2
1,1
2,2
2,7
2,1
2,6
1,2
1,8
1,9
2,5
2,8
2,1
1,5
1,6
2,5
2,1
2,9
№ пп Е, Дж Rz, мкм
0,2 1,8
0,1 0,9
0,6 4,8
0,2 1,7
0,4 3,3
0,9 6,2
0,7 5,7
0,4
0,1 1,3
0,2 1,7
0,6 4,9
0,5 3,8
0,7 4,9
0,1 1,3
0,9 6,2
0,3 2,6
7,8
0,6 4,5
0,3 2,5
0,4 3,1
0,3 2,3
0,5
0,7 5,1
0,4 3,3
0,4 3,4
0,8 5,8
0,2 1,7
0,4 3,3
0,9 6,6
0,7 5,1
13 При обработке заготовок из латуни Л62 при различных значениях энергии импульса Е (Дж) получены отверстия следующей глубины Н(мкм) 14 При обработке стали на температуру резания Т оказывает влияние величина подачи s (м/мин) 15 При обработке чугуна на температуру резания Т° оказывает влияние подача s (мм/об)
№, пп Е, Дж D, мкм
0,15
0,15
1,2
0,6
0,75
0,9
  ,35
1,2
0,45
1,05
0,6
1,35
1,5
0,6
0,3
0,6
1,2
0,3
1,5
0,75
0,6
0,15
0,75
1,2
0,6
0,9
0,15
0,45
0,6
0,3
№ пп s (м/мин) Т°
0,5
0,7
1,3
0,7
1,5
0,4
1,1
0,5
1,5
0,7
0,8
1,1
0,8
1,2
0,3
0,9
1,5
0,6
0,8
1,2  
0,5
0,9
0,8
1,7
1,6
0,9
0,8
1,5
№ пп s (мм/об) Т°
0,5
0,8
1,7
1,6
0,9
0,8
1,5
1,1
0,5
0,7
1,3
0,7
1,5
0,4
0,3
0,9
1,5
0,6
0,8
1,2
0,5
0,9
1,5
0,7
0,8
1,1
0,8
1,2
         
16 При обработке стали на температуру Т° нагрева резца оказывает влияние скорость резания v (м/мин) 17 При обработке стали величина износа h(мм) зависит от времени работы резца Т (мин) 18При обработке стали с применением СОЖ величина износа h(мм) зависит от времени работы резца Т (мин)

Наши рекомендации

№ пп v (м/мин) Т°