Корреляционный анализ профиля шероховатости поверхности

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Поверхность готовой детали является результатом сложения многих движений - главного движения, движения подачи и т.д. и носит отпечаток всех процессов, происходящих в системе станка. Любое измерение в состоянии технологической системы проявляется в полученной текстуре профиля. Обычно в практике механообработки сила принимается постоянной, но в действительности она не является постоянной, а носит случайный характер. Силы определяют упругие деформации технологической системы, которые влияют на мгновенное напряженно-деформированное состояние в зоне обработки. Поскольку силы носят случайный характер, то и смещения является случайными функциями. Случайная составляющая профиля налагается на систематическую (идеальная шероховатость), вызванную такими факторами, как геометрия рабочей части инструмента и кинематика его рабочего движения.

Очевидным является тот факт, что чем больше уровень случайной компоненты в общей структуре профиля, тем труднее ее обеспечивать в ходе обработки, поэтому следует выбирать такие режимы обработки, при которых превалирующей будет систематическая компонента профиля.

Цель данной работы - провести анализ профилей шероховатости поверхностей, обработанных при различных условиях на предмет выявления количественных соотношений между составляющими профиля. В качестве исходных данных в работе используются данные по шероховатости поверхностей, обработанных чистовым точением на станке 16К20Ф3, измеренные при помощи профилометра Абрис ПМ-7.

Применяя аппарат корреляционного анализа [1] к анализу шероховатости поверхности [3], уровень случайной компоненты можно определить, используя выражение:

где Dг - дисперсия случайной составляющей;

Rq - среднеквадратическое отклонение профиля.

- амплитуда систематической составляющей профиля

Среднеквадратическое отклонение профиля через корреляционное преобразование определяется следующим образом [3]:

шероховатость регрессия корреляционный

где - автокорреляционная функция профиля.

Для автоматизации вычислений была разработана специальная компьютерная программа [2].

Было изучено влияние подачи на уровень случайной компоненты профиля. В ходе экспериментов подача изменялась от 0.07 до 0.2 мм/об. Анализ данных показал, что уровень случайной составляющей в профиле поверхности носит переменный характер, при подачах меньше 0,084 мм/об г=0.9…1.0 и уменьшается до г=0.4…0.45 при дальнейшем увеличении подачи (рис. 1).

Математическая обработка экспериментальных данных позволила получить уравнение регрессии, описывающее зависимость случайной компоненты в основной модели от подачи инструмента, которое имеет следующий вид:

Рис. 1. Влияние подачи на уровень случайной компоненты

При изучении влияния скорости резания на соотношение составляющих профиля скорость резания изменялась от 100 до 315 м/мин. Анализ показал, что уровень случайной компоненты профиля поверхности колеблется в диапазоне 0.6…1.0. При увеличении скорости резания с 100 м/мин до 180 м/мин он возрастает и достигает максимального значения равного 1, при дальнейшем увеличении скорости резания г снижается до минимального значения 0,65 при скорости резания 300 м/мин. Зависимость г от скорости резания приведена на рис. 2. Это можно объяснить тем, что с увеличением скорости резания устойчивость процесса обработки повышается [3].

Математическая обработка экспериментальных данных позволила получить уравнение регрессии, описывающее зависимость случайной компоненты в основной модели шероховатости поверхности от скорости резания, которое имеет вид:

Рис. 2. Зависимость г скорости резания

Исследования зависимости уровня случайной компоненты проводились при значениях ширины фаски износа от 0 до 1.2 мм. Зависимость г от h3 приведена на рис. 3.

Рис. 3. Зависимость доли случайной г составляющей от износа

Уравнение регрессии, описывающее зависимость уровня случайной компоненты профиля поверхности г от величины износа, имеет следующий вид:

Характер зависимости на рис. 3 можно объяснить тем, что в начальный период работы инструмента происходит приработка, вследствие чего доля случайной составляющей в текстуре профиля возрастает. В результате процесса приработки образуется ленточка износа с задним углом б=0. Эта ленточка служит как бы дополнительной режущей кромкой, которая подчищает гребешки микронеровностей. При данном износе уровень систематической составляющей минимальной и равен 0,15. При дальнейшей работе инструмента высота микронеровностей систематической составляющей монотонно возрастает.

Заключение: в ходе исследования были выявлены области изменения технологических факторов, в которых уровень систематической составляющей профиля превышает случайную. Полученные расчетные зависимости позволяют назначать оптимальные режимы резания, позволяющие получить требуемые соотношения между составляющими профиля.

Список литературы

1. Брандт, З. Анализ данных. Статистические и вычислительные методы для научных работников и инженеров. - М.: Мир, ООО «Издательство АСТ», 2003. - 686 с., ил.

2. «Вычисление взаимной корреляции v1.0»: свидетельство об отраслевой регистрации разработки №10387 / А.К. Остапчук, В.Е. Овсянников, Е.Ю. Рогов. - № 50200800796; заявл. 11.04.2008; опубл. 11.04.2008; Инновации в науке и образовании №4(39). 12 с.

3. Остапчук А.К., Овсянников В.Е. Научные основы обеспечения шероховатости поверхности на базе анализа случайных процессов: Монография. Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2012.- 188 с.

Размещено на Allbest.ru