РАЗДЕЛ 2
МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОВЕДЕНИЯ
ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Методика и планирование экспериментальных исследований
операций серийного технологического процесса изготовления
валов
Основными факторами, подлежащими исследованию при обработке валов, являлись:
шероховатость поверхности;
остаточные напряжения (тангенциальные, осевые);
микротвердость и степень наклепа;
структура поверхностного слоя;
длительная прочность и предел выносливости.
Эти факторы зависят от следующих основных показателей:
- технологических условий и режимов обработки;
- геометрических параметров режущей кромки инструмента (при точении);
- величины затупления режущей кромки (h3) (при точении).
При проведении экспериментальных исследований при точении валов была принята математическая модель, которая в общем виде может быть представлена следующим образом:
где - вектор основных факторов процесса; - вектор показателей, влияющих на основные факторы процесса. Для проведения экспериментальных исследований была составлена матрица планирования эксперимента, использующая "латинские кубы" [58].
Исследуемые технологические показатели при точении варьировали в пределах:
- скорость резания, V, м/мин - (20...45);
- подача, S, мм/об - (0,07 ...0,3);
- величина затупления режущей кромки, h3, мм - (0...0,6);
- радиус при вершине, r, мм - (0,5 ...2,0).
Для проведения экспериментальных исследований (по точению валов) использовали заготовки после операций штамповки и раскатки, подвергнутые механической обработке. Данные по химическому составу и механическим свойствам отобранных заготовок представлены в табл. 2.1.
Экспериментальные исследования по точению валов из сплава ЭИ 437БУ-ВД проводились в производственных условиях согласно матрице планирования эксперимента (табл. 2.2).
Для этого цилиндрическая часть каждого из отобранных серийных валов (индекс А, В, С) была разбита на пять участков шириной 60 мм по представленной схеме (рис. 2.1).
Рис. 2.1 Схема вырезки образцов для исследования качества
поверхностного слоя
Точение обеих поверхностей валов (наружной и внутренней) осуществляли по режимам согласно табл. 2.2.
Обработку конусной части валов А; В; С осуществляли серийным инструментом со скоростью резания соответственно 20, 30, 45 м/мин, подача и глубина резания соответствовали величинам по действующей технологии.
Таблица 2.1
Исходные данные по валам КВД, отобранным для проведения эксперимента
ХН77ТЮР-ВД
валаИнд.
вала
Содержание химических элементов, %
Механические
характеристикиТем-ра
старения
Т,0СCCrFeMnSiTiAlCuSP?в,
МПа?т,
МПа?,
%?,
%ак,
Н.м
м2dотп,
мм
1169В
0,0519,460,860,210,262,820,780,010,0050,0071001,0755,016,018,3 5,5?1053,65
775
1713ВВ0,0520,530,610,180,222,890,870,010,0050,0051144,0776,026,024,87,25?1053,6
775
1711ВС0,0520,530,610,180,222,890,870,010,0050,0051129,0786,026,025,57,5?105
3,6
775
Таблица 2.2
Матрица планирования эксперимента по точению валов ротора КВД
опытаV,
м/минS,
мм/обh3,
ммr,
мм?, ?
Индексы вала1200,0700,55А2200,150,62,015А3200,30,60,515А4200,30,31,010А5200,302,05А6300,070,30,515В7300,0702,010В8300,150,32,015В9300,150,61,05В10300,301,010В11450,070,62,015С12450,070,30,55С13450,300,510С14450,150,31,05С15450,1502,05 С
Таблица 2.3
Фактические значения параметров процесса точения валов ротора КВД
опытаV,
м/мин S,
мм/обФактич.
величина
затуплен.
инструм.,
ммr,
мм?,?
Тип
операцииОбрабатываемая
поверхностьВеличина
затупления
инструмента
после
точения, ммПримечание123456789101200,0700,55предварит.внутренняя0,6наружная0,2200,0700,55окончательнаявнутренняя0,5наружная0,552200,150,652,015предварит.внутренняя0,7наружная0,7200,150,652,015окончательнаявнутренняя0,65наружная0,653200,30,610,515предварит.внутренняя0,7наружная0,7200,30,610,515окончательнаявнутренняя0,65наружная 0,65; отжим 0,35 мм на сторону 4200,30,321,010предварит.внутренняя0,35наружная0,35200,30,321,010окончательнаявнутренняя0,35наружная 0,6; отжим 0,35 мм на сторону
Продолжение табл. 2.3
123456789105200,302,05предварит.внутреняя0,3
наружная0,2200,302,05окончател.внутренняя0,17наружная 0,2; отжим 0,05 мм на сторону639
390,070,260,515предварит.внутренняя0,28наружная0,2639
300,070,250,515окончательн.внутренняя0,26наружная0,6739
390,0702,010предварит.внутренняя0,4наружная0,3239
300,0702,010окончательн.внутренняя0,35наружная0,42839
390,150,352,015предварит.внутренняя0,5
наружная0,639
300,150,422,015окончательн.внутренняя0,5наружная 0,45; отжим 0,035 мм на сторону939
390,150,651,05предварит.внутренняя0,65наружная0,7539