Моделирование процесса формирования шероховатости при обработке металлов резанием

• Автор: Улитина, Анна Вячеславовна
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 107 с. : ил.

Глава 1 Аналитический обзор состояния исследований процесса формирования шероховатости поверхностей при обработке резанием
1.1 Технологическое обеспечение параметров шероховатости
поверхностности при обработке резанием
1.2 Постановка задач исследований
Глава 2 Методики исследований
2.1 Общая методика проведения исследований
2.2 Оборудование и методики, применяемые для измерения и анализа шероховатости обработанных поверхностей
2.3 Основные положения логистического анализа
2.4 Выводы
Глава 3 Выбор, обоснование и описание математической модели процесса формирования шероховатости при резании металлов
3.1 Концептуальная модель процесса формирования шероховатости
3.2 Составление уравнений математической модели процесса формирования шероховатости
3.3 Параметрическое описание математической модели процесса формирования шероховатости поверхности
3.4 Выводы
Глава 4 Исследование процесса формирования шероховатости на базе модели
4.1 Уточнение параметрического описания разработанной
модели

4.2 Исследование причинно-следственных связей процесса
формирования шероховатости
4.3 Выводы
Общие выводы
Литература
Приложения

В задаче управления качеством поверхностного слоя деталей машин при обработке резанием актуальным направлением является разработка моделей, адекватно отражающих процесс достижения необходимого уровня шероховатости и позволяющих управлять им. Однако моделирование процессов формо-, размерообразования и срезания припуска при резании, как информационных процессов взаимодействия образующейся поверхности Ан, производящей поверхности Ано И поверхностей резания АаТ, не позволяет с необходимой точностью прогнозировать и управлять шероховатостью, так как оценивает лишь одну расчетную составляющую шероховатости - геометрико-кинематическую. На формирование шероховатости и состояние поверхностного слоя накладывается и результат кинематического и силового последействия превращения срезаемого припуска в стружку, который приводит к образованию вторичной переходной пластически деформированной зоны (так называемой вторичной зоны пластического контакта, застойной зоны, нароста и т.д.). Являясь важнейшей интегративной характеристикой процесса резания, вторая составляющая значительно труднее подвергается формализации и моделированию. Но именно она при чистовой и получистовой обработке является превалирующей, и именно она является ограничением достижения шероховатостей меньших 0,5 ... 0,8 мкм при обработке резанием.
В ранее выполненных работах исследовались лишь отдельные аспекты влияния условий работы системы резания на формирование шероховатости поверхности. Они позволяли решать ограниченный круг технологических задач, не раскрывая общих тенденций управления шероховатостью и возможностей улучшения качества обработанной поверхности.
На сегодняшний день необходимо моделирование процесса формирования шероховатости в широком диапазоне изменения условий

3.3 Параметрическое описание математической модели процесса формирования шероховатости поверхности
Математическая модель (3.7) содержит 8 параметров 2,3,4) и 6,^1,2,3,4), зависящие от конкретных условий обработки. Для описания их были использованы данные работ [49, 54]. Первоначально, была выполнена следующая последовательность действий. Зависимость шероховатости от скорости резания была разделена на левую и правую ветви (до и после Гм). Логистический анализ левых и правых ветвей по отдельности выявил хорошее соответствие логистик экспериментальным данным. Из 85 исследуемых зависимостей лишь 4 не удалось описать при помощи логистики. Результаты этого анализа приведены в приложении 1. Важно отметить, что величины коэффициента детерминации были не ниже 0,9, что говорит о хорошем соответствии модели экспериментальным данным. Это позволило сделать вывод, что предложенное в предыдущей главе описание зависимости шероховатости от скорости резания с использованием логистических зависимостей правомерно.
Полученные данные были использованы для назначения начальных значений параметров при проведении логистического анализа зависимости Ка-V на всем диапазоне скоростей резания с совместным использованием двух логистик - уравнение (3.7). Параметры модели, полученные на этом этапе при проведении логистического анализа, представлены в табл. 3.3. Графики зависимостей, рассчитанных по модели (3.7), показаны на рисунке 3.7. Важно отметить, что показатели адекватности расчетных данных экспериментальным на этом этапе построения модели оказались еще более высокими: коэффициент детерминации Е2 изменялся от 0,97 до 0,99, а стандартная ошибка расчета не превышала 0,19.