ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ
ПО РЕЖИМАМ РЕЗАНИЯ ДЛЯ ОПЕРАЦИЙ ШЛИФОВАНИЯ
НА ОСНОВЕ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО УЧЕТА
ОБРАБАТЫВАЕМОСТИ МАТЕРИАЛОВ
Дьяконов А.А., Ермилов С.А.
ФГБОУ ВПО «ЮУрГУ» (НИУ), г. Челябинск, Россия
Предлагаемая теория технологической
обрабатываемости материалов и методология ее расчетной оценки позволили для 48
видов абразивной обработки сформировать систему из 14 дифференцированных шкал
групп обрабатываемости материалов [1]. Эти данные являются основным
практическим результатом в направлении разработки технологических рекомендаций.
Поэтому необходимо их проанализировать и произвести оценку эффективности
относительно методики, заложенной в справочных рекомендациях, где отсутствует
учет обрабатываемости материала в зависимости от всего многообразия видов и
наладок.
В табл. 1 приведен фрагмент анализ
эффективности дифференцированного учета обрабатываемости материалов для каждой
из 14 шкал на основе инверсий, т.е. перехода марки материала из одной группы в
другую, относительно базового варианта – шкала обрабатываемости для круглого
врезного шлифования. Например, сталь 40ХН во второй шкале обрабатываемости переместилась
на одну группу вверх относительно ее положения в базовом варианте, т.е. перешла
из четвертой группы обрабатываемости в третью. В соответствии с проведенной
систематикой на основе равноточных рядов, это перемещение интерпретируется как
одна дискрета, т.е. шаг по шкале равноточного ряда, поэтому к марке материала в
скобках приписывается +, который характеризует увеличение коэффициента
обрабатываемости, а цифра 1 – мощность инверсии, т.е. переход на один шаг,
например 40ХН (+1). Соответственно, при перемещении коэффициента
обрабатываемости на одну дискрету в сторону уменьшения его значения,
обозначается как (-1), например 20Х13
(-1), 110Х18-ШД (-1) и т. д. В соответствии с данными инверсиями формируется
столбец 6 – сумма инверсий.
Таблица 1
Анализ эффективности дифференцированного учета
обрабатываемости
материалов
|
Шкала |
Группа |
Материал (инверсия, мощность инверсии) |
Количество инверсий |
Мощность |
||||||
|
Абсолютное |
Относительное, % |
|||||||||
|
- |
+ |
∑ |
- |
+ |
∑ |
mi - |
mi + |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
2 |
3 |
40ХН(+1), 45Г(-1) |
1 |
1 |
2 |
50 |
50 |
10 |
1 |
1 |
|
4 |
30ХМА (-1), А40(-2),
20Г(-1), |
3 |
1 |
4 |
33,3 |
11,1 |
55,5 |
4 |
2 |
|
|
5 |
ШХ15 (-1), 17ХГСА (-1) |
2 |
0 |
2 |
28,6 |
0 |
28,6 |
2 |
0 |
|
|
6 |
60СГ2 (-1), 14Х17Н2 (-1),
40Х3МФ (-1), ОТ-3 (-1), 08Х18Т
(-1), ВТ15 (-1), 20Х13 (-1), 110Х18-ШД
(-1) |
9 |
0 |
9 |
90 |
0 |
90 |
9 |
0 |
|
|
7 |
12Х18Н10Т-ВД (-1), 30ХГСНА (-1) |
2 |
0 |
2 |
10 |
0 |
10 |
2 |
0 |
|
|
8 |
Р6М5 (-1), ХН75МБТЮ-ВД (-1) |
2 |
0 |
2 |
10 |
0 |
10 |
2 |
0 |
|
|
9 |
Р6М5К-Ш (-1) |
1 |
0 |
1 |
50 |
50 |
10 |
1 |
0 |
|
|
10 |
Р10К10М4Ф3 (-1), Р6М5Ф3-Ш
(-1) |
2 |
0 |
2 |
50 |
50 |
10 |
2 |
0 |
|
|
11 |
S412 (-1) |
1 |
0 |
1 |
10 |
0 |
10 |
1 |
0 |
|
|
12 |
11М5Ф (-1), 11М5Ф-Ш (-1) |
2 |
0 |
2 |
10 |
0 |
10 |
2 |
0 |
|
|
13 |
11М7Х2Ф-Ш (-1) |
1 |
0 |
1 |
10 |
0 |
10 |
1 |
0 |
|
|
3 |
2 |
45Г(+1) |
0 |
1 |
1 |
0 |
33,3 |
33,3 |
0 |
1 |
|
3 |
17ХГСА (+1), 38ХМ (+1) |
0 |
2 |
2 |
0 |
50 |
50 |
0 |
2 |
|
|
4 |
08Х18Т (+1), 20ХГНР (+1), |
0 |
5 |
5 |
0 |
45,5 |
45,5 |
0 |
5 |
|
|
5 |
30ХГСНА (+1), 12Х18Н10Т-ВД (+1) |
0 |
2 |
2 |
0 |
16,7 |
16,7 |
0 |
2 |
|
|
6 |
Р6М5 (+1) |
0 |
1 |
1 |
0 |
50 |
50 |
0 |
1 |
|
|
8 |
Р10К10М4Ф3 (+1) |
0 |
1 |
1 |
0 |
10 |
10 |
0 |
1 |
|
|
10 |
11М7Х2Ф-Ш (+1) |
0 |
1 |
1 |
0 |
10 |
10 |
0 |
1 |
|
|
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
|
Количество инверсий (см. табл.
1, столбец 7–9), приведенное в процентном отношении, определяет процент
материалов переместившихся в конкретной группе, относительно общего количества
материалов данной группы. С позиций технологии количество инверсий означает,
что если работать по рекомендациям, приведенным в справочнике [1], то в
стольких случаях будет принято ошибочное технологическое решение. Относительное
количество инверсий определяет долю этих ошибочных решений для материалов в
рассматриваемой группе.
Например, рассматривая третью группу
обрабатываемости в шестой шкале, имеем, что если работать по справочнику [1],
то в семи случаях будет принято ошибочное технологическое решение (5 столбец), что
составляет 77,8 % от возможных решений в данной группе (8 столбец).
Разработанные дифференцированные шкалы
направлены именно на решение этой задачи, т.е. на этапе проектирования операции
исключить возможность принятия ошибочных технологических решений.
Анализируя полученные данные видно, что в
зависимости от рассматриваемой шкалы обрабатываемости, существенное количество
материалов меняют свою принадлежность от одной группы к другой. При этом
следует учитывать, что большой процент инверсий в определенных группах каждой
шкалы вызван малым объемом рассматриваемой выборки материалов.
Для оценки значимости ошибочных решений
проведена суммарная систематизация данных по всем шкалам обрабатываемости
(табл. 2).
Таблица 2
Формализация данных по инверсиям
|
Шкала |
Инверсии + |
Инверсии – |
||||||
|
Σmi |
n |
Δmi ср |
Δmi max |
Σmi |
n |
Δmi ср |
Δmi max |
|
|
2 |
45 |
2 |
15,00 |
30 |
375 |
23 |
16,30 |
30 |
|
3 |
240 |
16 |
15,00 |
15 |
– |
– |
– |
– |
|
4 |
465 |
24 |
19,38 |
30 |
15 |
1 |
15,00 |
15 |
|
5 |
525 |
25 |
21,00 |
30 |
30 |
2 |
15,00 |
15 |
|
6 |
255 |
13 |
19,61 |
30 |
345 |
15 |
24,64 |
30 |
|
7 |
705 |
31 |
22,74 |
30 |
15 |
1 |
15,00 |
15 |
|
8 |
340 |
22 |
15,45 |
30 |
15 |
1 |
15,00 |
15 |
|
9 |
425 |
22 |
19,32 |
30 |
60 |
3 |
20,00 |
30 |
|
10 |
75 |
5 |
15,00 |
15 |
75 |
4 |
18,75 |
30 |
|
11 |
435 |
22 |
19,87 |
45 |
45 |
3 |
15,00 |
15 |
|
12 |
360 |
19 |
18,95 |
30 |
105 |
6 |
17,80 |
30 |
|
13 |
425 |
19 |
22,37 |
30 |
45 |
3 |
15,00 |
15 |
|
14 |
45 |
3 |
15,00 |
15 |
15 |
1 |
15,00 |
15 |
Для количественной оценки эффективности
перехода материала из одной группы в другую, т.е. неправильно принятого
решения, рекомендованного справочником, используем следующий показатель – относительное приращение мощности инверсии –
Δmi
ср.
В результате видно (см. табл. 2), что
данные, не учитывающие дифференциацию групп обрабатываемости, практически в
20 % случаях дают ошибочные решения, т.е. среднее значение относительного
приращения мощности инверсии выше заданной дискреты, что является очень существенным.
При этом относительное приращение мощности
инверсии в группах происходит по-разному. Например, в пятой шкале большее
приращение происходит в сторону увеличения – 19,38 % при номинальном
значении в сторону уменьшения – 15 %. Противоположная ситуация в шестой группе,
где в сторону увеличения – 19,61, а уменьшения – 24,64. Практически
симметричное относительное приращение мощности инверсии наблюдается в восьмой
шкале.
Таким образом, средняя погрешность
достигает практически 25 %, а максимальная во многих случаях до 30 %
и даже до 45 % (11 группа), что характеризует проценты неправильно
принятых решений.
В результате применение дифференцированных
шкал групп обрабатываемости дает очень значимый эффект, а распространение
единой градации материалов по группам обрабатываемости для всех видов,
полученной для одного базового, приводит к существенному количеству неправильно
принятых решений.
В табл. 3 получена средняя погрешность
справочных технологических рекомендаций по всем видам абразивной обработки
ΔПср, т.е. степень
уточнения рекомендаций в виде дифференцированных шкал обрабатываемости материалов.
Видно, что колебание относительного приращения мощности инверсии находится в
пределах ±20 %, что весьма значимо.
Таблица 3
Сводная оценка погрешности
справочных рекомендаций
|
Инверсии + |
Инверсии – |
||||||
|
Σmi |
n |
ΔПср |
ΔПmax |
Σmi |
n |
ΔПср |
ΔПmax |
|
4340 |
223 |
19,46 |
45 |
1140 |
63 |
18,1 |
30 |
Характеристики инверсии (+) – материал
обрабатывается лучше, чем базовый вариант, т.е. можно работать производительнее
– недоиспользование технологического потенциала имеющегося производства и т.
д., что также приводит к необоснованным экономическим потерям.
Характеристики инверсии (-) – физически
характеризуют, что рассматриваемый материал обрабатывается хуже, чем при
базовых условиях, т.е. круглом центровом шлифовании с радиальной подачей. В
результате, не учет этого – срыв всей плановой (проектной) технологии или
введения дополнительных единиц оборудования, авралы на производстве и так далее
– экономические и организационные потери.
Таким образом, при проектировании операций
шлифования, в частности назначении режимов резания, необходимо учитывать
фактическую обрабатываемость материала в данных технологических условиях, что в
итоге даст существенный организационный и экономический эффект за счет ликвидации
возможности принятия неправильных технологических решений.
Список
литературы
1.
Дьяконов, А.А.
Практическая реализация теории технологической обрабатываемости материалов в
процессах абразивной обработки / А.А. Дьяконов, А.А. Кошин // Фундаментальные и
прикладные проблемы техники и технологии. – 2011. – № 6-3(290). – С. 18–25.