Изучение опорной поверхности после алмазного выглаживания на основе методов Тагучи

1. ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ на тему:«Изучение опорной поверхности после алмазного выглаживания на основе методов Тагучи»

Выполнил студент группы ММ-02-1
Каверзин А.Н.

2. Цель исследования Объект и предмет исследования

- Найти оптимальные режимы для
опорной длины поверхности при обработке
алмазным выглаживанием материала 40Х
применяя
метод
робастного
проектирования (метод Тагучи)
- Объект
исследования:
поверхность
после обработки
Предмет исследования: технология
выглаживания
и
протекающие
процессы
2

3. Метод исследования Математическая модель

Эмпирическое
исследование,
включающее:
наблюдение, измерение, эксперимент,
анализ с формализацией
- Функция: стохастическая линейная
модель, многомерная для макроуровня,
при квазистатичных условий эксперимента
3

4. Условия эксперимента:

Обрабатываемый материал 40Х;
Предшествующая обработка - шлифование
Круглошлифовальный станок 3У131;
Шлифовальный круг: материал зерна-15А, зернистость 40, твердость С1;
Скорость вращения круга 30м/с;
Скорость вращения заготовки 20м/мин;
Продольная подача 8 мм/об;
Поперечная подача 0,025 мм/об;
Количество выглаживающих ходов 3.
Проведение эксперимента:
Токарно-винторезный станок модели 16К20;
Режимы алмазного выглаживания, представлены в таблице 1;
Матрица типа L’16, представлена в таблице 2.
4

5. Режимы алмазного выглаживания

Уровни варьирования
Контролируемые
факторы
1
2
3
4
5
15
25
35
0,08
0,1
X1
Ру, кгc
X2
S, мм/об
0,04
0,06
X3
Rсф, мм
1,5
2,5
X4
V, м/мин
20
50
X5
державка
упругая
жесткая
Таблица 1
5

6. Матрица планирования эксперимента типа L’16

№ опыта
X1
X2
X3
1
2
3
4
N1
1
1
2
2
N2
1
2
1
2
X5
X4
Yi,j
1
1
1
2
2
2
д13,уч3
д11,уч3
д11,уч1
д10, уч1
2
1
2
1
1
1
д15,уч1
д7, уч3
д11,уч2
д10,уч4
3
1
3
2
2
2
д18,уч2
д14,уч3
д13,уч2
д14,уч1
4
1
4
1
1
1
д18,уч3
д14,уч4
д8, уч4
д13,уч4
5
2
1
1
2
1
д5, уч1
д2,уч3
д3, уч2
д3,уч4
6
2
2
2
1
2
д18,уч4
д.1, уч3
д1, уч2
д.1, уч.1
7
2
3
1
2
1
д7,уч1
д6, уч4
д3,уч3
д7,уч2
8
2
4
2
1
2
д13,уч1
д7,уч4
д11,уч4
д9, уч4
9
3
1
2
1
1
д12,уч4
д18,уч1
д5, уч3
д8,уч1
10
3
2
1
2
2
д12,уч2
д9,уч1
д12,уч3
д12,уч1
11
3
3
2
1
1
д16,уч3
д16,уч4
д16,уч1
д15,уч4
12
3
4
1
2
2
д16,уч2
д14,уч2
д15,уч3
д15,уч2
13
4
1
1
1
2
д5, уч2
д2, уч1
д2, уч2
д1,уч4
14
4
2
2
2
1
д6,уч3
д2, уч4
д3,уч1
д5, уч4
15
4
3
1
1
2
д9,уч2
д6, уч
д10, уч2
д8,уч2
16
4
4
2
2
1
д9, уч3
д6,уч2
д10, уч3
д8, уч3
таблица 2
6

7. Схема деформации поверхности при выглаживании.

Рис.1
7

8. Характеристика природного алмаза

высокой твердостью;
низким коэффициентом трения;
высокой степенью чистоты;
высокой теплопроводностью.
8

9. Основные понятия

Параметр tp – относительная опорная длина поверхности
(смотри профилограмму поверхности представленную на
рисунке 2);
Параметр Rpk – характеризует высоту выступов, быстро
изнашивающихся в первый период эксплуатации;
Параметр Rvk – характеризует глубину впадин профиля и
смазывающую способность;
Параметр Rk – характеризует основную поверхность.
Графическое представление показано на рисунке 3.
9

10. Профилограмма поверхности.

Рис. 2
10

11.

Характеристика опорной кривой
Рис.3
11

12. Метод Тагучи

• 1.отношение
сигнал/шум (С/Ш):
( f / M ) 2
( f / x1) 2 x12 ... ( f / xn) 2 xn2
• 2.функция потери
качества (рис.4)
3.ортогональные
массивы (планы)
Рис 4. Функция потерь
Тагучи
12

13. Ортогональные планы

Ортогональные
планы
Число
строк
Максимальное
число
факторов
Max число колонок при кол-ве уровней
2
3
4
5
6
L4
L8
L9
L12
4
8
9
12
3
7
4
11
L16
L’16
L18
L25
16
16
18
25
15
5
8
6
15
1
7
5
L27
L32
L’32
L36
L’36
27
32
32
36
36
13
31
10
23
16
31
1
11
3
13
12
13
9
L50
L54
L64
L’64
L81
50
54
64
64
81
12
26
63
21
40
1
1
63
25
40
21
3
7
4
11
Табл.3
11
13

14.

• Проблема типа меньше – лучше.
Подходит для нахождения параметров: Rpk, Rk.
• Проблема типа номинал – лучшее. В нашем случае она
не подходит ни к одному из параметров.
• Проблема типа больше – лучше.
Подходит Rvk, tp 10%, tp 20%, tp 30%, tp 40%, tp 50%,
tp 60%.
14

15.

Оптимальные режимы выглаживания для
параметра Rpk.
12,5
12,0
11,5
11,0
10,5
10,0
9,5
9,0
5 кгc
25 кгc
15 кгc
Сила
1,5 мм
20 м\мин
упругая
0,04 мм/об 0,08 мм/об
35 кгc
0,06 мм/об 0,1 мм/об
2,5 мм
50 м\мин
жесткая
Подача
R
V
Державка
Pис.5
15

16. Трехмерный график зависимости С/Ш от факторов выглаживания.

16
Pис.6

17.

Оптимальные режимы выглаживания для
параметра tp 10%.
5
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
-5
5 кгс
25 кгс
15 кгс
Сила
0,04 мм/об 0,08 мм/об
1,5 мм
20 м\ми
упругая
35 кгс
0,06 мм/об
0,1 мм/об
2,5 мм
50 м\ми
жесткая
Подача
R
V
Державка
17
Pис.7

18. Трехмерный график зависимости С/Ш от факторов выглаживания.

18
Pис.8

19.

Оптимальные режимы выглаживания для
параметра tp 40%.
31
30
29
28
27
26
25
24
23
5 кгc
25 кгc
15 кгc
Сила
0,04 мм/об 0,08 мм/об
1,5 мм
20 м\ми
упругая
35 кгc
0,06 мм/об
0,1 мм/об
2,5 мм
50 м\ми
жесткая
Подача
R
V
Державка
19
Pис.9

20. Трехмерный линейный график зависимости С/Ш от факторов выглаживания.

32
30
28
26
24
20
Pис.10

21. Вывод

Py
R сф
S
державка
V
5
15
25
35
0,04
0,06
0,08
0,1
1,5
2,5
20
50
упругая
жесткая
Rpk
-
+
-
+
-
-
+
-
+
-
~
~
~
~
Rk
+
+
+
-
+
-
-
-
~
~
-
+
~
~
Rvk
+
+
+
-
+
+
-
-
+
-
-
+
~
~
tp10
-
-
+
+
-
-
+
+
+
-
-
+
-
+
tp20
-
-
+
-
-
+
+
-
+
-
+
-
~
~
tp30
-
+
+
-
+
+
+
-
+
-
+
-
+
-
tp40
-
-
-
+
+
-
+
-
+
-
-
+
+
-
tp50
-
-
+
-
+
+
+
-
+
-
-
+
-
+
tp60
+
+
+
-
+
+
+
-
+
-
~
~
-
+
Табл.5
21

22.

Характеристика опорной поверхности после
алмазного выглаживания с примененными
оптимальных режимов
Pис.11
22