Экспериментальные исследования зависимости качества поверхности заготовки от расхода смазочно-охлаждающей жидкости при токарной обработке

УДК 531.73.

Г.М. Садчикова, Т.С. Сущенко

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАВИСИМОСТИ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ЗАГОТОВКИ ОТ РАСХОДА СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ

ПРИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКЕ

В представленной работе показаны результаты экспериментальных исследований зависимости качества токарной обработки заготовки от расхода СОЖ. В измеряемых пределах определены оптимальные значения расхода. Дальнейшее увеличение расхода СОЖ не приводит к улучшению качества поверхности.

Качество обработки, расход СОЖ, оптимальное значение расхода, ГЭППР, экспериментальные исследования

G.M. Sadchikova, T.S. Sushchenko

EXPERIMENTAL STUDY OF A WORKPIECE SURFACE QUALITY AS DEPENDENT ON THE FLOW OF COOLANT DURING LATHE WORK

The article presents the results of experimental research relating the dependence of a workpiece machining quality on the consumption of the coolant. Optimal values of the coolant flow have been determined. Further increase of the coolant flow does not result in improvement of the surface quality.

The quality of treatment, coolant flow rate, the optimal value of the flow,

ГЭППР, experimental studies

Повышение эффективности механической обработки на металлорежущих станках является одной из наиболее важных задач машиностроения. Понятие эффективность включает обеспечение максимальной производительности обработки и заданного уровня качества обрабатываемой поверхности. Жидкие смазочно-охлаждающие технологические средства, которыми являются смазочноохлаждающие жидкости (СОЖ) повышают эффективность обработки, так как применяются для смазки поверхностей детали и инструмента, их охлаждения, облегчения процесса деформирования металла, своевременного удаление из зоны резания стружки и продуктов износа инструмента, а также для защиты изделий и оборудования от коррозии при обработке. Вследствие этого СОЖ увеличивают стойкость режущего инструмента, улучшают качество изделий, снижают силы резания и потребляемую мощность.

Следует отметить, что современные СОЖ имеют высокую стоимость и представляют собой сложный многокомпонентный продукт, включающий в себя значительное количество химически и биологически активных добавок, Применение СОЖ ухудшает экологическую ситуацию как на производстве, так и вне его. Поэтому актуальной задачей является снижение расхода смазочноохлаждающей жидкости при обработке. Целью представленных экспериментальных исследований является выявление возможности снижения расхода СОЖ при сохранении показателей эффективности обработки на высоком уровне и определения на базе экспериментальных исследований модели зависимости показателей качества обработки от расхода СОЖ.

На кафедре «Технология и автоматизация машиностроения» БИТТиУ автором проведены следующие экспериментальные исследования:

На токарном станке обработано 15 заготовок одинаковой длины (250 мм) и диаметра (15 мм) при одинаковых режимах резания. При этом изменялся и измерялся расход СОЖ в пяти точках в пределах от 0,6-10-3 м3/с до 5,2-10-3 м3/с. Для повышения достоверности представляемой информации проведено по три параллельных опыта. Расход смазочно-охлаждающей жидкости измерялся гидроэлектрическим поляризационным преобразователем расхода [1, 2].

Параметры профиля полученных заготовок измерялись профилометром, результаты обработаны в программе Excel и представлены в виде распределения отклонения диаметрального размера от номинального значения по длине заготовки.

Получены следующие результаты измерений: на рис. 1-5 показаны профилограммы поверхности после обработки при различных расходах смазочно-охлаждающей жидкости для трех параллельных опытов.

Длина заготовки, см

Рис. 1. Расход СОЖ равен 0,6 м310'3/с

Длина заготовки, см

Рис. 2. Расход СОЖ равен 1,3 м310'3/с

-15,000

Длина заготовки, см

Рис. 3. Расход СОЖ равен 2,4 м310'3/с

Рис. 4. Расход СОЖ равен 3,8 м310'3/с

Рис. 5. Расход СОЖ равен 5,2 м310'3/с

После обработки результатов экспериментальных исследований получены зависимости параметров Яа и дисперсии отклонения размера поверхности обрабатываемой детали от номинального размера от расхода, представленные на рис. 6, 7.

На рис. 6, 7 видны точки минимального значения Яа и дисперсии при расходе 2,4 м310-3/с. Дальнейшее увеличение расхода СОЖ не приводит в измеряемых пределах к улучшению указанных параметров. Следовательно, исходя из представленных результатов экспериментальных исследований нецелесообразно дальнейшее увеличение расхода СОЖ.

Ra, мкм

Расход, м3-10'3/с Рис. 6. Зависимость параметра Ra от расхода СОЖ

Дисперсия

Рис. 7. Зависимость параметра дисперсии максимального отклонения диаметрального размера

по длине детали от расхода СОЖ

Полученные результаты требуют дальнейших экспериментальных исследований с целью получения математической модели зависимости качества обработки от расхода СОЖ.

Результаты расширенных экспериментальных исследований могут быть использованы для определения оптимального значения расхода СОЖ, а так же для построения системы управления расходом СОЖ на металлорежущих станках [3].

ЛИТЕРАТУРА

1. Пат. 2130590 Российская Федерация, МПК G 01 А 1/56. Устройство для измерения расхода жидких сред / Власов В.В., Садчикова Г.М.; заявитель и правообладатель Балаковский институт техники, технологии и управления. № 97101775/28; заявл. 04.02.97, опубл. 20. 05. 2000, Бюл. №14. 2 с.

2. Денисов А.А. Электрогидро- и электрогазодинамические устройства автоматики / А.А. Денисов, В.С. Нагорный. Л.: Машиностроение, 1979. 288 с.

3. Садчикова Г.М. Синтез системы автоматического управления с гидроэлектрическим поляризационным преобразователем для автоматизации контроля и регулировки расхода технологических жидкостей / Г.М. Садчикова, В.В. Власов // Проектирование и техническая диагностика автоматизированных комплексов: сб. науч. тр. / СГТУ. Саратов, 1998.

Садчикова Г алина Михайловна - Galina M. Sadchikova -

кандидат технических наук, доцент кафедры Ph. D., Associate Professor

«Технология и автоматизация машиностроения» Department of Technology and Automation

Балаковского института техники, технологии of Mechanical Engineering Industry

и управления (филиал) Саратовского Balakovo Institute of Engineering, Technology

государственного технического университета and Management (Branch),

имени Гагарина Ю.А. Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

Статья поступила в редакцию 14.11.13, принята к опубликованию 15.12.13