ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Согласно теории резания металлов, дающих нарост на инструменте, существует прямая связь между наростом на режущем инструменте (РИ), шероховатостью обработанной им поверхности (ШОП) и спектром ЭДС резания. Например, при точении резцом происходит процедура измерения спектра шероховатости, получаемой вдоль следа инструмента, через параметры спектра ЭДС резания, так как все процессы схватывания у токопроводящих инструментального и обрабатываемого материалов скоррелированно отражаются и в спектре ЭДС резания и в спектре шероховатости, получаемом после процесса резания.

Основные принципы метода заключаются в следующем. Подготавливается до двадцати вновь разрабатываемых водных или масляных составов смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), имеющих различные противозадирные присадки в объемах от 0,5 до 1 литра каждого вида.

На одной стальной заготовке (как материале, дающем нарост) диаметром 120-150 мм длиной 150-200 мм производится продольное точение быстрорежущим резцом в центрах токарного станка предварительно проточенных на один диаметр поясков шириной 3-5 мм, разделенных канавками шириной 5-7 мм при глубине резания 0,25-0,4 мм и подаче 0,07-0,1 мм/об. Каждый поясок соответствует своему составу СОЖ.

Для определения скорости резания предварительно производится торцевое точение этой заготовки при указанных выше глубине резания и подаче, тем же инструментом, при применении эталонного (базового) состава СОЖ без присадки, чтобы сохранить неизменными охлаждающие и моющие свойства СОЖ. На соответствующих началу (уменьшение спектра ЭДС резания и увеличение спектра шероховатости) и концу (увеличение спектра ЭДС резания и уменьшение шероховатости) зоны нароста диаметрах определяются скорости резания (СР), то есть скорости, при которых сигнал ЭДС резания из стационарного становится нестационарным и наоборот. Сигнал ЭДС резания в диапазоне частот 80 - 200000 Гц снимается специальным токосъемником и имеет величину от единиц до сотен микровольт. При этом в диапазоне от 200 до 20000 Гц он наибольший, а выше не превышает 10 - 15 мкВ.

Специально изготовленный двухкаскадный широкополосный усилитель состоит из нерегулируемого предусилителя с автономным источником питания, имеющего линейную амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) при коэффициенте усиления не менее 300, и управляемого усилителя, имеющего регулируемый от микро-ЭВМ коэффициент усиления не менее 500, а также возрастающую АЧХ в диапазоне до 10000 Гц и линейную характеристику в остальном диапазоне частот.

Скоррелированные со спектром шероховатости резонансные частоты (200, 800, 3200, 12800, 50000 и 200000 Гц) после усилителя поступают на вход (можно использовать универсальный треть-октавный анализатор спектра параллельного действия типа Ф4337) шести узкополосных треть-октавных фильтров с названными выше центральными частотами. На выходе каждого из фильтров установлены детектор и интегратор. Дополнительно усиленные и выпрямленные сигналы с каждого канала через коммутатор аналоговых сигналов и аналого-цифровой преобразователь поступают на вход микро-ЭВМ, где по специальной программе производится их регистрация. При этом делается 10-12 повторений записи сигнала для каждого пояска.

Существенность различий спектров, полученных для различных поясков или диаметров определяется по специальной программе статистической обработки спектра.

Сначала тремя способами определяется нормальность закона распределения интенсивностей всех частот. Имеется возможность при распределении, близком к нормальному, определить значения, нарушающие нормальность, и произвести их корректировку.

Затем вычисляются общие вектора для каждого пояска, построенные в многокоординатном пространстве на интенсивностях частотных полос соответствующих спектров ЭДС резания как на координатных осях, и выводятся гистограммы их распределения, наглядно показывающие возможность отличий смазочных свойств СОЖ как на отдельных частотах, так и по общим векторам. Чем больше ЭДС резания в зоне нароста (значит меньше схватываемость инструментального и обрабатываемого материалов) как по значениям интенсивностей частотных полос, так и общих векторов, тем лучше смазочные свойства СОЖ.

Затем вычисляются косинусы углов между эталонным (без присадки) и каждым из сравниваемых векторов. Чем он меньше единицы, то есть углы наклона векторов больше от эталонного, тем лучше смазочные свойства СОЖ. Степень отличия определяется по статистическим критериям Стьюдента и Фишера. Чем больше критерии отличаются от табличных, тем лучше смазочные свойства СОЖ.

Для дополнительной проверки используются критерии Грэббса и Романовского, позволяющие выявить значения, значительно отличающиеся от среднего общего вектора. При этом условно принимается, что все общие вектора принадлежат одной выборке.

В результате получаем совмещенные (наложенные) многоугольники (шестиугольники) оценок смазочных свойств СОЖ. На шести лучах, исходящих из одного центра, для каждого состава СОЖ откладываются значения косинусов углов между векторами, критериев Грэббса, Романовского и Стьюдента для средних значений векторов, а также критериев Стьюдента и Фишера для их дисперсий. Чем больше площадь соответствующего шестиугольника, тем лучше смазочные свойства СОЖ..

Для СОЖ, у которых распределение значений сигналов ЭДС резания не удается привести к нормальному, производится проверка на стационарность и вычисление критериев серий, тренда и Вилкоксона.

В результате получаем совмещенные (наложенные) многоугольники (треугольники) оценок. На трех лучах, исходящих из одного центра, для каждого СОЖ откладываются значения критериев серий, тренда и Вилкоксона. Чем больше площадь треугольника, тем лучше смазочные свойства СОЖ.