WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 8 |

Анализ полученныхграфических зависимостей показывает(по углу наклона) что суменьшением силы тока шероховатостьповерхности уменьшается, но в зависимости от частотыfи угол наклона меняется и дажезначительно. Дляпрямоугольных импульсов пары материаловмедь-сталь при fи = 1 кГц на большихплощадях с уменьшением силы тока с 50 до 30 Ашероховатость обработанной поверхностиуменьшаетсяс 20 до 8 мкм. Чем меньшеплощадь обрабатываемой поверхности, тем меньшезначение силы тока. Изменение угла наклонаповерхностей графиков в первую очередь зависит отэнергии импульса. Таким образом, для обработкиповерхностей на высоких частотахнеобходимо приложить больше энергии дляполучения той же шероховатости. На основании полученныхэмпирических моделей наиболееоптимальными для черновой обработки являютсяграфитовые электроды на частотах 1 – 8 кГц приплотности тока 1,5 – 4 А/см2.. Чистовуюобработку лучше производить на частотах 22 - 88 кГц при плотности тока 1,2– 2А/см2. Для решения задачи по оптимизациисилы токабыл разработан алгоритм который включал: блок вводаисходных данных, блок обработки исходныхданных и блок вывода результатов. Вблоке ввода исходных данных пользователь вводит всенеобходимые для работы исходные данные:материалдеталь, материал электрода, площадьповерхности, шероховатость, конструктивные элементы,количество электродов. В блоке обработкиисходных данных, эти данные анализируются ипроизводится оптимизация по току,шероховатости, площади поверхности, а также поконструктивным элементам. В блоке выводарезультатов происходит окончательныйвыбор режима обработки, расчет тока и выводрезультатовпользователю. Разработанная программа позволяет нетолько сократить время необходимое наподготовку технологическойдокументации, но и автоматизировать процессрасчета оптимальных режимовобработки (св - во офиц. регистр. прогр. № 2006613824).

В пятой главе изложенырезультаты использованиякритериев нелинейной динамики для оценкиустойчивости процесса ЭЭО и качестваобработанных поверхностей при анализе сигналоввиброакустической эмиссии,регистрируемые в процессеобработки в режимереального времени.

При анализе сигнала ВАЭ используетсявейвлет-преобразование. Егоприменениеоказалось эффективным инструментом дляоценки устойчивости динамических систем.Вейвлет-анализ позволяет выявитьпространственно-временные свойства изучаемой системы, ее фрактальнуюразмерность в режиме реальноговремени. ПриЭЭОматериалов периодическипроисходит диссипацияэнергии, поэтому использованиевейвлет-анализа в качестве диагностирующего признака приобработке являетсянаиболееэффективным. Результатомвейвлет-преобразования одномерного ряда являетсядвухмерный массив значений в пространстве(а, b) –(временной масштаб, временная локализация)дает информацию относительно вкладаразличныхкомпонент разного масштаба и называетсяспектром коэффициентоввейвлет-преобразования(вейвлет-спектром). Разложение по самоподобным(самоаффинным) функциям на основенепрерывныхвейвлет-преобразований осуществляется спомощью прямого вейвлет-преобразования (WT):

,

,,

a – масштабныйпараметр; – исходный сигнал; –вейвлет-функция;
х –смещение по оси времени.

На рис.13. приведенаосциллограмма сигнала напряжения приэлектроэрозионной обработке(рис.13,а) и еговейвлет-спектр (рис.13,б). Исследуя вейвлет-спектрсигналавиброакустической эмиссии можно сделатьвывод о наличии в его структурепериодичности, как по временной, так и помасштабной оси. Наличие периодичности по временнойоси говорит о диссипативности анализируемогопроцесса. Каждый акт диссипации отмеченона картине локальных максимумовпоявлением характерной яркой области навейвлет-спектре. Вейвлет-спектр сигналанапряжения между электродом изаготовкой регистрируемой во время ЭЭОнесет в себе информацию о процессахпроисходящих в межэлектродном промежуткеи в частности, о интенсивности разряда вмежэлектронном промежутке, величинемежэлектродного промежутка и т.д.

Рис.13. Вейвлет-спектрсигнала напряжения в МЭП

Этим самым показано, чтовейвлет-спектры исследуемых сигналов,регистрируемых в процессе ЭЭО, являютсяфрактальными многообразиями, чтопозволяет проводить вычислительныеэксперименты, по определению фрактальныххарактеристик.

Для установлениякорреляции между параметрами нелинейнойдинамики, в частности фрактальнойразмерностью, и шероховатостьюповерхности, обработаннойэлектроэрозионным способом, былподготовлен и проведен эксперимент накопировально-прошивочномэлектроэрозионном станке с адаптивнымуправлением модели 4Л721Ф1 с генераторомимпульсов ШГИ 40-440М. Анализ данных,полученных в результате экспериментов(рис.14, 15), показал, что с увеличениемшероховатости возрастает и значениефрактальной размерности, то естьвозрастает степень хаотичности процессаЭЭО, вне зависимости от материала.

В результате анализаэкспериментов установлено, чтофрактальная размерность сигналаВАЭ существенно зависит отобрабатываемого материала. Например,фрактальная размерность при обработкеалюминия АК4 больше, чем фрактальная размерностьтитанового сплава ВТ20. Такимобразом, процесс формообразованияпри обработке ВТ20 является болееустойчивым. Анализ данных, полученных врезультатеэкспериментов, показал, что с увеличениемшероховатости возрастает и значение фрактальнойразмерности, то есть возрастает степеньхаотичности ряда, вне зависимости отматериала.

681012141618

Шероховатость обрабатываемой поверхности,мкм, Rа

Рис.14. Зависимостьфрактальной размерности D0 отпараметра шероховатости Ra при обработкебыстрорежущей стали Р18 (а), титановогосплава ВТ20 (б), алюминиевого сплава АК4 (в),стали 5ХНМА (г)

Основными параметрамиобработки, влияющими на шероховатость, какизвестно,являются частота импульсов и скважность.При увеличении этих показателей режимаобработки параметр шероховатости Ra уменьшается (рис.14). Такаяже зависимость присутствует между этимипараметрами обработки и фрактальнойразмерностью, при этом вне зависимости отмарки обрабатываемого материала.

Таким образом, анализзависимостей,представленных на рис.14,15,показывает,что характер зависимостей шероховатостиRa ифрактальной размерности D0 отпараметровобработки самоподобны, то есть между нимисуществует корреляция, причем для всехобрабатываемых материалов. Это позволяетиспользовать фрактальную размерность вкачестве диагностирующего признака приоценке шероховатости поверхностного слоя впроцессе ЭЭО, то есть фрактальнаяразмерность может являться параметромуправления процессом ЭЭО. В процесседальнейших исследований проводили измененияпараметров скважности и частоты импульсов.Скважность qизменялась впределахзначений от 1,1 до 4, а частота f – в пределахзначений от 8 до 220 КГц. Результаты корреляционного анализа приведены в табл.1.

Из приведенных данныхвидно, что как при изменении частоты, так ипри изменении скважности наблюдаетсячеткая корреляция полученных пар значений(значенийфрактальной размерности и шероховатости).Причем эти значения лежат в диапазоне от 0,69 до 0,96и большая их часть имеет значения выше 0,75,что говорит о высоком уровне подобия двухпараметров.Как следствие, имеет место бытьзависимостьмежду фрактальной зависимостью D0и шероховатостью образцаRa. Былаустановленакорреляция между другимидинамическими параметрамисигнала виброаккустической эмиссии(информационная энтропия и показательЛяпунова) и шероховатостью обработаннойповерхности. В табл.2 приведены результатыкорреляционного анализаполученные при обработкеалюминиевого сплава АК4 меднымэлектродомМ1 на различных режимах обработки (св-во офиц. регист. прогр. №2007613773).

Рис.15. Зависимостифрактальной размерности D0 ипараметром ше­ро­хо­ва­то­сти Raот частоты следования импульсов f (1), от напряженияU (2), отскваж­но­сти q (3), от силы токаI (4) приобработке быстрорежущей стали Р18 (а),ти­та­но­во­госплава ВТ20 (б), алюминиевого сплава АК4 (в),стали 5ХНМА (г).

В результатепроведенных теоретических иэкспериментальных исследований былоустановлено, что существуеткорреляционная связь между предложеннымикритериями устойчивости процесса ЭЭО ишероховатостью обрабатываемойповерхностью.

Наиболее высокийкоэффициент корреляции наблюдается утакой пары параметров «фрактальная размерность–шероховатость», который находится впределах от84% до 91%. Полученные данные говорят о том,что информационная энтропия, показатель Ляпунова,как и фрактальная размерность,позволяют проводить контроль шероховатости обрабатываемой поверхности, вчастности в режиме реального времени.

Таблица 1.

Результатыкорреляционного анализа

АК4 – обрабатываемыйматериал Медь М1 – материал ЭИ

Изменяетсяскважность q

Изменяетсячастота f

 

Ra

D0

 

Ra

D0

Ra

1

0,82561

Ra

1

0,899366

D0

0,82561

1

D0

0,899366

1

ВТ20 – обрабатываемыйматериал Медь М1 – материал ЭИ

Изменяетсяскважность q

Изменяетсячастота f

 

Ra

D0

 

Ra

D0

Ra

1

0,965514

Ra

1

0,690106

D0

0,965514

1

D0

0,690106

1

5ХНМА–обрабатываемый материал Медь М1 – материал ЭИ

Изменяетсяскважность q

Изменяетсячастота f

 

Ra

D0

 

Ra

D0

Ra

1

0,75433

Ra

1

0,783664

D0

0,75433

1

D0

0,783664

1

Р18 – обрабатываемыйматериал Медь М1 – материал ЭИ

Изменяетсяскважность q

Изменяетсячастота f

 

Ra

D0

 

Ra

D0

Ra

1

0,823262

Ra

1

0,84802

D0

0,823262

1

D0

0,84802

1

Далее были проведеныисследования взаимосвязи предложенныхкритериев устойчивости процесса ЭЭО сизносом электрода-инструмента.Установлено,что при изменении износаэлектрода-инструмента форма аттракторахотя и остается торообразной(рис.16), но размерностьаттрактора возрастает. Этосвидетельствует о снижении устойчивостидинамической системы. Исследованияпроходилипри обработке стали 5ХНМА медным круглымэлектродом.

а)б)

Рис.16. Изменение видааттрактора в процессе обработки

Рис.17. Изменениефрактальной размерности в процессеобработки (1,036 вначале обработки и 1,064– в концеобработки)

Таблица 2.

Полученныекоэффициенты корреляции

Начальный режим

Фрактальная размерность D0

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 8 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»