Использование: в машиностроительном производстве в процессах обработки металлов резанием, в частности, на операциях лезвийной и абразивной обработки черных металлов. Сущность: смазочно-охлаждающая жидкость содержит в мас.%: олеиновая кислота 2,2-2,4, боратдиэтаноламин 3,0-3,2, гидроксид калия 0,6-0,8, алкилполиоксиэтиленфосфат 0,2-0,4, вода остальное до 100. Технический результат — повышение стойкости режущего инструмента и улучшение качества обработанной поверхности. 5 табл.
Формула изобретения
Смазочно-охлаждающая жидкость, используемая при механической обработке металлов, содержащая воду, олеиновую кислоту, алкилполиоксиэтиленфосфат и борсодержащее комплексное соединение, отличающаяся тем, что не содержит минеральное масло, а в качестве борсодержащего комплексного соединения содержит боратдиэтаноламин и дополнительно содержит гидроксид калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| олеиновая кислота | 2,2-2,4 |
| боратдиэтаноламин | 3,0-3,2 |
| гидроксид калия | 0,6-0,8 |
| алкилполиоксиэтиленфосфат | 0,2-0,4 |
| вода | остальное до 100 |
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к средствам, обеспечивающим технологические процессы обработки металлов резанием в машиностроительном производстве, в частности процессов металлообработки с использованием смазочно-охлаждающих жидкостей, и может быть использовано на операциях лезвийной и абразивной обработки черных металлов.
Широко известна смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ), основой которой является полиэтиленгликоль — линейный полимер окиси этилена и окиси пропилена, а также продукты их поликонденсации (Кочуров В.Е. В качестве размышления к выбору и эксплуатации смазочно-охлаждающей жидкости /Производство подшипников. М. № 1, 2000 г.). Эта СОЖ обладает достаточной смазывающей способностью, химической и физической стабильностью, устойчивостью к солям жесткости, низким пенообразованием.
Однако эта СОЖ имеет недостаточный срок хранения и эксплуатации, а также недостаточное влияние на обеспечение долговечности рабочего инструмента, используемого при металлообработке.
Наиболее близкой СОЖ (прототипом) к заявляемой смазочно-охлаждающей жидкости является 6% водный раствор, который готовится из концентрата смазочно-охлаждающей жидкости по патенту Российской Федерации на изобретение № 2047655, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Олеиновая кислота | 11-13 |
| Дибутиловый эфир трихлорметилфосфоновой кислоты | 4-7 |
| Бораттриэтаноламин | 6-8 |
| Алкилполиоксиэтиленфосфат | 5-7 |
| Вода | 1-4 |
| Минеральное масло | остальное |
Эта смазочно-охлаждающая жидкость обладает устойчивостью к микробному поражению, что обеспечивает большой рабочий ресурс (от 4 до 8 месяцев).
Однако применение этой СОЖ не обеспечивает в достаточной степени повышение стойкости инструмента и уменьшение шероховатости обработанной поверхности, что указывает на невысокую смазочную способность данной жидкости.
Целью заявляемого изобретения является создание смазочно-охлаждающей жидкости с улучшенными эксплуатационными свойствами, обеспечивающими увеличение срока службы металлорежущего инструмента, а также повышение качества обработки поверхности деталей.
Поставленная цель достигается за счет того, что заявляемая смазочно-охлаждающая жидкость, используемая при механической обработке металлов, содержащая воду, олеиновую кислоту, алкилполиоксиэтиленфосфат и борсодержащее комплексное соединение, не содержит минеральное масло, а в качестве борсодержащего комплексного соединения содержит боратдиэтаноламин и дополнительно содержит гидроксид калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Олеиновая кислота | 2,2-2,4 |
| Боратдиэтаноламин | 3,0-3,2 |
| Гидроксид калия | 0,6-0,8 |
| Алкилполиоксиэтиленфосфат | 0,2-0,4 |
| Вода | остальное до 100 |
Приготовление этой смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в виде 6%-ного водного раствора осуществляют следующим образом. Сначала готовят 60%-ный водный концентрат следующих ингредиентов при их соотношении, мас.%:
| Олеиновая кислота | 22 |
| Боратдиэтаноламин | 30 |
| Гидроксид калия | 6 |
| Алкилполиоксиэтиленфосфат | 2 |
| Вода | остальное до 100 |
Смесь интенсивно перемешивают в течение 20-30 минут при комнатной температуре.
Используемую в этом растворе боратдиэтаноламин синтезируют растворением диэтаноламина и борной кислоты в мольном соотношении 1:3.
Химическим анализом найдено, мас, %:
NH(C 2 H 4 OH) 2 — 36,15
Элементный анализ, мас.%:
В — 11,17; С — 8,26; N — 4,82.
Из полученного 60%-ного концентрата готовят 6%-ный водный раствор необходимого количества СОЖ путем растворения рассчитанного количества концентрата в воде при комнатной температуре.
Испытания заявляемой в качестве изобретения СОЖ на устойчивость к микробному поражению проводили на соответствие ГОСТ 9085-78. Основные физико-химические показатели СОЖ: стабильность эмульсии, ингибиторные свойства и рН определяли на соответствие ГОСТ 6243-75, пенообразование — методом, изложенным в ТУ 38-101-147-74, запах — органолептически, цвет — визуально. Все вышеуказанные результаты испытаний — положительные.
Исследование эффективности действия заявляемой СОЖ на стойкость инструмента и качество обработанной поверхности проводили путем сравнения ее с СОЖ, приготовленной из концентрата СОЖ по патенту РФ на изобретение № 2047655 (прототип) на операциях сверления, точения и шлифования следующих марок сталей: Ст.20, Ст.45, 40Х, 30ХГС, 50ХН.
Предварительно были приготовлены 6%-ный водный раствор по прототипу заявляемой СОЖ и 6%-ный водный раствор заявляемой СОЖ.
Сравнительные испытания СОЖ по прототипу и заявляемой на операции сверления стали проводили на станке типа 2Н125 с использованием сверла диаметром 10,8 мм из быстрорежущей стали Р6М5. Оценку проводили по крутящему моменту и по стойкости сверла до износа по задней грани, равного 0,7 мм. Подача СОЖ в зону резания осуществлялась поливом свободно падающей струей с расходом жидкости 6 л/мин.
Сравнительные испытания на операциях точения проводили на токарно-винторезном станке 16К20 с бесступенчатым приводом. Подача СОЖ в зону резания осуществлялась поливом свободно падающей струей с расходом жидкости 6 л/мин.
Оценку стойкости инструмента проводили на операции точения резцами с твердосплавными пластинами ВК6 при следующих режимах резания: скорости резания 0,16; 0,22 и 0,31 м/с при подаче 0,14 мм/об и глубине резания 0,5 мм.
Оценку стойкости режущего инструмента и качества обработанной поверхности (шероховатость) проводили на операции точения резцами с пластинами из твердых сплавов Т15К6 и КТН-16 при режиме: скорость резания 1,66 м/с, подача 0,15 мм/об, глубина резания 1 мм.
Стойкость резца при точении определялась по времени износа его задней поверхности на 0,5 мм.
Сравнительные испытания влияния на стойкость инструмента и качество обработанной поверхности (шероховатость) на операции шлифования при различных режимах работы проводили на плоскошлифовальном станке ЗГ-71. Подача СОЖ в зону резания осуществлялась высоконапорной струей при расходе жидкости 30 л/мин.
Результаты испытаний показали, что в отличие от использования прототипа, при использовании заявляемой СОЖ на операции шлифования не происходит засаливание абразивного круга, нет прижогов и микротрещин деталей, срок службы абразивных кругов увеличивается в среднем на 23%, шероховатость обработанной поверхности снижается в среднем на 15%.
Результаты испытаний на операциях сверления и точения заявляемой СОЖ и по прототипу, их влияние на стойкость инструмента, а также на качество обработанных поверхностей, приведены в таблицах 1, 2, 3, 4, 5.
Таблицы 1, 3 и 5 показывают увеличение срока службы обрабатывающего инструмента, таблица 2 показывает уменьшение крутящего момента, а таблица 4 иллюстрирует уменьшение шероховатости обработанных поверхностей различных материалов при разных режимах с использованием заявляемой СОЖ по сравнению с прототипом.
За время испытаний заявляемой СОЖ не было отмечено признаков коррозии, неприятного запаха, воздействия на краску станков, повышенного пенообразования.
Таким образом, предлагаемые состав СОЖ и соотношение в ней компонентов позволяют повысить стойкость режущего инструмента и улучшить качество обработанной поверхности по сравнению с прототипом, что указывает на высокие смазывающие свойства заявленной смазочно-охлаждающей жидкости.
| Таблица 1 | |||||||||||||||
| Долговечность инструмента при различных скоростях сверления, мин | |||||||||||||||
| Применяемая СОЖ | Обрабатываемый металл | ||||||||||||||
| Ст.20 | Ст.45 | 40Х | 30ХГС | 50ХН | |||||||||||
| Скорость сверления, м/с | |||||||||||||||
| 0,16 | 0,22 | 0,31 | 0,16 | 0,22 | 0,31 | 0,16 | 0,22 | 0,31 | 0,16 | 0,22 | 031 | 0,16 | 0,22 | 0,31 | |
| Прото тип | 72 | 83 | 96 | 70 | 82 | 90 | 68 | 76 | 90 | 62 | 73 | 88 | 62 | 78 | 89 |
| Заявляемая | 78 | 89 | 99 | 74 | 88 | 98 | 72 | 84 | 98 | 74 | 89 | 100 | 70 | 87 | 100 |
| Таблица 2 | |||||||||||||||
| Крутящий момент при различных скоростях сверления, кг×м | |||||||||||||||
| Применяемая СОЖ | Обрабатываемый металл | ||||||||||||||
| Ст.20 | Ст.45 | 40Х | 30ХГС | 50ХН | |||||||||||
| Скорость сверления, м/с | |||||||||||||||
| 0,16 | 0,22 | 0,31 | 0,16 | 0,22 | 0,31 | 0,16 | 0,22 | 0,31 | 0,16 | 0,22 | 031 | 0,16 | 0,22 | 0,31 | |
| Прототип | 0,572 | 0,596 | 0,624 | 0,589 | 0,628 | 0,639 | 0,552 | 0,570 | 0,581 | 0,538 | 0,557 | 0,560 | 0,540 | 0,575 | 0,581 |
| Заявляемая | 0,520 | 0,552 | 0,56о | 0.568 | 0,598 | 0,612 | 0,530 | 0,564 | 0,568 | 0,526 | 0,552 | 0,558 | 0,528 | 0,563 | 0,570 |
| Таблица 3 | |||||||||||||||
| Долговечность инструмента при различных скоростях точения, мин | |||||||||||||||
| Применяемая СОЖ | Обрабатываемый металл | ||||||||||||||
| Ст.20 | Ст.45 | 40Х | 30ХГС | 50ХН | |||||||||||
| Скорость точения, м/с | |||||||||||||||
| 0,16 | 0,22 | 0,31 | 0,16 | 0,22 | 0,31 | 0,16 | 0,22 | 0,31 | 0,16 | 0,22 | 031 | 0,16 | 0,22 | 0,31 | |
| Долговечность, мин | |||||||||||||||
| Прототип | 23,5 | 30,3 | 34,4 | 24,0 | 34,5 | 38,8 | 28,9 | 35,0 | 36,6 | 34,2 | 37.9 | 44,6 | 35,3 | 40,3 | 47.5 |
| Заявляемая | 28.8 | 38,4 | 35,2 | 29,6 | 39,8 | 42,1 | 34,2 | 40,2 | 48,8 | 36,4 | 43,1 | 48,4 | 36,8 | 45,7 | 49,2 |
| Таблица 4 | |||||
| Показатели шероховатости обработанных поверхностей при использовании известной и заявляемой СОЖ, мкм | |||||
| Применяемая СОЖ | Обрабатываемый металл | ||||
| Ст.20 | Ст.45 | 40Х | 30ХГС | 50ХН | |
| Прототип | 2,26 | 2,20 | 2,04 | 2,18 | 2,13 |
| Заявляемая | 2,02 | 1,99 | 1,93 | 1,90 | 1,88 |
| Таблиц 5 | |||||
| Показатели износа резцов с пластинами из твердого сплава Т15К6 и КТН-16, мин | |||||
| Применяемая СОЖ | Обрабатываемый металл | ||||
| Ст.20 | Ст.45 | 40Х | 30ХГС | 50ХН | |
| Резец Т15К6 | |||||
| Прототип | 27 | 26 | 25 | 28 | 22 |
| Заявляемая | 30 | 30 | 28 | 33 | 26 |
| Резец КНТ-16 | |||||
| Прототип | 84 | 79 | 76 | 44 | 47 |
| Заявляемая | 89 | 82 | 84 | 70 | 60 |
Официальная публикация
патента РФ № 2415177
patent-2415177.pdf
Использование: в оптико-механической, электронной и других отраслях производства при сверлении стекла, кварца, ситаллов, керамики и других материалов. Сущность: смазочно-охлаждающая жидкость содержит в мас.%: препарат ДНС-А 0,1-0,3; додецилсульфат натрия 0,05-0,15; этиленгликоль 0,3-0,7; нитрит натрия 0,05-0,25; 2-меркаптобензтиазол 0,01-0,05; вода остальное. Технический результат — повышение качества обработанной поверхности, увеличение периода стойкости инструмента в 1,2-1,3 раза. 2 табл.
Данное изобретение относится к алмазно-абразивной обработке материалов на основе стекла, а именно к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ) и может быть использовано в оптико-механической, электронной и других отраслях производства при сверлении стекла, кварца, ситаллов, керамики и других материалов.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является состав смазочно-охлаждающей жидкости [патент РФ №2062293 — прототип], которая показала свою высокую эффективность при механической обработке стекла и диэлектриков. Однако известная СОЖ не обеспечивает необходимой стойкости режущего инструмента.
Состав данной СОЖ, мас.%:
фосфорная кислота 0,025-0,25
никель сернокислый 0,0025-0,025
В то же время известны составы, которые используют в составе СОЖ другие типы активных смазывающих веществ. Эффективной присадкой к СОЖ является препарат динатриевой соли моноэфиров сульфоянтарной кислоты (препарат ДНСА) на основе моноалкилоламидов синтетических жирных кислот фракции С10-С16 [авт.свид. СССР №1051110, 30.10.1983].
Целью настоящего изобретения является улучшение комплекса показателей процесса обработки — повышение качества обработанной поверхности, повышение производительности процесса, повышение периода стойкости обрабатываемого инструмента при алмазно-абразивной обработке материалов на основе стекла за счет введения в состав СОЖ препарата ДНСА.
Пример 1. Испытания на сверление проводились на вертикальном сверлильном станке, на столике которого закрепляли ячейку с образцами стекла М4 (40?50?6 мм), погруженного в исследуемую СОЖ. Тестировались трубчатые алмазные сверла АС6 диаметром 11 мм, зернистостью синтетического алмазного порошка 125/100 на металлической связке.
Период стойкости определялся по количеству отверстий, производимых сверлом при резании без существенного снижения производительности резания (таблица 2).
Сравнение технологических показателей предлагаемой и известной СОЖ проводилось по таким показателям, как работа резания, время сверления одного отверстия, число отверстий, просверленных до затупления инструмента, шероховатость полученных поверхностей.
Другие составы предлагаемой СОЖ представлены в таблице 1.
Сравнение характеристик предлагаемой СОЖ и прототипа представлены в таблице 2. Из таблицы видно, что предлагаемый состав позволяет в 1.2-1.3 раза увеличить период стойкости абразивного инструмента по сравнению с прототипом, без ухудшения остальных показателей процесса сверления.
Проведенные испытания позволяют сделать вывод о целесообразности применения при абразивной обработке стекла СОЖ следующего состава, мас.%: препарат ДНС-А 0,1-0,3; додецилсульфат натрия 0,05-0,15; этиленгликоль 0,3-0,7; нитрит натрия 0,05-0,25; 2-меркаптобензтиазол 0,01-0,05; вода — остальное.
Использование: в области металлообработки для смазки и охлаждения режущего инструмента при обработке металлов резанием. Сущность: жидкость содержит, мас.%: эмульсол Укринол-1М 3-10, натриевое мыло жирных кислот растительного масла 0,3-2,5, этиленгликоль 1-3, вода до 100. Технический результат — снижение шероховатости обработанной поверхности в 3,9-7,8 раз, повышение производительности обработки до 5 раз, улучшение санитарно-гигиенических условий труда. 3 ил., 5 табл.
Формула изобретения
Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки металлов, содержащая эмульсол, воду и присадку, отличающаяся тем, что содержит в качестве эмульсола Укринол-1М, в качестве присадки натриевое мыло жирных кислот растительного масла и этиленгликоль при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| эмульсол Укринол-1М | 3,0-10,0 |
| натриевое мыло жирных кислот растительного масла | 0,3-2,5 |
| этиленгликоль | 1,0-3,0 |
| вода | остальное |
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано в машиностроения для смазки и охлаждения режущего инструмента при обработке металлов резанием.
Существующие смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) без присадок состоят из эмульсола и воды. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием: Справочник / Под ред. С.Г.Энтелиса, Э.М.Берлинера. — 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1995, — с.251; 2. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Справочник. / Под ред. Школьникова В.М. — М.: Химия, 1989, с.356). Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием позволяют снизить интенсивность износа и повысить работоспособность режущих инструментов за счет образования смазочных пленок на поверхности режущего инструмента и обрабатываемого материала, однако эффективность их недостаточна высока.
В качестве прототипа принята смазочно-охлаждающая жидкость [а.с. 1227657 А1 Россия С10М 173/00], мас.%: эмульсол на основе нефтяных масел, триэтаноламина 0,3-5,0; трихлоруксусная кислота 0,2-5,0; вода — остальное. Указанную СОЖ рекомендовано использовать путем подачи в зону резания методом полива при точении стали 45 с такими режимами резания: глубина резания 4 мм, подача 0,8 мм, скорость резания 200 м/мин. Однако при использовании высокопроизводительного оборудования (обрабатывающих центров) в новых производственных условиях данная охлаждающая жидкость не обеспечивает получение заданной шероховатости при увеличении скорости резания. При увеличении скорости резания повышение температуры может привести к испарению уксусной кислоты, что, в свою очередь, приведет к коррозии деталей и оборудования, а также к ухудшению санитарно-гигиенических условий труда и возможному заболеванию верхних дыхательных путей.
Техническая задача, решаемая изобретением, — снижение шероховатости обработанной поверхности, увеличение производительности обработки резанием за счет увеличения скорости обработки металлов без снижения качества, увеличение термостабильности за счет исключения из состава легколетучих веществ, а следовательно, улучшения санитарно-гигиенических условий труда.
Поставленная задача решается применением смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, содержащей эмульсол на основе нефтяных масел (Укринол-1М), воду и присадку. Смазочно-охлаждающая жидкость отличается от известной тем, что в качестве присадки используется натриевое мыло жирных кислот растительного масла и этиленгликоль — 1-3. Данная композиция содержит эмульсол на основе нефтяных масел (Укринол-1М) — 3,0-10,0; натриевое мыло жирных кислот растительного масла — 0,3-2,5; этиленгликоль 1-3; вода — остальное.
Предлагаемая СОЖ имеет низкую вязкость, довольно высокую плотность за счет введения в состав СОЖ натриевых мыл жирных кислот растительных масел и этиленгликоля, хорошие низкотемпературные свойства, т.к. температура замерзания -40°С, не содержит отравляющих веществ при термическом воздействии во время обработки металлов резанием, не вызывает коррозии деталей и оборудования. Жидкость устойчива к микробиологическому поражению и не вызывает заболеваний кожных покровов и верхних дыхательных путей. Используя метод охлаждения и смазывания зоны резания распыленной жидкостью, которая, попадая на поверхность контакта не в обычном состоянии, а в виде паров и отдельных частиц — молекул, радикалов, входящих в состав СОЖ, усиливает моющее действие благодаря улучшению смачиваемости твердой поверхности за счет действия ПАВ (натриевых мыл жирных кислот), а также интенсифицирование смазочного действия. Применение предлагаемой СОЖ обеспечивает шероховатость поверхности соответствующему 7-9 классу чистоты и стойкость инструмента на достаточно высоком уровне.
Фиг.1 — графическое изображение матрицы проведения эксперимента.
Фиг.2 — объемный график зависимости шероховатости поверхности от состава смазочно-охлаждающей жидкости.
Фиг.3 — линии торов зависимости шероховатости обрабатываемой поверхности от состава смазочно-охлаждающей жидкости.
Экспериментальные исследования осуществляли на многофункциональном модуле типа «MAZAK». СОЖ подавали под давлением 2-3 МПа через сопло диаметром 0,2-0,5 мм. В качестве обрабатываемого материала использовали, стали 40Х13М и 45. Применяли резцы со сменными многогранными пластинками из твердого сплава Т14К8, Т14К8Al 2 O 3 , CoroMill-290. Режимы резания в диапазоне: скорости резания 250 м/мин для всех заготовок; подача 0,32 мм/об, глубина резания 2,7 мм.
Для проведения сравнительных испытаний были приготовлены опытные составы СОЖ, которые представлены в таблице 4.
Составы СОЖ готовят смешиванием компонентов в дистиллированной воде до однородного состояния.
Полученный раствор проверяют на pH, который не должен превышать 10.
Осуществлены испытания по оценке стабильности жидкости — отсутствие отстаивания, отсутствие выделения масла в течение 48 часов.
Для получения оптимального состава смазочно-охлаждающей жидкости нами применялся метод планирования эксперимента, в частности метод симплексных решеток.
При изучении свойств смеси, зависящих только от соотношений компонентов, факторное пространство представляет собой правильный (q-1)-мерный симплекс.
Для систем выполняется соотношение
где х i 0 — концентрация компонента; q — количество компонентов.
При q=3 правильный симплекс — равносторонний треугольник. Каждая точка треугольника отвечает одному отдельному составу тройной системы, и наоборот, каждый состав представляется одной определенной точкой. Вершины треугольника соответствуют чистым веществам, стороны — двойным системам.
При планировании эксперимента для решения задач на диаграммах состав-свойство предполагается, что изучаемое свойство является непрерывной функцией аргументов и может быть с достаточной точностью представлено полиномом. Использование методов планирования эксперимента позволяет значительно сократить объем эксперимента при изучении многокомпонентных систем, отпадает необходимость в пространственном представлении сложных поверхностей, так как свойства можно определять из уравнений. При этом сохраняется возможность графической интерпретации результатов.
В настоящее время наибольшее применение получили симплекс-решетчатые планы Шеффе, с помощью которых и была построена матрица планирования экспериментов в данной работе (для полинома третьего порядка). Эти планы обеспечивают равномерный разброс экспериментальных точек по (q-1)-мерному симплексу (Фиг.1):
Выбор сочетания компонентного состава СОЖ, обоснование количества дозировок компонентов, проводили с использованием математического планирования эксперимента по ортогональным латинским прямоугольникам на симплексе.
Варьированию по трем уровням подвергали основные компоненты состава СОЖ: Эмульсол на основе нефтяных масел (Укринол-1М); натриевое мыло жирных кислот растительного масла и этиленгликоль.
Уровни варьирования основных факторов эксперимента приведены в таблице 1.
| Таблица 1 Уровни варьирования компонентов | |||||
| Обозначение | Исследуемые факторы | Уровни факторов | |||
| 0 | 1/3 | 2/3 | 1 | ||
| Z 1 , % | Эмульсол на основе нефтяных масел (Укринол- 1М) | 3,0 | 5,3 | 7,7 | 10,0 |
| Z 2 , % | Натриевое мыло жирных кислот растительного масла | 0,3 | 1,0 | 1,7 | 2,5 |
| Z 3 , % | Этиленгликоль | 1,0 | 1,7 | 2,3 | 3,0 |
План эксперимента на основе матрицы трехфакторного эксперимента на трех уровнях включает 11 опытов. Матрица эксперимента представлена в таблице 2.
| Таблица 2 Матрица проведения эксперимента и результаты функций отклика | |||||||
| № опыта | Матрица планирования в кодированных значениях | Матрица планирования в натуральных значениях, % | Функция отклика | ||||
| X 1 | Х 2 | Х 3 | Z 1 | Z 2 | Z 3 | R a , мкм | |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 3,0 | 0,3 | 1,0 | 1,98 |
| 2 | 1 | 0 | 0 | 10,0 | 0,3 | 1,0 | 1,48 |
| 3 | 0 | 1 | 0 | 3,0 | 2,5 | 1,0 | 1,32 |
| 4 | 0 | 0 | 1 | 3,0 | 0,3 | 3,0 | 1,64 |
| 5 | 1/3 | 2/3 | 0 | 5,3 | 1,0 | 1,0 | 0,82 |
| 6 | 1/3 | 0 | 2/3 | 5,3 | 1,0 | 2,3 | 1,50 |
| 7 | 2/3 | 1/3 | 0 | 7,7 | 1,7 | 1,0 | 0,71 |
| 8 | 2/3 | 0 | 1/3 | 7,7 | 1,7 | 1,7 | 1,59 |
| 9 | 0 | 1/3 | 2/3 | 3,0 | 0,3 | 2,3 | 1,24 |
| 10 | 0 | 2/3 | 1/3 | 3,0 | 0,3 | 1,7 | 0,89 |
| 11 | 1/3 | 1/3 | 1/3 | 5,3 | 1,0 | 1,7 | 0,32 |
R a , мкм=1,4771·Х 1 +1,3086·Х 2 +1,6543·Х 3 -2,8254·Х 1 ·Х 2 -0,0932·Х 1 ·Х 3 -1,8739·Х 2 ·Х 3 -16,9425·X 1 ·X 2 ·X 3
Графическое решение полученной функции представлено на Фиг.2 и Фиг.3. Оптимальные значения состава предлагаемой СОЖ представлены в таблице 3.
| Таблица 3 Оптимальные значения функции отклика и соответствующие значения факторов | |||||||
| Уровни | Функция отклика шероховатость поверхности, Ra, мкм | Факторы в кодированных значениях | Факторы в натуральных значениях | ||||
| X 1 | Х 2 | Х 3 | Z 1 , % | Z 2 , % | Z 3 , % | ||
| max | 0,45 | 0,30 | 0,50 | 0,30 | 5,1 | 1,40 | 1,6 |
| min | 0,30 | 0,20 | 0,30 | 0,20 | 4,4 | 0,96 | 1,4 |
Были одновременно исследованы образцы смазочно-охлаждающих жидкостей предлагаемой и соответствующей по составу прототипу на шероховатость обрабатываемой поверхности, результаты приведены в таблице 4.
| Таблица 4 Концентрация компонентов смазочно-охлаждающих жидкостей и шероховатость обрабатываемой поверхности | |||||
| Составы СОЖ | Компоненты, мас.% | Шероховатость обработанной поверхности R a , мкм | |||
| Эмульсол Укринол-1М | Натриевое мыло | Этиленгликоль | Вода | ||
| 1 | 3,0 | 0,3 | 1,0 | 95,7 | 0,32 |
| 2 | 6,0 | 1,0 | 1,8 | 91,2 | 0,32 |
| 3 | 7,7 | 1,7 | 2,3 | 88,3 | 0,32 |
| 4 | 10,0 | 2,5 | 3,0 | 84,5 | 0,32 |
| Прототип | |||||
| Эмульсол Укринол | Трихлоруксусная кислота | Триэтаноламин | Вода | ||
| 1 | 2,0 | 0,1 | 0,2 | 97,7 | 3,2 |
Таким образом, предлагаемый состав СОЖ позволяет снизить шероховатость обработанной поверхности в 10 раз.
Для сравнительных испытаний влияния скорости резания на шероховатость обрабатываемой поверхности были проведены исследования предлагаемой СОЖ и прототипа на многофункциональном модуле типа «MAZAK». В качестве обрабатываемого материала использовали стали 40Х и 45. Применяли резцы со сменными многогранными пластинками из твердого сплава Т14К8, Т14К8Аl 2 O 3 , CoroMill-290. Режимы резания в диапазоне скорости резания от 150 до 250 м/мин для всех заготовок. Результаты влияния состава СОЖ и скорости резания на шероховатость обработанной поверхности приведены в таблице 5.
| Таблица 5 Влияние состава СОЖ и скорости резания на шероховатость обработанной поверхности | ||||||
| Сталь | Состав СОЖ | Материал инструмента | Результаты при исследовании предлагаемой СОЖ | Результаты при исследовании известной СОЖ | ||
| V, м/мин | R a , мкм | V, м/мин | R a , мкм | |||
| 40X | 1 | CoroMill-290 | 150 | 0,32 | ||
| 2 | 200 | 0,32 | ||||
| 4 | 250 | 0,32 | ||||
| 1 | 150 | 3,2 | ||||
| 45 | 1 | Т14К8 | 150 | 1,25 | ||
| 2 | 200 | 0,63 | ||||
| 4 | 250 | 0,63 | ||||
| 1 | 150 | 3,2 | ||||
| 45 | 1 | Т14К8Аl 2 O 3 | 150 | 0,63 | ||
| 2 | 200 | 0,63 | ||||
| 4 | 250 | 0,32 | ||||
| 1 | 150 | 2,5 | ||||
Таким образом, предлагаемый состав СОЖ позволяет снизить шероховатость обработанной поверхности в 3,9-7,8 раза, увеличить производительность обработки резанием до 15 раз, сохранить биостойкость и стабильность на высоком уровне, улучшить санитарно-гигиенические условия труда.
Официальная публикация
патента РФ № 2346979
patent-2346979.pdf