Universitatea din PitetiFacultatea de Mecanic i TehnologieDepartamentul Fabricaie i Management IndustrialMaster IMFP

TEMA 2Prelucrarea datelor rezultate la msurarea unei mrimidependent liniar de trei variabile

Autor:VaSILE Cristian

PitetiAnul universitar2012-2013CUPRINS

INTRODUCERE..............................................................................................................................2

1. Studiu bibliografic : Aspecte teoretice privind procesul de achiere la strunjire ;msurarea forelor de achiere ; oelul OLC 45 ...........................................................................31.1 Procesul de achiere .....................................................................................................................31.2 Forele de achiere; msurarea acestora........................................................................................4

2. Modelarea procesului de achiere...............................................................................................42.1 Ecuaia forei de achiere..............................................................................................................4

3. Planificarea experienelor............................................................................................................53.1 Parametrii de intrare......................................................................................................................53.2 Domeniile de variaie i valorile parametrilor de intrare..............................................................53.3 Planul de experiene......................................................................................................................6

4. Metodele i mijloacele utilizate la determinrile experimentale..............................................64.1 Mijloace utilizate..........................................................................................................................64.2 Modul de lucru: reglaje, msurri, verificri................................................................................7

5. Prelucrarea datelor experimentale (de msurare).....................................................................75.1 Ecuaia forei n variabil normat................................................................................................75.2 Ecuaia forei n variabil natural................................................................................................95.3 Calculul dispersiei.......................................................................................................................105.4 Calculul adecvanei.....................................................................................................................105.5 Calculul cmpului.......................................................................................................................11

6. Concluzii......................................................................................................................................12

Bibliografie......................................................................................................................................13

INTRODUCERE

n lucrarea de fa ne propunem s determinm ecuaia pentru determinarea forei de achiere.Lucrarea prezint modul de prelucrare a datelor obinute la msurarea unei mrimi n dependena liniar de trei variabile. n cadrul lucrrii se va determina dependena forei principale de achiere la strunjire Fz, de adncimea de achiere t, de avansul de achiere s i de viteza v, utiliznd un plan factorial de tipul 23-1.

Aspecte teoretice privind procesul de achiere la strunjire ;msurarea forelor de achiere ; oelul OLC 45

1.1 Procesul de achiere

Micrile n procesul de generare prin achiere sunt micri relative ntre piesa deprelucrat i partea achietoare a sculei.Aceste micri sunt necesare att generrii suprafeelorct i realizrii procesului de achiere.De la caz la caz, unele dintre aceste micri iau parte direct la procesul de generareprin achiere, iar altele au numai roluri auxiliare, cum ar fi : micarea pinolei, ppuii mobilepentru prinderea piesei ntre vrfuri, micarea bacurilor pentru fixarea piesei n universal, micrile sniilor pentru reglarea sculelor naintea fiecrei faze sau treceri de lucru etc.Micrile din prima categorie sunt micri de generare, iar cele din a doua micri auxiliare.Dintre toate micrile de generare care se produc simultan n cadrul unui proces oarecare de achiere, una dintre acestea se distinge ca micare principal, iar celelalte sunt considerate micri complementare sau de avans. Rezultanta tuturor este micarea efectiv de achiere.n cazul general, o suprafa real se genereaz prin achiere, dac cele dou curbe G i D ale suprafeei teoretice corespunzatoare ei, sunt generate cinematic simultan, adic realizate prin generare cinematic. n acest scop elementul generator GE, materializat prin tiul sculei aschietoare, fig.1.1.a., trebuie s se deplaseze simultan n lungul directoarei teoretice D,prin micarea de generare asuprafeei, cu viteza vd , i nlungul generatoarei teoretice G ,prin micarea cu viteza vg ,aceasta din urm fiind micareade avans de vitez vs.

1

Figura 1.1. Schema de principiu de aschiere.Cele dou micri efectuate simultan de elementul generator se compun n spaiu, obinndu-se o micare relativ rezultant, ntre elementul generator, ce aparine sculei achietoare, i suprafaa real ( prelucrat ), ce se genereaza pe piesa n cauz. Aceast micare relativ n urma creia se ndeprteaz adaosul de prelucrare sub form de achii, se numete micare efectiv de achiere, avnd ca traiectorie, o rezultant atraiectoriilor generate prin cele dou micri ce se compun, adic traiectoria directoare D i respectiv traiectoria generatoare G, denumit traiectoria micrii efective de achiere.

1.2. Forele de achiere

Fora de achiere are o mrime i direcie de aciune ce depind de: calitatea materialuluiprelucrat, mrimea elementelor regimului de achiere, parametrii geometrici ai sculeiachietoare, lichidele de rcire-ungere.

Fora de achiere, din considerente de ordin practic, se consider prin componentele ei:- pe direcia micrii principale, Fz:- pe direcia micrii de avans, Fx;- radial fa de semifabricat, Fy

Figura 2.1. Schema forelor de aschiere.

2. Modelarea procesului de achiere

2.1 Ecuatia fortei de aschiere

Pentru a putea determina acuaia de dependen a forei tangeniale T de cei trei parametrii, este necesar adoptarea unui model matematic.n general, se pot adopta modele matematice analitice, analitico-empirice, empirice.n tehnologie, datorit complexitii proceselor ce apar, dar i a simplitii abordrii unor cercetri, se folosesc de regul, modele empirice i numai n cazuri particulare cele analitico-empirice.n cazul de fa se va utiliza modelul empiric n care se poate considera procesul ca o cutie neagr.Se consider c asupra acesteia acioneaz o serie de factori de intrare, n cazul de fa avansul, adncimea de achiere i viteza de achiere, iar la ieire rezult marimile de ieire, n cazul de fa fiind ecuaia forei de achiere.Asupra cutiei neagre acioneaz i alte mrimi ce pot deforma rezultatele.Ecuaia forei de aschiere poate fi exprimat sub forma :

Aceast ecuaie reprezint modelul matematic al procesului de achiere i are avantajul c se poate liniariza prin logaritmare. Aplicand logaritmarea obinem:

n urma unor substituiri vom obine:

Y = A0 + A1 X1 + A2 X2 + A3 X3 .

3. Planificarea experienelor

3.1 Parametrii de intrare

Parametri de intrare ai procesului de achiere n vederea stabilirii forei de achiere sunt:-adncimea de achiere, t;-avansul de achiere, s;-viteza de achiere, v.

Parametrul de ieire ce urmeaz a fi urmrit este fora de achiere, F.

Valorile parametrilor de intrare i de ieire obinui n urma msuratorilor se prezinta n tabelul de mai jos.

Tabelul 4.1.Nr. exp.s [rot/min]t [mm]v [mm/min]I gol [A]I sarcin [A]

10.10.7582.57.78.9

20.40.7558.287.628.1

30.13.058.287.67.9

40.43.082.57.838.55

50.21.569.27.328.1

60.21.569.27.48.15

70.21.569.27.288.2

3. 2. Domeniile de variaie ale parametrilor de intrare

Parametrii de intrare variaz ntre urmtoarele limite:Avansul variaz de la 0,1 la 0,4 mm/rot;Adncimea de achiere variaz ntre 0,75 i 3 mm;Vitaza de achiere variaz de la 58,28 la 82,5 mm/min.

3.3 Planul de experiene

S-au realizat experimentri utiliznd un plan factorial de tipul 23-1.

4. Metodele i mijloacele utilizate la determinrile experimentale4.1 Mijloace utilizateAvansul s, adncimea de achiere t i viteza de achiere v sunt variabile independente i vor avea valori impuse pe dou nivele. Fora principal de achiere la strunjire Fz este variabila dependent.Fora principal de achiere la strunjire se determin indirect, msurnd intensitatea curentului electric de acionare a motorului mainiiunelte la mersul n gol al mainii, Igol i intensitatea curentului electric n sarcin, Isarcin.Puterea la mersul n gol al mainii unelte Pgol i puterea n sarcin Psarcin dezvoltat de motorul electric al mainii unelte sunt date de relaiile:U [KW] U [KW]unde: U este tensiunea la reea (U = 380 V); , factor de putere (= 0.88).Puterea consumat la achiere se calculeaz cu relaia:=- [KW]ntre fora de achiere principal Fz i puterea de achiere se poate scrie relaia:= [daN]unde: - randamentul mainii-unelte ( = 0.8). v- viteza de achiere, [m/min].Viteza de achiere se determin cu relaia: [m/min].unde: D- diametrul piesei de strunjit, [mm]; (35 mm). n- turaia piesei, [rot/min].

4.2 Modul de lucru: reglaje, msurri, verificriPentru realizarea experienei i obinerea datelor de prelucrat s-a folosit un strung SN 650, pe care s-a prelucrat o pies cilindric din OLC45, cu diametrul de 35mm.Pentrru diferite valori ale parametrilor de intrare, se msoar intensitatea curentului electric de acionare a motorului mainii att la mers n gol ct i n sarcin. Intensitatea curentului electric se va masura utiliznd un clete ampermetru tip M9, clasa de precizie 2,5 n curent alternativ.Scula utilizat este un cuit STAS 6377-80 armat cu placue din carburi metalice P30.Rezultatul obinut se noteaz n tabelul 4. Se regleaz i adncimea de achiere i se achiaz cteva secunde, timp n care se citete intensitatea curentului electric n sarcin (Isarcin), iar citirea se noteaz n tabelul 4.Se repet experiena 1 nc o dat. La repetare se citesc valorile curentului la mers n gol, se refac reglajele pentru adncime i se citesc valorile intensitilor la mersul n sarcin.Tabelul 4. Valori obinute prin msurare i calcul.Nr expstvI golI sarcinP golP sarcinPaFz

10.10.7582.57.78.94.4598235.154860.69503740.43854

20.40.7558.287.628.14.4134874.6915020.27801522.89759

30.13.058.287.67.94.4019034.5756630.17375914.311

40.43.082.57.838.554.5351194.9521410.41702224.26312

50.21.569.27.328.14.2397284.6915020.45177431.33694

60.21.569.27.48.154.2860644.7204620.43439830.13168

70.21.569.27.288.24.216564.7494220.53286236.96152

5. Prelucrarea datelor experimentale (de msurare)

5.1 Ecuaia forei n variabil normat

Pentru a determina ecuaia forei n variabil normat se calculeaz:

Y= =1,484

- dispersia eantionului;== =0,008503- verificarea valorilor aberante;

i

=0,88

=1.08

Tab. 2.3 h=1.42 => < h i < h => Valorile nu sunt aberante.

Ecuaia forei de achiere este urmtoarea:

Aceast dependen poate fi liniarizat prin logaritmare: lg Fz = lg a + b lg s + c lg t + d lg v.Fcnd substituirile:lg(Fz) = Y; lg(a)= ; b=; lg(s)= X1; c=; lg(t)= X2, d=; lg(v)= X3, se obine ecuaia liniar:Y=+X1+X2+X3Tabelul 5.Valori logaritmate.Nr explog s=X1log t=X2log v=X3log Fz= Y

1-1-0.124941.9164541.606795

2-0.39794001-0.124941.765521.35979

3-10.4771211.765521.15567

4-0.397940010.4771211.9164541.384947

5-0.698970.1760911.8401061.496057

6-0.698970.1760911.8401061.479023

7-0.698970.1760911.8401061.56775

Ecuaia n form normat este urmtoarea:Y=+Z1+Z2+Z3Pentru a calcula ecuaia normat se determin variabilele Z1, Z2 i Z3 cu urmtoarea formul:Rezultatele obinute prin calcul se trec n tabelul 6. Tab.6 Determinarea varianbilelorNr.expZ1Z2Z3y=log Fas

1-1-111.606795

21-1-11.35979

3-11-11.15567

41111.384947

50001.496057

60001.479023

70001.56775

Tab.7 sum yiz1isumyiz2isum yiz3isum z1i^2sum z2i^2sum z3i^2

-1.6068-0.200753.07934910.015609693.672796

-0.54111-0.169892.4007360.1583560.015609693.117059

-1.155670.5513952.04035810.227644693.117059

-0.551130.6607872.6541870.1583560.227644693.672796

-1.04570.2634422.7529030.4885590.031008133.38599

-1.033790.2604432.721560.4885590.031008133.38599

-1.095810.2760672.8848260.4885590.031008133.38599

suma-7.030011.64149318.533923.782390.5795331523.73768

Yi= 1.606795+1.35979+1.15567+1.384947+1.496057+1.479023+1.5677Yi= 10.05003= => = => = 1.435719= => = = -1.85862

= => = = 2.832441

= => = = 0.78078

Ecuaia n variabil normat este:Y=1.435719 + 1.85862*Z1+2.832441*Z2+0.78078*Z3

5.2 Ecuaia forei n variabil natural

Ecuaia n form natural este urmtoarea:

Y=+X1+X2+X3

=>

Y=

-6.174199.40916510.34596

1.435719 + 6.17419 9.409165 10.34596

-23.5835Ecuaia n variabil natural:

Y= -23.5835 - 6.17419*X1+9.409165*X2+10.34596*X3

5.3 Calculul dispersiei

Calculul dispersiei eantionului se determin cu relaia:

=

=

= 0.0085

5.4 Calculul adecvanei

Prin testul de adecvan se stabilete dac ecuaia aleas pentru a reprezenta datele experimentale este adecvat precum i msura acestei adecvane. Se poate testa adecvana ecuaiei pentru a reprezenta datele experimentale folosind testul F (Fisher). Pentru a aplica acest test se calculeaz:unde: - reprezint dispersia adoptat ca medie a valorilor n cele m puncte; - dispersia adecvanei.

= +++

= 1.468 +0.129*(-1)+ 0.005*(-1) +(-0.066)*1 => =1.266

= 1.468 +0.129*1+ 0.005*(-1) +(-0.066)*(-1) => =1.658

= 1.468 +0.129*(-1)+ 0.005*1 +(-0.066)*(-1) => = 1.411

= 1.468 +0.129*1+ 0.005*1 +(-0.066)*1 => =1.536

= 1.468=

= 0.00038

F= => F= => F= 0.044Tab 2.8 Ft= 4.35; F= 0.044 < Ft=4.35 rezult ecuaia este adecvat.5.5 Calculul cmpului

Semnificaia coeficienilor dreptei: = + = 0.00038+0.0085=0.00888

= = => = 0.0012

= = => = 0.00222

= = => = 0.00222

= = => = 0.00222

Din tabelul 2.5 se alege t= 2.447.

= t = 2.447 => = 0.0847 < coeficient semnificativ. = 2.447 => = 0.1152 < coeficient semnificativ. = 2.447 => = 0.1152 > coeficient nesemnificativ. = 2.447 => = 0.1152 > coeficient nesemnificativ.

Determinarea parametrilor de cmp ai dependenei

Abaterile medii ptratice reprezint parametrul de cmp pentru fiecare coeficient. Astfel se poate scrie:+ + +

Din tabelul 2.7 se alege = 4.01 rezult ecuaia:

Y = 1.4680.1389+ (0.12910.1889)+ (0.0050.1889)+ (-0.0660.1889)

CONCLUZII

Pentru determinarea forei de achiere la prelucrarea oelului OLC45 n funcie de parametrii regimului de achiere, dependena va fi de 3 variabile, reprezentate de avans, adancimea de achiere i viteza de achiere. Fora principal de achiere la strunjire se determin indirect, msurnd intensitatea curentului electric de acionare a mainii-unelte, i astfel n urma masuratorilor i a calculelor s-a obinut o ecuaie de forma :

Bibliografie

1I. Ungureanu, Bazele cercetrii, EUP 2002; 2Note de curs, Iordache Monica.,Tehnici de Cercetare;3 Note de laborator , Iordache Monica., Tehnici de Cercetare;4Note de curs, Ungureanu I., Prelucrarea datelor de masurare;