ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. Для оценки текущего состояния технологической системы (ТС) при шлифовании предпочтительно использовать косвенные критерии. Такие подходы в отличие от прямых методов измерения, могут осуществляться без прерывания производственного процесса. Основными параметрами, используемыми при косвенной оценке состояния режущего инструмента, являются состояния (до и после обработки) заготовки, тепловые и электрические характеристики зоны резания, виброакустические колебания процесса, силовые измерения. Работа посвящена исследованию акустических параметров шлифования как достаточно информативной и наименее ресурсозатратной характеристики. Актуальность разработки методов оценки состояния ТС на основе звуковых и топографических характеристик имеет множество аспектов, главными из которых являются применимость при управлении шлифованием, прогнозирование состояния режущего инструмента и планирование операций технологического процесса. Цель работы состоит в разработке математической модели зависимости виброакустических параметров процесса круглого наружного врезного шлифования от величины макронеровностей шлифованного образца. Разработка такой модели является необходимым этапом при проектировании методики прогнозирования состояния инструмента. Соответственно предметом работы является одновременно два параметра – уровень звука, возникающий в процессе шлифования, и отклонения формы поверхности шлифованных образов от цилиндричности. Методами исследования, применяемыми для достижения обозначенной цели, служат эксперимент по изучению звуковых явлений, сопровождающих круглое наружное врезное шлифование; измерение макронеровностей поверхности образцов, подвергнутых обработке, с применением координатно-измерительной машины; корреляционно–регрессионный анализ для получения математических зависимостей. Результаты и обсуждение. Получены две частные множественные линейные регрессионные модели, описывающие влияние скорости врезной подачи и времени работы шлифовального круга на уровень звука при шлифовании и на отклонения от цилиндричности обработанных образцов. На их основе разработана общая модель, устанавливающая взаимосвязь между звуковой характеристикой и показателем макронеровности обработанной поверхности. Показано, что звуковые характеристики (например уровень звука) могут быть использованы в качестве косвенного показателя текущего состояния ТС, позволяющего дать оценку уровню вибраций и соответственно прогнозировать качество продукции.

1. Evolution of surface roughness in grinding and its relationship with the dressing parameters and the radial wear / P. Puerto, R. Fernández, J. Madariaga, J. Arana, I. Gallego // Procedia Engineering. – 2013. – Vol. 63. – P. 174–182. – DOI: 10.1016/j.proeng.2013.08.181.

2. A unified approach towards performance monitoring and condition-based maintenance in grinding machines / Muhammad Ahmer, Par Marklund, Martin Gustafsson, Kim Berglund // Procedia CIRP. – 2020. – Vol. 93. – P. 1388–1393. – DOI: 10.1016/j.procir.2020.04.094.

3. Taewan Lee E., Fan Z., Sencer B. Real-time grinding wheel condition monitoring using linear imaging // Procedia Manufacturing. – 2020. – Vol. 49. – P. 139–143. – DOI: 10.1016/j.promfg.2020.07.009.

4. Игнатьев А.А., Коновалов В.В., Козлов Д.В. Определение периодичности правки шлифовального круга по виброакустическим колебаниям // Вестник Саратовского государственного технического. – 2014. – № 1 (74). – С. 71–74.

5. Захезин А.М., Малышева Т.В. Определение износа шлифовального круга по параметрам вибрации станка // Вестник ЮУрГУ. Машиностроение. – 2007. – № 11. – С. 48–53.

6. In-process characterization of surface finish in cylindrical grinding process using vibration and power signals / S. Mahata, P. Shakya, N.R. Babu, P.K. Prakasam // Procedia CIRP. – 2020. – Vol. 88. – P. 335–340. – DOI: 10.1016/j.procir.2020.05.058.

7. A novel approach to roundness generation analysis in centerless through-feed grinding in consider of decisive parameters of grinding gap by use of 3D kinematic simulation / M.H. Otaghvar, B. Hahn, H. Werner, H. Omiditabrizi, D. Bahre // Procedia CIRP. – 2018. – Vol. 77. – P. 247–250. – DOI: 10.1016/j.procir.2018.09.007.

8. Optimization of centerless through-feed grinding using 3D kinematic simulation / M.H. Otaghvar, B. Hahn, H. Werner, H. Omiditabrizi, D. Bahre // Procedia CIRP. – 2019. – Vol. 79. – P. 308–312. – DOI: 10.1016/j.procir.2019.02.072.

9. Abrasion monitoring and automatic chatter detection in cylindrical plunge grinding / M. Ahrens, R. Fischer, M. Dagen, B. Denkena, T. Ortmaier // Procedia CIRP. – 2013. – Vol. 8. – P. 374–378. – DOI: 10.1016/j.procir.2013.06.119.

10. Viitala R. Minimizing the bearing inner ring roundness error with installation shaft 3D grinding to reduce rotor subcritical response // CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. – 2020. – Vol. 30. – P. 140–148. – DOI: 10.1016/j.cirpj.2020.05.002.

11. An active damping method for chatter vibration in plunge grinding using electromagnetic actuators / M. Ahrens, M. Dagen, B. Denkena, T. Ortmaier // Procedia CIRP. – 2016. – Vol. 46. – P. 197–200. – DOI: 10.1016/j.procir.2016.03.200.

12. Estimation of dynamic grinding wheel wear in plunge grinding / M. Ahrens, J. Damm, M. Dagen, B. Denkena, T. Ortmaier // Procedia CIRP. – 2017. – Vol. 58. – P. 422–427. – DOI: 10.1016/j.procir.2017.03.247.

13. Dyakonov A.A., Ardashev D.V. Prediction of blunting area of abrasive grains on a grinding wheel // Journal of Manufacturing Science and Engineering. – 2017. – Vol. 139 (12). – Art. 121004.

14. Гурьянихин В.Ф., Аринин Д.В. Влияние режимов шлифования на интенсивность акустического сигнала и показатели процесса круглого наружного врезного шлифования // Вестник Ульяновского государственного технического университета. – 2000. – № 4. – С. 79–83.

15. Гурьянихин В.Ф., Агафонов В.В., Панков А.А. Управление процессом круглого наружного врезного шлифования с использованием акустического сигнала // СТИН. – 2009. – № 2. – С. 35–40.

16. Лурье Г.Б. Шлифование металлов. – М.: Машиностроение, 1969. – 172 с.

17. Лурье Г.Б. Вибрации при шлифовании // Станки и инструмент. – 1959. – № 1. – С. 15–17.

18. Лурье Г.Б. Автоколебания при шлифовании // Абразивы. – М.: ЦБТИ, 1961. – Вып. 27. – С. 78–83.

19. Лоповок Т.С. Волнистость поверхности и ее измерение. – М.: Изд-во стандартов, 1973. – 184 с.

20. Raja J., Muralikrishnan B., Fu S. Recent advances in separation of roughness, waviness and form // Precision Engineering. – 2002. – Vol. 26, iss. 2. – P. 222–235. – DOI: 10.1016/S0141-6359(02)00103-4.

21. Молотников В.Я. Техническая механика: учебное пособие. – СПб.: Лань, 2017. – 476 с.

22. Режимы резания на работы, выполняемые на шлифовальных и доводочных станках с ручным управлением и полуавтоматах: справочник / Д.В. Ардашев, Д.Е. Анельчик, Г.И. Буторин, А.А. Дьяконов. – Челябинск: Атоксо, 2007. – 384 с.