Frontier Materials & TechnologiesFrontier Materials & TechnologiesFrontier Materials & Technologies2782-40392782-6074Togliatti State University494ArticlesСтатьиSELECTION OF ABRASIVE WHEELS ACCORDING TO THE GRINDING BURNS OF HARDENED PARTS USING DIGITAL TECHNOLOGIESВЫБОР АБРАЗИВНЫХ КРУГОВ ПО ПРИЖОГАМ ЗАКАЛЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙSolerYakov IosifovichСолерЯков Иосифович
Russian Federation

candidate of technical sciences, assistant professor of the Department «Mechanical Engineering Technology»

кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология машиностроения»

solera@istu.irk.ruKazimirovDenis YurievichКазимировДенис Юрьевич
Russian Federation

candidate of technical sciences, assistant professor of the Department «Mechanical Engineering Technology»

кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология машиностроения»

solera@istu.irk.ruNguyenVan LeНгуенВан Ле
Russian Federation

postgraduate student of the Department «Mechanical Engineering Technology»

аспирант кафедры «Технология машиностроения»

solera@istu.irk.ruIrkutsk National Research Technical University, IrkutskИркутский национальный исследовательский технический университет, Иркутск300620152-21761841107202211072022https://vektornaukitech.ru/jour/article/view/494

The authors developed the procedure of quantitative assessment of grinding burns on the base of digital technologies. This procedure includes three steps: macrophotography of original surface in the reflected light rays; its digitization using Adobe Photoshop CS6 13.1.2 software and its conversion in the form of raster images of different colours. The advantages of this method are: low labor input, environmental safety and the possibility of wide use for any scientific purpose and in any industrial conditions. It was tested within the pendulum grinding of flat parts made of 30ChGSA hardened steel (σUST=1080 MPa, δE=10%). The parts were ground by different against grains, hardness and porosity wheels: 25AF46K10V5-PО3, 25AF46L10V5-КF35, (92A, 25A)F46L6V24, 25AF46M12V5-PО3, EKE46K3V.

To prove the reliability of this innovative technology of grinding burns assessment, the authors carried out the study of parts microhardness. Taking into account the stochastic nature of grinding, to process the observation results on both grinding output parameters, the authors used the statistical methods which are divided into parametric and nonparametric (in particular, the rank methods). Statistical methods are. The advantages of these methods are the possibility of taking statistical decisions with the given reliability, as well as the assessment of cutting wheels ability not only according to the position measures (averages, medians), but also according to the measures of dispersion: deviations standards, ranges and quartile latitudes. The measure of one-dimension latitudes dispersion is more important while grinding essential parts on pre-set machines to reduce the probability of rejected parts. The study showed that in the conditions of homoscedasticity and normality of distributions violations, it is necessary to use the non-parametric method, wherein the medians and quartile latitudes are used as one-dimensional frequency distributions. The authors revealed the correlation between the position measures for burn density and microhardness while grinding by abrasive wheels using the mode: vc=35 m/s, slo=7 m/min, str=1 mm/double pass, t=0,015 mm, z=0,15 mm, when the increase of burns is accompanied by the reduction of 30ChGSA parts microhardness. The best results according to the position measures were shown by 25AF46K10V5-PО3 wheel, and according to the grinding accuracy - 25AF46L10V5-КF35 wheel.

Разработана методика количественной оценки прижогов на базе цифровых технологий, которая включает три этапа: макросъемку исходной поверхности в отраженных лучах света; ее оцифровку в программе Adobe Photoshop CS6 13.1.2 и конвертирование в виде растровых изображений различных оттенков. Ее положительными качествами являются: низкая трудоемкость, экологическая безопасность, возможность широкого использования в любых научных целях и производственных условиях. Она апробирована в условиях маятникового шлифования плоских деталей из закаленной стали 30ХГСА (σв=1080 МПа, δ=10 %). Шлифование вели различными кругами по зернам, твердости и пористости: 25AF46K10V5-ПО3, 25AF46L10V5-КФ35, (92A, 25A)F46L6V24, 25AF46M12V5-ПО3, EKE46K3V.

Для подтверждения надежности предложенной инновационной технологии оценки прижогов параллельно проведено исследование микротвердости деталей. Учитывая стохастическую природу шлифования, для обработки наблюдений по обоим выходным параметрам шлифования привлечены статистические методы, которые разделяются на параметрические и непараметрические (в частности, ранговые). Их достоинствами является возможность принятия статистических решений с заданной надежностью, а также оценка режущих способностей кругов не только по мерам положения (средним, медианам), но и рассеяния: стандартам отклонений, размахам и квартильным широтам. Вторая характеристика одномерного распределения частот наиболее важна при шлифовании ответственных деталей на настроенных станках с целью снижения вероятности брака. Показано, что в условиях нарушений гомоскедастичности и нормальности распределений следует воспользоваться непараметрическим методом, в котором в качестве одномерных распределений частот используются медианы и квартильные широты. Выявлена корреляционная связь между мерами положения для плотности прижогов и микротвердости при шлифовании абразивными кругами на режиме: vк=35 м/c, sпр=7 м/мин, sп=1 мм/дв.ход, t=0,015 мм, z=0,15 мм, при которой увеличение прижогов сопровождается снижением микротвердости деталей 30ХГСА. Наилучшие результаты по мерам положения занял круг 25AF46K10V5-ПО3. По прецизионности шлифования наибольшую стабильность показал круг 25AF46L10V5-КФ35.

grindingburnsmicrohardnessstatisticsaveragemedianprocess precisiondigital technologiesшлифованиеприжогимикротвердостьстатистикасреднеемедианапрецизионность процессацифровые технологииElyanov V.D., Kulikov V.N. Prizhogi pri shlifovanii [Burns while grinding]. Moscow, NIIMASh publ., 1974, 63 p.Эльянов В.Д., Куликов В.Н. Прижоги при шлифовании. М.: НИИМАШ, 1974. 63 с.Suslov A.G., ed. Inzheneriya poverkhnosti detaley [Parts surface engineering]. Moscow, Mashinostroenie publ., 2008, 320 p.Инженерия поверхности деталей / под ред. А.Г. Суслова. М.: Машино-строение, 2008. 320 с.Rudometov Yu.I. Application of abrasive tools saturated with the impregnator suspension. STIN, 2012, no. 11, pp. 34–37.Рудометов Ю.И. Применение абразивных инструментов, пропитанных суспензиями импрегнаторов // СТИН. 2012. № 11. С. 34–37.Maslov E.N. Teoriya shlifovaniya materialov [Theory of materials grinding]. Moscow, Mashinostroenie publ., 1974, 320 p.Маслов Е.Н. Теория шлифования материалов. М.: Машиностроение, 1974. 320 с.Lebedev V.G., Klimenko N.N., Al-Adjelat S.A. Mechanism of formanion of burn marks when grinding parts of hardened steel. Naukovi notatki: mizhvuz. zbirnik, 2013, no. 40, pp. 141–143.Лебедев В.Г., Клименко Н.Н., Аль-Аджейлат С.А. Механизм образования прижогов при шлифовании деталей из закаленных сталей // НАУКОВІ НОТАТКИ: міжвуз. зб. 2013. Вып. 40. С. 141–143.Al-Adjelat S.A., Lebedev V.G. Tempering burn formation when grinding heavy presses slideways by CBN wheels. Problemi tekhniki, 2007, no. 4, pp. 128–150.Аль-Аджейлат С.А., Лебедев В.Г. Формирование прижогов отпуска при шлифовании направляющих тяжелых прессов кругами из КНБ // Проблеми технiки. 2007. № 4. С. 128–150.Al-Adjelat S.A., Lebedev V.G. Energy conditions for hardening burns formation when grinding heavy presses slideways by CBN wheels. Problemi tekhniki, 2008, no. 1, pp. 130–152.Аль-Аджейлат С.А., Лебедев В.Г. Энергетические условия образования прижогов закалки при шлифовании направляющих тяжелых прессов кругами КНБ // Проблеми технiки. 2008. № 1. С. 130–152.ANSI/AGMA 2007-B92. Surface Temper Etch Inspection After Grinding, 1992.Kocharov E.A., Oleshko V.S. Nerazrushayushchiy sposob ekspressnogo viyavleniya zon na poverkhnosti metallicheskikh detaley so shlifovochnimi ili ekspluatatsionnimi prizhogami [Nondestructive method of express-determination of areas on metal parts surface with grinding or operating burns]. Patent RF no. 2407996, 2010.Кочаров Э.А., Олешко В.С. Неразрушающий способ экспрессного выявления зон на поверхности металлических деталей со шлифовочными или эксплуатационными прижогами: патент РФ № 2407996; заявл. № 2008129897/28 от 27.01.2010.Medvedev M.N., Melnikov E.N. Sposob viyavleniya prizhogov na metallakh, naprimer na titane i ego splavakh, i veshchestvo dlya ego osushchestvleniya [Method of determination of burns on metals, for example, titanium and its alloys, and the substance for its implementation]. Patent RF no. 2044302, 1992.Медведев М.Н., Мельникова Е.Н. Способ выявления прижогов на металлах, например на титане и его сплавах, и вещество для его осуществления: патент РФ № 2044302; заявл. № 92015489/25 от 30.12.1992.Geller Yu.A. Instrumentalnie stali [Instrument steels]. Moscow, Metallurgiya publ., 1983, 527 p.Геллер Ю.А. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1983. 527 с.Shaw B.A., Evans J.T., Wojtas A.S., Suominen L. Grinding process control using the magnetic Barkhausen noise method. Electromagnetic nondestructive evaluation (II). Italy, 1998, pp. 82–91.Shaw B.A., Evans J.T., Wojtas A.S., Suominen L. Grinding process control using the magnetic Barkhausen noise method // Electromagnetic nondestructive evaluation (II). Italy, 1998. P. 82–91.Suominen L. Detecting Grinding Damage in Gears with the Barkhausen Noise. V mire nerazrushayushchego kontrolya, 2011, no. 2, pp. 74–78.Суоминен Л. Обнаружение дефектов шлифования деталей из ферромагнитных материалов с использованием эффекта Баркгаузена // В мире неразрушающего контроля. 2011. № 2. С. 74–78.Soler Y.I., Kazimirov D., Nguyen V.L. Quantitative assessment of burns while flat grinding hardened parts made of steel 37Cr4 by abrasive wheels of different porosity. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenti), 2015, no. 1, pp. 6–19.Солер Я.И., Казимиров Д.Ю., Нгуен В.Л. Количественная оценка прижогов при плоском шлифовании закаленных деталей из стали 40Х абразивными кругами различной пористости // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2015. № 1. С. 6–19.Soler Y.I., Kazimirov D.Y. Principles for the estimation of a bearing area of polished planes of titanium parts by abrasive wheels Norton. Fundamentalnie i prikladnie problemi tekhniki i tekhnologii, 2014, no. 5, pp. 142–150.Солер Я.И., Казимиров Д.Ю. Подходы к оценке опорной части поверхности шлифованных плоскостей титановых деталей абразивными кругами Norton // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2014. № 5. С. 142–150.Soler Y., Lgalov V. Study of shaping die tooling parts microhardness abrasive grinding. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 2012, no. 7, pp. 48–54.Солер Я.И., Лгалов В.В. Изучение микротвердости формообразующих деталей штамповой оснастки при абразивном шлифовании // Вестник ИрГТУ. 2012. № 7. С. 48–54.Zaks L. Statisticheskoe otsenivanie [Statistical estimation]. Moscow, Statistika publ., 1976, 598 p.Закс Л. Статистическое оценивание. М.: Статистика, 1976. 598 с.Hollander M., Wolfe D.A. Nonparametric statistical methods. 2nd ed. New York, Willy-Interscience, 1999, 787 p.Hollander M., Wolfe D.A. Nonparametric statistical methods. 2nd ed. New York: Willy-Interscience, 1999. 787 p.GOST R ISO 5725-2-2002. Accuracy (trueness and precision) of methods and measurements results. P.2. Key method of determination of reproducibility repeatability of standard method of measurements. Moscow, Izdatelstvo stan-dartov publ., 2002, 58 p. (In Russian).ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Ч. 2. Основной метод определения повторяемости воспроизводимости стандартного метода измерений. М.: Изд-во стандартов, 2002. 58 с.Nosenko V.A., Nosenko S.V. Tekhnologiya shlifovaniya metallov [Technology of metals grinding]. Stariy Oskol, TNT publ., 2013, 616 p.Носенко В.А., Носенко С.В. Технология шлифования металлов. Старый Оскол: ТНТ, 2013. 616 с.