CC BY
20
Проблемы прочности и пластичности: межвуз. сб. Нижний Новгород: Изд-во ННГУ, 2000. С. 11-116.
4. Ядров В.И. Усталостные испытания стальных крестообразных образцов с поверхностной трещиной при двухосном нагружении // Омский научный вестник. 2012. № 3 (113). С. 117-121.
5. Жернаков В.С., Сабиров Р.М. Влияние напряженного состояния на циклическую трещиностойкость заклепочных соединений // Мавлютовские чтения: сб. тр. Российской научно-техн. конф. Уфа: Изд. УГАТУ, 2011. Т. 3. С. 89-92.
6. Зеньков Е.В., Цвик Л.Б., Пыхалов А.А., Запольский Д.В. Заявка на изобретение RU №2012140619 «Призматический образец для оценки прочности материала» (положительное решение о выдаче патента от 28.01.2014).
7. Лебедев А.А. Развитие теорий прочности в механике материалов // Проблемы прочности. 2010. № 5. С.127-146.
8. Зеньков Е.В., Цвик Л.Б. Деформирование призматических образцов с галтелями и вид их напряженного состояния // Вестник машиностроения. 2013. №7 (32). С. 34-37.
9. Зеньков Е.В. Лабораторное моделирование вида напряженного состояния на образцах призматического типа //
Международный научно-исследовательский журнал = Research Journal of International Studies. 2014. № 1 (20). С. 53-55.
10. ГОСТ 103-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент.
11. ГОСТ 14959-79. Прокат из рессорно-пружинной углеродистой и легированной стали.
12. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. Введен 01.01.86. М.: Изд-во стандартов, 2006. 24 с.
13. Зеньков Е.В., Цвик Л.Б. Расчетно-экспериментальная оценка напряженно-деформированного состояния лабораторного образца с галтельным переходом // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013. № 9 (80) С. 70-78.
14. Sutton M.A., J.-J. Orteu, H. Schreier. Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements. - University of South Carolina, Columbia, SC, USA, 2009. 364 p.
15. Вильдеман В.Э., Третьяков М.П., Третьякова Т.В. и др. Экспериментальные исследования свойств материалов при сложных термомеханических воздействиях / под ред. В.Э. Вильдемана. М.: ФИЗМАТЛИТ.2012. 204 с.
УДК 629. 923. 1
СТАТИСТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К МИКРОРЕЛЬЕФУ ПЛОСКИХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЗАКАЛЕННОЙ СТАЛИ 08Х15Н5Д2Т ПРИ МАЯТНИКОВОМ ШЛИФОВАНИИ ВЫСОКОПОРИСТЫМИ КРУГАМИ ИЗ КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА И СИНТЕРКОРУНДА
© Я.И. Солер1, В.Л. Нгуен2, И .А. Гуцол3
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
В настоящее время отсутствуют сведения, позволяющие сопоставить режущие способности кругов высокой пористости (ВПК) из синтеркорунда 5SG, нитридборовых CBN50 и ЛКВ50 (АЭРОБОР) по их влиянию на шероховатость шлифованной поверхности. Установлено, что ВПК 5SG обеспечивают снижение высот микронеровностей на одну - три категориальных величины по сравнению с нитридборовыми, а по средним продольном шагам признаны равноценными с кругами CBN50. По стабильности процесса наилучшими показателями обладают круги АЭРОБОР.
Ил. 4. Табл. 2. Библиогр. 12 назв.
Ключевые слова: шлифование; круг; среднее; медиана; дисперсия.
STATISTICAL APPROACHES TO MICRORELIEF OF FLAT PARTS MADE OF HARDENED STEEL 08Х15НД2Т UNDER PENDULOUS GRINDING BY HIGH POROUS WHEELS MADE FROM CUBIC BORON NITRIDE AND SYNTHESIS CORUNDUM
Ya.I. Soler, V.L. Nguyen, I.A. Gutsol
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
Today the absence of information impedes the comparison of the cutting power of high porous wheels (HPW) made from syntered corundum 5SG, cubic boron nitride CBN50 and LKV50 (AEROBOR) by their effect on ground surface roughness. HPW 5SG are found to decrease the height of microroughnesses by one - three categorical values as compared with cubic boron nitride wheels. By average longitudinal travels they are proved to be equivalent to CBN50 wheels. AEROBOR wheels also show the best indices according to process stability. 4 figures. 12 sources.
Key words: grinding; wheel; average; median; dispersion.
1Солер Яков Иосифович, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии машиностроения, тел.: (3952) 405459, e-mail: [email protected]
Soler Yakov, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Mechanical Engineering Technology, tel.: 8(3952)405459, e-mail: [email protected]
2Нгуен Ван Ле, аспирант, тел.: 89641038808, email: [email protected] Nguyen Van Le, Postgraduate, tel.: 89641038808, email: [email protected]
3Гуцол Иван Александрович, аспирант, тел.: 89500535147, e-mail: [email protected] Gutsol Ivan, Postgraduate, tel.: 89500535147, e-mail: [email protected]
Интерес к проблеме шероховатости обусловлен ее влиянием практически на все эксплуатационные свойства деталей машин. Широкое использование на окончательных операциях изготовления высоконагру-женных деталей процесса шлифования абразивными кругами (6-7)-ой структуры («нормальной пористости») сдерживается возникновением на их поверхности дефектов в виде шлифовальных прижогов и трещин. Образование этих дефектов связано с повышенным тепловыделением, которое в 2,5-3 раза больше, чем при резании лезвийными инструментами. Кратковременность теплового воздействия приводит к тому, что в тончайших поверхностных слоях шлифуемых деталей наблюдается высокая концентрация теплоты. Нагрев металла может достичь критических точек аллотропических превращений. Тогда под воздействием обильного охлаждения возникает слой вторичной закалки (при температуре менее АС1) или вторичного отпуска: при температуре нагрева в диапазоне [АС2; АС1]. Коррозионно-стойкие детали по сравнению с углеродистыми имеют пониженную теплопроводность. Последнее еще более повышает вероятность появления прижогов, снижающих долговечность изделий в 23 и более раз [1].
В настоящее время появились альтернативные конкуренты абразивным стандартным инструментам -высокопористые круги (ВПК), в которых путем введения порообразователей удалось повысить структуру до 10-12 и более. Для шлифования коррозионно-стойких сталей рекомендуются ВПК из кубического нитрида бора (КНБ) повышенной прочности (CBN50, ЛКВ50 и др.) и микрокристаллического корунда (син-трекорунда), например марки Sol - Gel (SG), которые позволяют снизить тепловыделение и силы резания, повысить продолжительность работы между правками и производительность процесса. Их недостатком служит повышенная стоимость: А: SG: КНБ = 1: 20: 60000 [2], где А - традиционный оксид алюминия фирмы Norton (аналог электрокорунда 25А). Круги из синтер-корунда в нашей стране не производятся, что естественно повышает их себестоимость по отношению к [2]. Представляет интерес сопоставить режущие способности кругов SG и КНБ по формированию топографии поверхности при шлифовании деталей из закаленной корррозионно-стойкой стали 08Х15Н5Д2Т (ВНС-2), обладающей высокой прочностью: ав = 1350 МПа, 6 = 12 %, Е=220000 МПа, - и предложить рекомендации по их эффективному применению.
Методика исследования. Натурные опыты проведены при следующих неизменных условиях: плоскошлифовальный станок - модели 3Г71, 3Е711В; образцы с размерами: диаметр D=35 мм, высота H=30 мм, - шлифуемые по торцу без выхаживания; технологические параметры - продольная подача зпр=6 м/мин, поперечная подача sn=5 мм/дв. ход, глубина резания t=0,01 мм, операционный припуск z=0,1 мм; СОЖ - 5%-ная эмульсия Аквол-6 (ТУ 0258-02400148845-98), подаваемая поливом на деталь с расходом 7-10 л/мин; число дублирующих опытов n=30
(v = 1; 30). Переменные условия шлифования представим в виде «dijv», удобном для анализа выходных параметров процесса с использованием статистических методов. В данном случае индекс d = 1;2 отражает направление расположения шероховатости: 1 -параллельно вектору sm 2 - параллельно вектору s^.
Код i = 1;3 отражает форму, размеры и характеристику ВПК: 1А1 200x20x5, i=1 - CBN50 100/80 СТ1 10 К27 100-КФ40, i=2 - ЛКВ 50 160/125 СТ1 10 К27 100-КФ40 (АЭРОБОР), i=3 - 01 250x20x76 5SG 46 /12
VXP. Круги i = 1;2 соответствуют ГОСТ 17123-79, а i=3 - каталогу фирмы Norton. При этом формы 1 и 01 идентичны кругам прямого профиля. Индекс j = 1;3 характеризует принятые меры рассеяния в (6) - (8) для оценки стабильности процесса, которые рассмотрены ниже. С учетом наружных диаметров ВПК получены скорости резания уи в м/с: i = 1; 2 - 28; i=3 - 35.
В условиях эксперимента поперечная подача задавалась в мм/дв.ход, в связи с чем целесообразно подробнее остановиться на их назначении. Опускание ВПК на заданную глубину t вели в момент смещения продольного стола в крайнее левое положение относительно оператора. С учетом того что ВПК имеет вращение по часовой стрелке, движение стола слева направо является рабочим, а срезание металла протекает по схеме встречного шлифования. Тогда обратное перемещение стола вместе с заготовкой становится выхаживающим, формирующим микрорельеф поверхности в условиях шлифования по вектору s^.
Параметры шероховатости, ГОСТ 25142-82, (Ra,
Rq, Rz, Rmax, Sm )di измерены с помощью системы на
базе профилографа - профилометра модели завода «Калибр».
Особенности формирования шероховатости при шлифовании раскрыты в работе [3]. Установлено, что в формировании топографии поверхности участвуют пять элементарных погрешностей, среди которых, в первую очередь, следует выделить кинематический перенос геометрических характеристик рельефа рабочей поверхности инструмента на заготовку («слепок») и колебания ВПК относительно детали в результате разновысотности зерен на его рабочей поверхности. С учетом их случайной природы возникновения, анализ экспериментальных данных
{ydlv}, d = 12, i = 13, v = 130 (1)
представляется целесообразным выполнять с привлечением параметрического и непараметрического (рангового) методов статистики. В настоящее время ранговые статистики по своим возможностям приближаются к методу наименьших квадратов. Множества (1) характеризуются следующими распределениями частот [5, 6], ГОСТ 5721-1-2002:
- для первого направления, наиболее широко применяемого в технических приложениях, - средние
У¿и = У л*, стандарты отклонений (БО)с/ и размахи
Кбг(Утэх~Ут1п)б1<
- для альтернативного направления, доказавшего свою актуальность, - медианы ут и интерквар-
тильные широты ИКШс,=(у0 75-у0 25)с/, охватывающие 50% (1).
Для каждого метода первое событие отражает меру положения (опорное значение), а последующие -меры рассеяния (прецизионность). В случае различия между и уш при одноименных с( и / форма кривой плотности вероятностей характеризуется асимметрией (скошенностью), которая приближенно вычисляется из выражения
А* = [6 (у. - у) > , = Р; * = Р, (2)
рассматриваемого при одноименных с( и /. Если оказалось, что < ул, то (2) имеет отрицательную
асимметрию, в которой удлинена левая ветвь. В противном случае (Лвс/>0) скошенность именуют положительной, т.к. основная часть распределения (1) концентрируется с левой стороны и сопровождается удлинением правой ветви кривой. Последний сценарий развития событий является более благоприятным, т.к. повышает вероятность снижения изучаемых параметров шероховатости.
Каждый метод статистики имеет «свое поле» [6], на котором характеризуется наибольшей эффективностью. Для первого направления важно, чтобы совокупности (1) обладали свойствами нормальности и гомоскедастичности распределений. Последнее свойство характеризует однородность или гомогенность
дисперсий отклонений (Ж)2 при неизменном
d = 1;2 и варьировании г = 1;3, т.е. случайность их рассеяния. Многие параметрические критерии устойчивы, т.е. робастны, при умеренных отклонениях формы кривой плотности вероятностей от гауссовой, чего не допускается для дисперсий наблюдений. Игнорирование рассмотренными ограничениями, которые часто встречаются при абразивном шлифовании, может привести к принятию неверных статистических решений. В таком случае целесообразно воспользоваться ранговыми статистиками, которые не связаны с каким-либо конкретным семейством распределений и не используют его свойства. Методики выбора статистического метода с последующим поиском ожидаемых средних уа. и медиан тул , d = 1;2, г = 1;3,
изложены в работах [8-10]. В рамках рассматриваемого исследования констатируем, что процедура статистической интерпретации (1) в общем случае включает два последовательно проводимых этапа: одномерный дисперсионный анализ (ОДА) и множественный анализ мер положения. На первом этапе на заданном уровне значимости (в нашем случае принято а=0,05) устанавливается факт присутствия значимого различия между уровнями мер положения г = 1;3 без по-
именного их выявления. В случае значимой вариации уровней у&щ или у£ с привлечением критериев их множественного анализа проводится поиск ожидаемых аналогов: у&щ или тул , d = 1;2, г = 1;3. Эта
работа связана с большим объемом вычислений, поэтому проведена в программной среде 3!а!/з!/са 6.1.478.0.
На практике параметрические методы приходится часто применять «на чужом поле», в частности при поиске ожидаемых средних в регрессионных и факторных экспериментах. Радикальным способом ослабить неблагоприятные последствия нарушений изложенных ограничений является использование непараметрического метода, который позволяет скорректировать ожидаемые меры положения при одноименных
d = 1;2 и г = 1;3:
КмЛ- = (ту / у.)а. _ (3)
Оценку режущих свойств кругов г = 1;2 относительно базового 5Б6 46 I 12 УХР (/=3) ведем для обеих характеристик одномерного распределения частот
(1) при одноименных с( и варьировании г = 1;2 [3,11]: К*=(., (4)
К л = (тУ, / ту, (5)
К^л = т/ 8Б1 )d, (6)
К
стdг 2
= (V % Ь,
К^з = (ИКШз/ИКШ, )d,
(7)
(8)
где в (6) - (8) индексами ] = 1;3 отражены принятые меры рассеяния соответственно по (БО, Я, ИКШ)с/.
Результаты по (4) - (8) позволяют утверждать: если (, К^) < 1 и КстС/, > 1, ] = 1; 3, то меры положения и рассеяния при шлифовании базовым кругом Б6 превышают соответствующие аналоги для ВПК с
зернами КНБ {г = 1;2 ^ и уступают им по выбранным
критериям стабильности процесса, в противном случае - их превосходят.
Результаты исследования и их обсуждение.
Нуль-гипотезы (Н0) относительно однородности дисперсий (Ж)2 проверены для каждого параметра
шероховатости (к=5) в двух взаимно ортогональных направлениях для множеств наблюдений (1) по кругам
г = 1;3 одновременно. Обнаружено, что основное требование к (1) по гомоскедастичности распределений по всем изучаемым параметрам, за исключением высоты неровностей профиля Я12, не обеспечено процессом шлифования. Из теоретической статистики известно, что Н0 о нормальности распределений (1) по критерию Брауна - Форсайта принимается при выполнении неравенства: ас, > 0,5 при фиксированных
d = 1;2 и г = 1;3. В таком случае общее количество
анализируемых ситуаций составило N=5x2x3=30. По критерию Брауна - Форсайта установлено, что Н0 приняты с надежностью ad,=0,53-0,95 для следующих
выходных параметров процесса: (Rq, Rmax)d2, d = 1;2, Sm11, Sm22, т.е. в пяти случаях из шести при работе ВПК АЭРОБОР, а для поперечного среднего шага при шлифовании ВПК CBN (i=1). На рис.1, 2 представлены гистограммы распределений с наложенными кривыми нормального распределения для параметров (Rmax,
Sm)di, d = 1;2, i = 1;3. Выбор этих параметров обусловлен тем, что наибольшие шероховатости снижают усталостную прочность деталей из стали ВНС-2, а средний шаг остается малоизученным в технологическом обеспечении. На рис. 1,6,6 и рис. 2,а,д представлены распределения (1), которые на 5%-ном уровне признаны нормальными распределениями.
В табл. 1 приведены меры положения шероховатостей по основным параметрам, регламентирующим качество поверхности. На рис. 3, 4 дополнительно представлены описательные статистики для тех же параметров шероховатостей, гистограммы распреде
лений которых проиллюстрированы выше. На рис. 3,а и 4,а через БОЕ обозначены стандарты ошибок. По опытным и ожидаемым медианам просматривается анизотропия по средним шагам и высотным параметрам. Так, по прогнозируемым медианам имеем:
> т$ти при одноименных кругах г = 1;3. Сказанное более ярко выражено при шлифовании ВПК ЛКВ 50 (/=2): т§т22 / т§т12 = 2,7 , что составило пять категориальных величин (КВ) по ГОСТ 278973. В связи с изложенным средние шаги в продольном направлении следует регламентировать в конструкторской документации, а выбор режимов шлифования вести с учетом их минимизации. Установлено, что по
сравнению с кругами ВПК КНБ г = 1;2 инструменты из синтеркорунда обеспечили снижение высотных мер положения в поперечном направлении в 1,5-1,9 раза. Результаты исследования подтвердили данные [2], полученные при зубошлифовании кругами из синтер-корунда при меньшей зернистости (90 против 46 в ВПК /=3).
Рис. 1. Гистограммы с наложением кривых нормального распределения для параметров ахи (а, б, в)
и Ятах2: (г, д, е), г = 1; 3
20 40 60 80100120140160180200 220240 260 20 40 60 80100120140160180200 220240260 20 40 60 80100120140160180200 220240260
5т2Ъ МКЛ1 $т22> -МКМ ^т23>
г) д) е)
Рис. 2. Гистограммы с наложением кривых нормального распределения
для параметров Эти (а, б, в) и Этг* (г, д, е), г = 1; 3
Предварительный анализ (1) по всем кругам в обоих ортогональных направлениях d = 1;2 выявил целесообразность привлечения непараметрического метода статистики. Приводимые параллельно результаты параметрического тестирования носят вспомога-
Таблица 1
Влияние характеристик кругов на меры положения шероховатостей_
Параметры Круги / Уdi. ~di У di. ЩУ т. Кмс(/ (3) К, (4) к Л (5)
мкм
Кэ1/ 1 0,52 (0,63) 0,47 (0,50) 0,52 (0,63) 0,47 (0,50) 0,90 1,88 1,88
2 0,36 (0,40) 0,37 (0,40) 0,36 (0,40) 0,37 (0,40) 1,03 1,48 1,48
3 0,26 (0,32) 0,25 (0,25) 0,26 (0,32) 0,25 (0,25) 0,96 1,00 1,00
^1/ 1 0,66 (0,80) 0,60 (0,63) 0,66 (0,80) 0,60 (0,63) 0,91 1,88 1,88
2 0,46 (0,50) 0,46 (0,50) 0,46 (0,50) 0,46 (0,50) 1,00 1,44 1,44
3 0,33 (0,40) 0,32 (0,32) 0,33 (0,40) 0,32 (0,32) 0,97 1,00 1,00
1 2,00 (2,0) 1,81 (2,0) 2,00 (2,0) 1,81 (2,0) 0,90 1,62 1,62
2 2,70 (3,2) 2,75 (3,2) 2,70 (3,2) 2,75 (3,2) 1,02 2,46 2,46
3 1,13 (1,25) 1,12 (1,25) 1,13 (1,25) 1,12 (1,25) 0,99 1,00 1,00
^тэх1/ 1 3,13 (3,2) 2,90 (3,2) 3,24 (4,0) 3,10 (3,2) 0,96 1,73 1,84
2 3,35 (4,0) 3,10 (3,2) 3,24 (4,0) 3,10 (3,2) 0,96 1,84 1,84
3 1,72 (2,0) 1,68 (2,0) 1,72 (2,0) 1,68 (2,0) 0,98 1,00 1,00
5т1/ 1 74,11 (80) 73,85 (80) 74,11 (80) 73,85 (80) 1,00 1,27 1,27
2 53,67 (63) 52,00 (63) 55,51 (63) 52,00 (63) 0,94 0,90 0,90
3 61,03 (63) 58,03 (63) 59,19 (63) 58,03 (63) 0,98 1,00 1,00
Кэ2/ 1 0,07 (0,08) 0,07 (0,08) 0,07 (0,08) 0,07 (0,08) 1,00 1,00 1,00
2 0,31 (0,32) 0,30 (0,32) 0,31 (0,32) 0,30 (0,32) 0,97 4,28 4,28
3 0,07 (0,08) 0,07 (0,08) 0,07 (0,08) 0,07 (0,08) 1,00 1,00 1,00
^тах2/ 1 0,52 (0,63) 0,47 (0,50) 0,67 (0,80) 0,45 (0,50) 0,67 1,12 1,00
2 2,62 (3,2) 2,65 (3,2) 2,45 (2,5) 2,65 (3,2) 1,08 6,31 5,89
3 0,45 (0,50) 0,42 (0,50) 0,49 (0,50) 0,45 (0,50) 0,92 1,00 1,00
5т2 1 74,39 (80) 69,92 (80) 79,39 (80) 79,55 (80) 1,00 0,78 1,00
2 140,37 (160) 140,50 (160) 140,37 (160) 140,50 (160) 1,00 1,58 1,77
3 94,37 (100) 89,17 (100) 89,38 (100) 79,55 (80) 0,89 1,00 1,00
тельный характер и позволяют выявить последствия нарушений гомоскедастичности и нормальности распределений на конечные результаты параметрической интерпретации (1).
Примечание. Круги /: 1 - СЙМ50 100/80 СТ1 10 К27 100-КФ40; 2 -скобках - категориальные величины по ГОСТ 2789-73.
ЛКВ 50 160/125 СТ1 10 К27 100-КФ40; 3 - 556 46 I 12 УХР; в
Рис. 3. Описательные параметрические (а) и непараметрические (б) статистики для параметров
Ртахсн, d = 1; 2, I = 1; 3
Рис. 4. Описательные параметрические (а) и непараметрические (б) статистики для параметров
Эта, ё = 1; 2, г = 1; 3
Как видно из табл. 1, опытные средние и медианы ут, с! = 1;2 и г = 1;3 при одноименных с/и/',
в большинстве случаев различаются внутри одной КВ, а для параметров Яа1 и Ятах2 возросли до одной КВ. Полученные результаты свидетельствуют о том, что кривые распределений (1) имеют асимметрию (2), которая может быть как положительной, так и отрицательной, о чем свидетельствуют медианные коэффициенты (3): в 15-ти из 24 случаев они получены ниже единицы и составили Км = 0,67-0,99. Для всех изучаемых параметров снижение ожидаемых мер шероховатости по медианам является благоприятным явлением, т.к. повышает эксплуатационные свойства деталей машин. Одновременно выявилось, что для большинства параметров шероховатости, за исключением средних продольных шагов неровностей, опытные и ожидаемые средние и (или) медианы совпали, т.е. (_у. =у.)сК и (или) {у = ту)сК при одноименных с/ и
/. Это связано с тем, что круги г = 1;3 значимо различаются между собой по режущим свойствам. Для поперечных шероховатостей коэффициенты (4), (5) меняются в диапазоне К1г = К1г = 0,9-2,46, а в продольном направлении К2/ = 0,78-6,31 и К2г.= 0,9-5,89.
По прогнозируемым медианам продольных средних шагов показатели работы ВПК 5Б6 (базового) и СБМ50 (/=1) оказались равноценными, а у круга АЭРОБОР (/=2) в 1,58 раза ниже. По поперечным средним шагам, которые не регламентируют качество получаемой поверхности, с наилучшей стороны проявили себя круги АЭРОБОР, обеспечивающие их снижение на 10% по сравнению с базовым в пределах КВ
= 63 мкм. Для круга СБМ50 шаг т8тП = 73,85 мкм
возрос на одну КВ, оставаясь в то же время меньше аналогов в продольном направлении.
Стабильность работы кругов особенно важна при увеличении партии обрабатываемых деталей. Ее определяют меры рассеяния, приведенные в табл. 2. Установлено, что при шлифовании кругами / - 1 и 3 они по (БО, Я, ИКШ)2/ предсказаны значительно ниже, чем в поперечном направлении. В частности, для параметра Яа1 имеем: ИКШ21 = 0,033 мкм и ИКШц = 0,283 мкм - для /=1; ИКШ23 = 0,035 мкм и ИКШ13 = 0,093 мкм - для /=3. Для ВПК АЭРОБОР анизотропия мер рассеяния выражена в меньшей мере. К сожалению, это произошло в результате доминирующего их возрастания в направлении вектора зпр вплоть до того, что в некоторых случаях могут превысить свои поперечные аналоги.
Обратим внимание на показатели стабильности (6) - (8) с позиций эффективности их использования. Чаще всего при управлении точностью процесса выбирают стандарты (дисперсии) отклонений БОа/,
(Ж)2, ё = 1;2, г = 1;3. Иногда для снижения трудоемкости расчетов их заменяют размахами [7]. При этом никто не учитывает последствий привлечения параметрического метода, если он оказался, как в нашем исследовании, «на чужом поле». В такой ситуации нами впервые было предложено обратиться к непараметрическому показателю прецизионности (ИКШ)Л. В большинстве случаев меры стабильности процесса по (8) и (6), (7) различаются на качественном уровне. Например, при шлифовании ВПК /=1 для параметра Яа11 предсказаны коэффициенты: Кст111= 0,43 по (6), Кст112= 0,48 по (7) и Кст113= 0,32 по (8), т.е. во всех случаях они оказались меньше единицы. При этом помним, что последняя оценка (8) выступает в качестве базовой величины для непараметрического метода. Полученные результаты свидетельствуют о том, что для параметрического метода воспроизводимость процесса завышена в 1,34-1,5 раза по сравнению с ранговой мерой рассеяния. Только для одного параметра Бт12 при шлифовании ВПК АЭРОБОР
Таблица 2
Оценка режущих способностей кругов по мерам рассеяния_
Параметр Круги к, ИКШа Кст,И
/ мкм ]=1 (6) ]=2 (7) ]=3 (8)
1 0,153592 0,555 0,28767 0,43 0,48 0,32
Ка1/ 2 0,055689 0,180 0,07000 1,18 1,49 1,32
3 0,065968 0,268 0,09267 1,00 1,00 1,00
1 0,195726 0,710 0,35000 0,43 0,47 0,33
^1/ 2 0,067675 0,250 0,10000 1,24 1,34 1,15
3 0,084091 0,335 0,11500 1,00 1,00 1,00
1 0,552931 1,868 0,89267 0,47 0,58 0,45
2 0,517609 2,000 0,80000 0,50 0,54 0,50
3 0,259002 1,084 0,40333 1,00 1,00 1,00
1 0,941665 3,562 1,66967 0,49 0,48 0,37
Ктах1/ 2 0,753719 3,300 0,80000 0,61 0,51 0,77
3 0,457696 1,695 0,61667 1,00 1,00 1,00
1 18,56039 81,359 29,76300 0,58 0,52 0,39
5т1/ 2 8,77431 34,000 14,00000 1,24 1,25 0,82
3 10,84740 42,613 11,49200 1,00 1,00 1,00
1 0,029437 0,117 0,03333 0,96 1,05 1,07
Ка2/ 2 0,088292 0,320 0,14000 0,32 0,38 0,25
3 0,028249 0,123 0,03567 1,00 1,00 1,00
1 0,209134 0,818 0,22867 0,83 0,98 0,77
Ктах2/ 2 0,779891 2,900 1,10000 0,22 0,28 0,16
3 0,173384 0,798 0,17567 1,00 1,00 1,00
1 24,67258 111,056 36,53070 1,86 1,73 1,38
5т2/ 2 22,04929 85,000 29,00000 2,08 2,26 1,74
3 45,97254 192,471 50,50400 1,00 1,00 1,00
Примечание. Круги /: 1 - CBN50 100/80 СТ1 10 К27 100-КФ40; 2 - ЛКВ 50 160/125 СТ1 10 К27 100-КФ40; 3 - 556 46 I 12 VXP.
оценки стабильности Кст12у= 1,24-1,25, ^ = 1;2, и Кст123= 0,82 не совпали относительно базового инструмента: в первом случае предсказано ошибочное повышение воспроизводимости процесса, а во втором -напротив, наиболее вероятное его снижение по интер-квартильным широтам. С учетом результатов (8) констатируем:
* Установлено, что стабильность процесса корре-лирована не только с характеристикой ВПК, но и с параметрами шероховатости и их расположением на поверхности детали.
* Если по служебному назначению детали регламентируются параметры ка1, то наибольшую стабильность процесса гарантируют круги АЭРОБОР.
* Детали из стали ВНС-2 работают при знакопеременных нагрузках, например, в силовых узлах летательных аппаратов, к которым предъявляются повышенные требования по стабильности обеспечения параметров ^^ Ктах1 [12]. В этом случае преимущества имеют круги из синтеркорунда. Повысить усталостную прочность деталей позволяют круги АЭРОБОР вследствие снижения средних шагов Зт2 в 1,7 раза по сравнению с базовым инструментом /=3.
* Из всех исследованных абразивных инструментов наименьшую стабильность формирования высотных параметров в продольном направлении предсказали круги АЭРОБОР. Сказанное вероятнее всего обусловлено увеличением межзеренного пространства вследствие роста размеров зерен в 1,5-1,6 раза
по сравнению с CBN50 100/80 при соответствующем снижении их количества в эльбороносном слое.
Выводы
1. В условиях нарушения гомоскедастичности и нормальности распределений (1) показана целесообразность привлечения непараметрического статистического метода для интерпретации экспериментальных данных. В этом случае традиционные параметрические статистики ведут к смещению истинных мер положения до одной КВ, что отражено в изменении медианного коэффициента Км= 0,67-1,07.
2. В условиях эксперимента наиболее эффективным показателем оценки стабильности процесса проявил себя коэффициент Кст,3, который учитывает варьирование интерквартильных широт, до сих пор не используемых в научных исследованиях и промышленности.
3. Установлено, что по высотным параметрам шероховатости наименьшие меры положения предсказаны для ВПК из синтеркорунда, которые по сравнению с нитридборовыми инструментами обеспечивают их снижение на 1 -3 КВ.
4. Сопоставление режущих способностей нитрид-
боровых инструментов / = 1;2 показало, что они локально влияют на изучаемые высоты микронеровностей. Так, круги АЭРОБОР (/=2) обеспечивают более интенсивное снижение параметров ка1, по сравнению с ВПК СВЫ50 100/80, а последний оказывает более благоприятные условия формирования высот Я21
и Ятах1.
5. По опорным значениям продольных средних шагов непараметрический метод статистики предсказал, что ВПК 5Б6 и СБМ50 обладают равноценными режущими способностями.
6. Выявлено, что по прецизионности формирова-
ния поперечных высот шероховатости и средних продольных шагов топографии поверхности деталей ВНС-2 наиболее высокими режущими способностями обладают круги АЭРОБОР.
Статья поступила 05.03.2014 г.
Библиографический список
1. Солер Я.И. Шероховатость поверхности при круглом шлифовании коррозионно-стойких сталей абразивными повышенной пористости // Инструмент и технологии XXI века: сб. докл. международного семинара. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2003. С. 124-139.
2. Старков В.К., Рябцев С.А., Поклад В.А. и др. Сравнительный анализ работоспособности высокопористых эльборовых и корундовых кругов при профильном зубошлифовании // Технология машиностроения. 2007. № 2. С. 17-22.
3. Солер Я.И., Небого С.С., Доморат А.А. Прогнозирование шероховатости плоских деталей из закаленной стали 30ХГСА при различном задании поперечной подачи в условиях маятникового шлифования высокопористым синтерко-рундом // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013. № 7 (78). С. 22-31.
4. Унянин А.Н. Научное и технологическое обеспечение шлифования заготовок из пластичных сталей и сплавов с предотвращением засаливания абразивных кругов: дис... д-ра техн. наук. 05.03.01. Ульяновск: УлГТУ, 2006. С. 41-49.
5. Поллард Дж. Справочник по вычислительным методом статистики / пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 1982. 344 с.
6. Холлендер М., Вулф Д. Непараметрические методы статистики / пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 1983. 506 с.
7. Уилер Д., Чамберс Д. Статистическое управление процессами / пер. с англ. М.: Альпина Бизнес Букс, 2009. 409 с.
8. . Soler Ya.I., Lgalov V.V. Predicting the surface microrelief of press mold components in abrasive grinding // Russian engineering research. 2013. Vol.33, No.4. P. 229-235.
9. Soler Ya.I, Prokop'eva A.V. More precise geometric prediction of high-speed plates for composite tools in boron-nitride grinding // Russian engineering research. 2011. Vol.33, No.8. P. 800811.
10. Soler Ya.I., Kazimirov D.Yu. Selecting abrasive wheels for the plane grinding of airplane parts of the basis surface roughness // Russian engineering research. 2010. Vol.30, No.3. P. 251-261.
11. Солер Я.И., Нгуен В.Л., Нгуен Ч.К. Прогнозирование точности формы плоских деталей из закаленных сталей при маятниковом шлифовании периферией абразивного круга // Международный научно-исследовательский журнал. 2013. №12 (19). Ч.1. C. 128-134.
12. Инженерия поверхности / Кол. авт.; под ред. А.П. Суслова. М.: Машиностроение, 2008. 320 с.
УДК 629.7.036.3.018:629.7.036.3-19:629.7.067
СЕРТИФИКАЦИЯ И ВАЛИДАЦИЯ СЕРТИФИКАТА ТИПА АВИАЦИОННОГО ГТД
© В.Т. Шепель1
ОАО «Научно-производственное объединение «Сатурн», 152903, Россия, Ярославская обл., г. Рыбинск, пр. Ленина, 163.
Рассмотрены особенности Европейской сертификации авиационных двигателей. Показаны особенности представления сертификационного базиса, сертификационных листов соответствия и контрольного перечня соответствия. Описаны особенности использования отечественных конструкционных материалов, сертификации компонентов двигателя, работы с несоответствиями, системы управления конфигурацией авиационных двигателей. Рекомендованы основные факторы ускорения сроков и удешевления процесса сертификации авиационных двигателей.
Ил. 2. Библиогр. 6 назв.
Ключевые слова: сертификация; валидация; летная годность; авиационный двигатель.
CERTIFICATION AND VALIDATION OF AIRCRAFT GAS-TURBINE ENGINE TYPE CERTIFICATE VJ. Shepel
NPO Saturn JSC,
163 Lenin pr., Rybinsk, Yaroslavl region, 152903, Russia.
The article considers some aspects of European Certification of aircraft engines. The features of submitting Certification basis, Certification Compliance sheets and Certification Compliance Checklist are shown. The use of domestic structural materials is described, as well as the certification of engine components, dealing with nonconformities and aircraft engine configuration control system. The article recommends key factors to speed up and cheapen the certification of aircraft engines.
2 figures. 6 sources.
Key words: certification; validation; airworthiness; aircraft engine.
1Шепель Вячеслав Тимофеевич, доктор технических наук, профессор, начальник КО Сертификации, тел.: 89605386407, e -mail: [email protected]
Shepel Vyacheslav, Doctor of technical sciences, Professor, Head of the Certification Design Division, tel.: 89605386407, e-mail: [email protected]
