CC BY
12
Оригинальная статья / Original article УДК 629.923.1
DOI: http://dx.doi.org/10.21285/1814-3520-2019-4-731 -742
Выбор штамповых сталей холодного деформирования по критерию шероховатости плоских деталей при CBN-шлифовании инструментами нормальной пористости
© Я.И. Солер, С.Н. Дрожжин
Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, Россия
Резюме: Цель - оценить обрабатываемость штамповых сталей шлифованием пяти марок нитридборовым кругом CBN30 B107 100 0 VK27 стандартной пористости по минимуму высотных параметров R, R, Rmax и средних шагов , максимуму i , измеренных в поперечном направлении (вдоль оси CBN-круга), а также наименьшему значению их дисперсий рассеяния. В связи с наблюдением нарушения однородности дисперсий и нормальности распределений их интерпретация проведена с привлечением непараметрической статистики, частотами которой служат медианы и квартильные широты. По мере положения высотные шероховатости следует разбить на три группы по принципу возрастания их величин: 1 - стали Х12, Х12М; 2 - У10А; 3 - Х12Ф, ХВГ. Их рост рассчитан в пределах трех категориальных величин. Наибольшая стабильность процесса имеет место при шлифовании деталей холодной листовой штамповки из стали Х12М. Штамповые стали следует выбирать с учетом их шлифуемости, а также служебного назначения деталей.
Ключевые слова: шлифование, штамповые стали, шероховатость поверхностей, статистика, меры положения и рассеяния
Информация о статье: Дата поступления 12 марта 2019 г.; дата принятия к печати 11 июля 2019 г.; дата он-лайн-размещения 31 августа 2019 г.
Для цитирования: Солер Я.И., Дрожжин С.Н. Выбор штамповых сталей холодного деформирования по критерию шероховатости плоских деталей при CBN-шлифовании инструментами нормальной пористости. Вестник Иркутского государственного технического университета. 2019. 23(4):731-742. DOI: 10.21285/1814-35202019-4-731-742
Selection of cold rolled die steels by the roughness criterion of flat parts at CBN-grinding by normal porosity tools
Yakov I. Soler, Sergei N. Drozhzhin
Irkutsk National Research Technical University, Irkutsk, Russia
Abstract: The purpose of the paper is to evaluate the machinability of die steels of five brands by the CBN grinding wheel CBN30 B107 100 0 VK27 of standard porosity by a minimum of altitude parameters R, R, Rmax , average pitch
, maximum i measured in the transverse direction (along the axis of the CBN-wheel), as well as by the lowest value
of their scattering dispersions. Having observed the lack of dispersion homogeneity and distribution normality they are interpreted with the help of nonparametric statistics, the frequencies of which are medians and quartile latitudes. According to the location pitch roughness should be classified into three groups by the principle of their value increase: 1 - steels Cr12, Cr12Mo; 2 steel - C10A; 3 steels - Cr12V, CrWMn. Their growth is calculated within three categorical values. The process is characterized with highest stability when grinding die stamping parts made of steel Cr12Mo. Die steels should be selected with regard to their grindability and part purpose.
Keywords: grinding, die steels, surface roughness, statistics, position and dispersion measures
Information about the article: Received March 12, 2019; accepted for publication July 11, 2019; available online August 31, 2019.
For citation: Soler Ya.I., Drozhzhin S.N. Selection of cold rolled die steels by the roughness criterion of flat parts at CBN-grinding by normal porosity tools. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2019; 23(4):731-742. (In Russ.) DOI: 10.21285/1814-3520-2019-4-731-742
0
1. ВВЕДЕНИЕ
Плоское шлифование широко используется для окончательной обработки формообразующих деталей штампов холодной листовой штамповки (ХЛШ): плоских базовых поверхностей матриц, сопрягаемых граней сборных матриц, уплощенных базовых и рабочих плоскостей пуансонов и т.п., к которым предъявляются повышенные требования по шероховатости поверхности. Снижение высотных шероховатостей повышает контактную жесткость, износостойкость, статическую (Яа) и усталостную (Ятах) прочность. Среди регламентируемых параметров шероховатости наименее изученными представлены ее шаговые величины Э, Эт и относительные опорные длины г , где р = 5-95%, которые
слабо коррелированы с технологическими параметрами процесса шлифования. Для повышения стойкости штампов ХЛШ все параметры шероховатости (за исключением г ) следует минимизировать, а относительную опорную поверхность, напротив, максимизировать. Полагают, что параметр г не зависит от условий шлифования. Однако он возрастает по мере удаления сечения р е[5; 95%] от вершины наибольшей
высоты Ятах [1-4].
Абразивная обработка протекает при значимой нестабильности процесса, которая снижает качество получаемой поверхности деталей. Сказанное обусловлено колебаниями режущей способности абразивного инструмента, который формируется неориентированным закреплением абразивных зерен (в связке круга), широким разнообразием их формы, углов резания и количества самих режущих кромок на единицу ширины инструмента. В кругах из сверхабразивов дополнительно может присутствовать неравномерное размещение зерен по толщине режущего слоя. Изложенное приводит к колебаниям снимаемой толщины среза металла, сил резания и усиливает рассеяние наблюдений. В настоящее время для их интерпретации
наибольшее распространение получил параметрический метод статистики, частотами которого служат среднее значение и дисперсия. Однако большинство исследователей не учитывают того, что использование параметрического метода статистики предполагает, что наблюдения имеют нормальное распределение, а их дисперсии характеризуются однородностью. На практике указанные требования к наблюдениям при шлифовании в полном объеме чаще всего не выполняются, в силу чего надежность принимаемых статистических гипотез параметрического метода снижается. В такой ситуации целесообразнее воспользоваться непараметрическим методом статистики, который относительно наблюдений свободен от всяких ограничений. В нем в качестве частот случайных величин используются медианы и квартильные широты [5, 6].
На машиностроительных предприятиях детали штампов преимущественно шлифуют кругами из традиционных абразивов российскими инструментами 95AF46L6V20, 25AF46L6V20, 95AF60L6V20, 95AF90L6V20, 92A/25AF46L6V20,
25AF46L10V5-W35, 25AF60M10V5-n0. Реже используют круги зарубежного производства 08C046I12VOP2 (фирма «MoleMab», Италия) и 5SG60K12VXP («Norton», США). По результатам [7], точечные и интервальные оценки параметров качества чистового шлифования деталей штампов ХЛШ следует вести кругами на основе хро-мотитанистого электрокорунда
95AF46L6V20. Появление нового суперабразива типа кубического нитрида бора (КНБ): эльбора российского производства ЛКВ (принятые зарубежные аббревиатуры - CBN, ABN) - привело к повышению эффективности шлифования труднообрабатываемых сплавов (никелевых, титановых) и быстрорежущих сталей. Никелевые и титановые сплавы эффективнее шлифовать высокопористыми кругами (ВПК) КНБ, а для быстрорежущих сталей в связи с образованием более мелкой стружки, способной размещаться в межзеренном ограниченном пространстве, использовать круги КНБ
стандартной пористости [8-10]. В работе [11] показана эффективность шлифования быстрорежущих пластин также нитридбо-ровыми ВПК.
Гипотетически средняя высота профиля шероховатости (без учета весовых коэффициентов) представляется выражением [3]:
14 n _
H =1 EEhw, v -1,n, (1)
n i =1 v=1
где Ьх - составляющая профиля, обусловленная геометрией и кинематикой перемещения режущей части абразивного зерна;
- составляющая профиля, формируемая колебаниями абразивного круга относительно шлифуемой поверхности; Ь, -
составляющая микронеровностей, образуемая пластическим деформированием поверхности в зоне контакта круга с заготовкой, НА - составляющая профиля шероховатости рабочих кромок зерна («слепок» виде остаточных гребешков, копирующих его режущую часть), V = 1,п - число параллельных опытов.
В работе [3] элементарные составляющие шероховатости ^, I = 1;4 в (1)
представлены систематическими величинами. В условиях маятникового шлифования профиль микрорельефа поверхности детали формируется под воздействием большого числа активных режущих кромок абразивных зерен, многократно проходящих в одном и том же сечении, формируя случайным образом микрогеометрию поверхности детали.
2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
Проведение натурного эксперимента и статистическая обработка полученных
наблюдений составляют два этапа проведения методики исследования.
Для натурных опытов использовали плоскошлифовальный станок модели 3Г71. Объектом исследования служили образцы с размерами Dх Н = 40х40 мм, шлифуемые по торцу в конце цикла без выхаживания; штамповые стали представлены в термообработанном состоянии [12, 13]: Х12 (i = 1 ), X12M (i = 2), Х12Ф (i = 3), ХВГ ( i = 4), У10А (i = 5 ); форма, размеры и характеристика нитридборового круга - 1А1 200 х20 х 76 х 3 мм CBN30 В107 100 0 VK27. Режим шлифования: скорость круга vk = 29 м/с, продольная подача S = 6 м/мин, глубина резания t , j = 1;2 : ^ = 0,005 мм, t2 =
0,01 мм; смазочно-охлаждающая жидкость - 5% эмульсия Аквол-6 (ТУ 0258-02400148845-98), подаваемая поливом на деталь с расходом 7-10 л/мин. Число параллельных опытов n = 30 ( v = 1:30 ). Врезание круга в деталь вели после его опускания на глубину t при смещении продольного стола с заготовкой в крайнее левое положение относительно оператора и его вращении по часовой стрелке. В данном случае срезание металла протекает в условиях встречного шлифования. Обратное движение стола с заготовкой в исходное положение рассматриваем выхаживающим, которое окончательно формирует поверхность детали в условиях одноименных движений v
и SnP.
Параметры микрорельефа (ГОСТ 25142-821): Ra, Rq, Rz, , S, Sm и tp , p = 5 - 95% - измерены на профилографе-профилометре модели 252 завода «Калибр» в двух взаимно ортогональных направлениях ( d = 1,2 ): 1 - в направлении
вектора Sn, 2 - параллельно вектору Snp.
В условиях использования статистических методов выходные параметры
ГОСТ 25142-82. Шероховатость поверхности. Термины и определения. Введ. Постановлением № 730 Государственного комитета СССР по стандартам 01.01.1983. М.: Изд-во стандартов, 1982. 22 с. / GOST 25142-82. Surface Roughness. Terms and Definitions. Introduced by the Resolution No. 730 of the USSR State Committee for Standards and Metrology of 1 January 1983. Moscow: Publishing house of standards, 1982. 22 p.
шлифования удобно представлять функцией уа . Базовый вариант шлифования с
учетом методики эксперимента задан следующим кодом: d = г = у = 1. Альтернативные условия шлифования приняты при d = г = у = 2. Прикладная статистика предполагает анализ наблюдений в виде последовательностей:
ближенно вычисляемая из выражения [6]:
{ydli} V, V -1, п,
(2)
где в (2) принято постоянное п = 30, повышающее надежность прогнозирования выходных параметров процесса шлифования.
С учетом условий эксперимента для (2) параметры одномерного распределения частот примут вид [5, 6]:
* - меры положения (опорные данные по ГОСТ Р И^ 5725-1-20022): для параметрического метода - средние
У dij У dij* ,
(3)
где « • » в конце индексов свидетельствует об осреднении опытов по V;
- для непараметрического метода -медианы
У du
(4)
* - меры рассеяния (прецизионность по ГОСТ Р ИСО 5725-1-20022), характеризующие стабильность процесса: стандарты отклонений (дисперсии ),
размахи Яу = (Утах - Утт ) у - для
метрического метода; квартильные широты (КШ) = (у0,75 -У025) ¿у - для его «негауссов-
ского» конкурента;
* - меры формы распределений, в частности асимметрия (скошенность), при-
AsidlJ) = [Xy-y)ISD]
dij
(5)
Из (5) видно, что асимметрия является положительной величиной, когда (у>у)лг В противном случае А5< 0. При
А = 0 распределение (2) рассматривается
нормальным.
Для ускорения вычислений при интерпретации (2) и снижения риска ошибок при проведении трудоемких расчетов привлечена программа Statistica 6.1.478.0. Для подтверждения нуль-гипотезы (И0) о нормальном распределении (2) использован критерий Шапиро-Уилка, который имеет место при выполнении следующего неравенства [5, 6]:
а > 0,5
(6)
где а - надежность принятия И0.
Как указано выше, для использования параметрического метода статистики (2) должны обладать свойством го-москедастичности. Их гомогенность проверена по тестам (q = 1;3): 1 - Хартли, Кох-рена и Бартлетта, представленными в программе одной совокупностью, 2 - Левене, 3 - Брауна - Форсайта, которые должны удовлетворять неравенству:
p < 0,05 ,
(7)
где р - ошибка принятия И .
Вероятностный характер гипотез может сопровождаться тем, что отдельные решения (7), принятые по q = 1;3, могут различаться между собой. Окончательные результаты анализа (2) принимаются из условия:
2
ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Ч. 1. Основные положения и определения. Введ. Постановлением № 161 -ст Госстандарта России 01.11.2002. М.: Изд-во стандартов, 2002. 24 с. / GOST R ISO 5725-1-2002. Accuracy (correctness and precision) of measurement methods and results. Part 1. General provisions and definitions. Introduced by the Resolution No. 161-st of the State Committee of the Russian Federation for Standardization and Metrology of 1 November 2002. Moscow: Publishing house of standards, 2002. 24 p.
Ш
дисперсии однородны (Я0) - при / е [2;3]; неоднородны (Щ) - при / е[2;3].
Из теоретической статистики известно, что параметрический метод предъявляет наиболее строгие требования к однородности дисперсий. Нормальность распределений частично повышает надежность принятых параметрических гипотез.
Для обоих методов статистик выходные параметры процесса, полученные при переменных условиях: три, и более уровней (например, для I > 3), должны анализироваться в два последовательно выполняемых этапа. Первоначально следует выявить факт наличия такой значимой изменчивости уровней откликов (3), (4) с использованием одномерного дисперсионного анализа без поименного их поиска. В случае подтверждения данного явления проводим их множественный анализ с предсказанием ожидаемых мер положения: уш. и туЛ).. Обе процедуры подробно описаны в работах [14, 15].
Для количественной оценки стабильности процесса привлечен индекс воспроизводимости Ср (ГОСТ Р ИСО 5725-120022), который для множества (2) представляется выражением [16]:
Ср = (USL - LSL) / 6SD
(8)
с индексами (йу •) - для параметрического метода и (йу) для его непараметрического конкурента. В (8) использованы обозначения: USL, LSL - наибольшие и наименьшие предельные отклонения в (2), разность которых равна рангу R.
Влияние непараметрического метода на меры положения оцениваем медианными коэффициентами при неизмененных (¿у):
km(d,j) = (my/ у. x
dij'
(9)
Оценки переменных (альтернативных) условий шлифования относительно базового ведем для обеих характеристик одновременного распределения частот (2)
при одноименных d = 1;2:
Kdl = (my,/myi)d,;
Kd, =(my2/ my,)d1;
К
ст( dij )1
= (SD, / SDi)dj;
К
ст( dij)2
=(R /R,)j;
(10)
(11)
(12)
(13)
= (КШХ /КШ1)й]. (14)
В (12)-(14) переменными в коэффициентах стабильности представлены шлифуемые стали I = 2,5 относительно базовой стали Х12 (I = 1).
Аналогично рассмотрены к
= 1,3 при переменной глубине у = 1,2.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
На первом этапе статистического анализа (2) при глубине шлифования t = 0,005 мм проведена процедура поиска возможности привлечения параметрического метода для интерпретации параметров шер°ховат°сти: (Яа, Яд, Яг, Ятах, 8,
8т, Г50к й = 1,2.
Относительно однородности дисперсий установлено, что Я0 приняты по всем высотным параметрам в поперечном направлении (й = 1), которые являются наибольшими и регламентируют качество поверхности, и шагам 8 по всем критериям д = 1,3. В ортогональном направлении (й = 2) сказанное по Я0 подтверждено только по двум параметрам - (Яа, Ятах)2 в
продольном направлении.
Нормальность распределений (2) протестирована для каждого параметра шероховатости по каждой марке инструментальной стали I = 1,5 и составила 14 х 5 = 70 процедур. Из них только в 11-ти
случаях предсказана нормальность распределений. На рис. 1 представлены гистограммы шероховатостей для параметра Яа1
с наложенной кривой нормального распределения по всем шлифуемым сталям.
Установлено, что только для стали Х12Ф (см. рис. 1 с) по (6) принята И0 о
нормальном распределении наблюдений при а = 0,8054. Учитывая сказанное выше, интерпретация (2) в дальнейшем проведена с привлечением непараметрических статистик.
В табл. 1 представлены опытные и прогнозируемые меры положения основных параметров шероховатостей и коэффициенты (9)-(11) для них.
Наблюдаемые медианы у высотных параметров и средних шагов оказались меньше средних у < 0 или (реже) равны им. Сказанное количественно подтвержде-
но медианными коэффициентами ^ < 1.
Отмеченная закономерность характеризует наиболее благоприятное снижение шероховатостей по непараметрическим статистическим гипотезам. Для относительной опорной длины профиля коэффициент Км = 0,54-1,01, что также предполагает
формирование благоприятного микрорельефа с более высокой долговечностью детали [3]. На рис. 2 представлены описательные непараметрические статистики для параметра R , полученные при шлифовании с глубиной t = 0,005 мм. На нем выделены опытные медианы уы , «прямоугольником» - КШш = |y0>75 -y0>25| , включающие 50% наблюдений (2), «усиками» -размахи Rm =|ymm - ymn |ш.
Рис. 1. Гистограммы параметра Ralil при шлифовании сталей i = 1,5 с наложенной кривой
нормального распределения при глубине t = 0,005 мм (j=1) Fig. 1. Histograms of the parameter Ram when grinding steels i = 1,5 with the superimposed normal
distribution curve at the depth of t = 0.005 mm (j=1)
Таблица 1
Влияние штамповых сталей на опорные значения микрорельефа и коэффициенты (9)-(11) при шлифовании с t = 0,005 мм
Influence of die steels on the reference values of microrelief and coefficients (9)-(11) when grinding at t = 0.005 mm
Пара- Сталь y, мкм y, мкм y, мкм myi, мкм K м K K i
метр ( i = 1;5 ) (9) (10) (11)
Х12(1 ) 0,28 (0,32*) 0,27 (0,32*) 0,27 (0,32*) 0,26 (0,32*) 0,94 1,00 1,00
Х12М(2) 0,26 (0,32*) 0,26 (0,32*) 0,27 (0,32*) 0,26 (0,32*) 1,00 0,97 1,00
Ra1i1 Х12Ф(3) 0,47 (0,50*) 0,47 (0,50*) 0,46 (0,50*) 0,45 (0,50*) 1,00 1,76 1,69
ХВГ(4) 0,45 (0,50*) 0,42 (0,50*) 0,46 (0,50*) 0,42 (0,50*) 0,93 1,58 1,59
У10А(5) 0,37 (0,40*) 0,37 (0,40*) 0,37 (0,40*) 0,39 (0,40*) 1,00 1,37 1,49
Х12(1) 1,67 (2,0*) 1,60 (1,6*) 1,62 (2,0*) 1,58 (1,6*) 0,96 1,00 1,00
Х12М(2) 1,56 (1,6*) 1,56 (1,6*) 1,62 (2,0*) 1,58 (1,6*) 1,00 0,97 1,00
R maxlil Х12Ф(3) 2,74 (3,2*) 2,73 (3,2*) 2,67 (3,2*) 2,64 (3,2*) 0,99 1,71 1,67
ХВГ(4) 2,61 (3,2*) 2,55 (3,2*) 2,67 (3,2*) 2,50 (3,2*) 0,98 1,59 1,58
У10А(5) 2,20 (2,5*) 2,23 (2,5*) 2,20 (2,5*) 2,39 (2,5*) 1,02 1,39 1,39
Х12(1 ) 1,01 (1,25*) 0,9 7 (1,0*) 0,99 (1,0*) 0,96 (1,0*) 0,96 1,00 1,00
Х12М (2) 0,97 (1,0*) 0,96 (1,0*) 0,99 (1,0*) 0,96 (1,0*) 0,99 0,99 1,00
Rz\H Х12Ф (3) 1,66 (2,0*) 1,64 (2,0*) 1,63 (2,0*) 1,57 (1,6*) 0,99 1,69 1,63
ХВГ(4) 1,54 (1,6*) 1,50 (1,6*) 1,57 (1,6*) 1,49 (1,6*) 0,98 1,56 1,55
У10А(5) 1,33 (1,6*) 1,33 (1,6*) 1,33 (1,6*) 1,42 (1,6*) 1,00 1,38 1,47
Х12(1 ) 84,89 (100*) 85,17 (100*) 84,32 (100*) 81,43 (100*) 1,00 1,00 1,00
Х12М(2) 82,56 (100*) 79,13 (80*) 83,12 (100*) 81,43 (100*) 0,96 0,93 1,00
e Sm2i1 Х12Ф(3) 94,77 (100*) 83,94 (100*) 86,72 (100*) 84,52 (100*) 0,89 0,99 1,04
ХВГ(4) 84,68 (100*) 89,84 (100*) 84,32 (100*) 81,43 (100*) 1,06 1,05 1,00
У10А(5) 68,72 (80*) 69,09 (80*) 78,69 (80*) 80,81 (100*) 1,01 0,81 0,99
Х12(1 ) 38,06 35,85 40,08 40,23 0,94 1,00 1,00
Х12М(2) 40,99 42,88 40,86 41,74 1,05 1,20 1,04
1i1 ) Х12Ф(3) 39,21 39,41 40,41 40,23 1,01 1,10 1,00
ХВГ(4) 47,19 47,80 44,81 44,49 1,01 1,33 1,11
У10А(5) 43,37 42,78 42,07 41,74 0,99 1,19 1,03
Table 1
Примечание / Note. В скобках указаны категориальные величины (КВ) по ГОСТ 2789-73 / Categorical values (KV) according to GOST 2789-733 are shown in parentheses.
3
ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики. Введ. 1975-11-01. Взамен ГОСТ 27891959. М.: Изд-во стандартов, 1973. 10 с. / GOST 2789-73. Surface roughness. Parameters and characteristics. Introduced 1 November 1975. In replacement of GOST 2789-1959. Moscow: Publishing house of standards, 1973.10 p.
Рис. 2. Описательные непараметрические статистики для параметра Ra1i1 при шлифовании с t = 0,005 мм
Fig. 2. Descriptive nonparametric statistics for the parameter Rain when grinding at t = 0.005 mm
Прогнозируемые средние и медианы (см. рис. 2, табл. 1) шероховатостей позволили шлифуемые стали разбить на три группы в порядке роста опорных значений для параметров > > : 1 - Х12,
Х12М, 2 - У10А, 3 - Х12Ф, ХВГ. Рост микронеровностей составил в совокупности три КВ. Например, для параметра Яа1 от
КВ = 0,32 до КВ = 0,50 мкм и т.д. Из табл. 2 видно, что все ожидаемые средние шаги тг = 1,5 характеризуются одной КВ = 100 мкм, а да?50(1 }= 40,23-44,49%. Минимум
т50(1) предсказан при шлифовании сталей
Х12, Х12Ф, а максимум - для стали ХВГ. Известно, что увеличение параметров г
обеспечивает рост долговечности и надеж-
ности машин [3].
Второй статистической характеристикой для (2) служит прецизионность: БО, Ъ, КШ, причем последняя величина является приоритетной при использовании непараметрического метода. Как известно, изготовление штампов ведется в условиях единичного производства, в связи с чем прецизионность (2) играет меньшую роль по сравнению с опорными значениями микронеровностей.
Как видно из табл. 2, по КШ для всех анализируемых параметров шероховатости наибольшая стабильность процесса шлифования имеет место для стали Х12М. Сюда же относится параметр Я для стали Х12Ф.
Таблица 2
Влияние штамповых сталей на меры рассеяния шероховатостей при шлифовании при t = 0,005 мм
Table 2
Influence of die steels on roughness scattering measures _when grinding at t = 0.005 mm_
Параметр Сталь, (i = 15) SDi, мкм Ri, мкм КШ/, мкм Kcmd/1k
K = 1(12) K = 2(13) K = 3(14)
Ra\i\ Х12(1) 0,05 0,22 0,06 1,00 1,00 1,00
Х12М(2) 0,04 0,19 0,04 1,27 1,14 1,60
Х12Ф(3) 0,06 0,25 0,08 0,84 0,88 0,71
ХВГ(4) 0,10 0,42 0,14 0,52 0,52 0,41
У10А(5) 0,08 0,34 0,09 0,60 0,64 0,62
R Rmax1'1 Х12(1) 0,29 1,04 0,38 1,00 1,00 1,00
Х12М(2) 0,19 0,81 0,31 1,47 1,28 1,22
Х12Ф(3) 0,30 1,38 0,31 0,96 0,75 1,24
ХВГ(4) 0,46 1,64 0,71 0,62 0,63 0,54
У10А(5) 0,48 1,99 0,40 0,60 0,52 0,96
Rzrn Х12(1) 0,13 0,52 0,18 1,00 1,00 1,00
Х12М(2) 0,10 0,39 0,13 1,32 1,33 1,36
Х12Ф(3) 0,14 0,63 0,14 0,93 0,83 1,29
ХВГ(4) 0,19 0,74 0,25 0,69 0,70 0,71
У10А(5) 0,27 1,03 0,26 0,49 0,51 0,68
e Sm 2i1 Х12(1) 22,39 101,50 26,68 1,00 1,00 1,00
Х12М(2) 34,05 193,71 21,37 0,66 0,52 1,25
Х12Ф(3) 37,52 143,18 43,56 0,60 0,71 0,61
ХВГ(4) 24,16 101,68 25,47 0,93 1,00 1,05
У10А(5) 22,22 107,33 21,51 1,01 0,95 1,24
^50(11) Х12(1) 8,44 29,90 12,62 1,00 1,00 1,00
Х12М(2) 7,47 30,03 7,77 1,13 1,00 1,62
Х12Ф(3) 8,59 36,57 10,11 0,98 0,82 1,25
ХВГ(4) 7,88 29,72 10,90 1,07 1,01 1,16
У10А(5) 11,06 35,11 17,72 0,76 0,85 0,71
0
На рис. 2 сказанное подтверждает минимум разностей |_у0>75 -_у0>25| Вторая
позиция по стабильности шлифования сталей связана с анализируемыми параметрами шероховатости: для Я и Ятах1
наименьшая величина предсказана для сталей Х12; для параметра Яг1 эта позиция
отдана стали Х12Ф; для £т2 - У10А; для
- Х12Ф. Наибольшие КШ имеют место
при шлифовании сталей ХВГ и У10А. На качественном уровне аналогичные результаты предсказаны и по SD и R в условиях использования параметрического метода
статистики. Прецизионность процесса по КШ для среднего продольного шага следует классифицировать следующей возрастающей последовательностью: 21,37-21,51 мкм - Х12М, У10А; 25,47-26,68 мкм - ХВГ, Х12; 43,57 мкм - Х12Ф. Для параметра г50(1)
предсказана следующая возрастающая последовательность по сталям: Х12М, Х12Ф, ХВГ, Х12, У10А. Близкие результаты показаны параметрическими оценками прецизионности по SD и R.
Удовлетворительное совпадение результатов по стабильности процесса шлифования при t = 0,005 мм, предсказан-
0,005 <j= 1)
1,5
1,0
0,5
0,010 (/=2)
0,005
Cri)
I I 25%-75% . Min-Max
0,010 0=2)
Рис. 3. Описательные непараметрические статистики для параметров Ral (а) и RmŒd (b) при шлифовании стали У10А при глубинах резания: tj = 0,005 мм и t2 = 0,01 мм Fig. 3. Descriptive nonparametric statistics for the parameters Ral (a) and RmŒd (b) at C10A steel grinding at
the cutting depths of t = 0.005 mm and t2= 0.01 mm
ное обеими методами статистики, обусловлено высокой степенью однородности дисперсии, что требуется в большей мере для гауссового распределения.
При переменной глубине резания ^ е [0,005, 0,01] мм возросла неоднородность дисперсий наблюдений (2), что исключило возможность привлечения параметрической статистики для их интерпретации. По этой причине воспользовались непараметрическим методом. В качестве предмета исследования была выбрана сталь У10А.
Как видно из рис. 3, варьирование ^ от 0,005 до 0,01 мм сопровождается увеличением опытных медиан на (2-3) КВ, что обусловлено ростом объема снимаемого металла за один двойной ход стола. При этом величина КШ ведет себя неоднозначно. В частности, для параметра Я возрос от 0,06 до 0,08 мкм. В то же время для Я сохранился на прежнем уровне:
КШ = 0,4 мкм. Оценки стабильности процесса для параметрической статистики показали противоположные результаты: БО и Ъ снизились соответственно: от 0,12 до 0,08 мм; 0,44 до 0,34 мм для параметра Яа1 и от 0,67 до 0,48; 2,61 до 1,99 мм для
параметра Я . Наиболее вероятно, что
различие оценок по стабильности процесса связано с отмеченным ранее нарушением однородности дисперсий для (2), что недопустимо при использовании параметрического метода статистики.
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Перед статистической обработкой наблюдения требуют тщательного тестирования на предмет нормальности распределений и особенно однородности дисперсий.
2. Установлено, что медианы
у., 7=1,5 высотных параметров и средних шагов оказались меньше средних у или
(реже) равны им. Сказанное открывает дополнительные резервы для повышения производительности при шлифовании деталей штампов.
3. По мерам положения прогнозируемые высотные параметры шероховатости следует разбить на три группы с возрастанием их величин: 1 - стали Х12, Х12М; 2 -У10А; 3 - Х12Ф, ХВГ. Их рост при идентичных условиях шлифования составил три КВ. Сказанное следует учитывать при выборе марки стали для деталей штампа.
4. Наибольшая стабильность шли-
фования предсказана для деталей из стали Х12М. Однако с учетом единичного производства штампов эта характеристика
наблюдений является менее значимой по сравнению с опорными значениями.
Библиографический список
1. Дальский А.М., Васильев А.С., Клименко С.А., Полонский Л.Г., Хейфец М.Л. Технологические основы управления качеством машин. М.: Машиностроение, 2003. 255 с.
2. Демкин Н.Б., Рыжов Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин. М.: Машиностроение, 1981. 244 с.
3. Суслов А.Г. Инженерия поверхности деталей. М.: Машиностроение, 2008. 320 с.
4. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. М.: Машиностроение, 2000. 320 с.
5. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы обработки данных / пер. с англ. М.: Мир, 1981. 520 с.
6. Закс Л. Статистическое оценивание / пер. с нем. М.: Статистика, 1976. 598 с.
7. 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 (307). С. 142-150.
8. Кремень З.И., Юрьев В.Г., Бабошкин А.Ф. Технология шлифования в машиностроении. СПб: Изд-во Политехнического университета, 2007. 424 с.
9. Кремень З.И., Юрьев В.Г. Шлифование суперабразивами высокопластичных сплавов. СПб.: Изд-
во Политехнического университета, 2013. 166 с.
10. Старков В.К. Шлифование высокопористыми кругами. М.: Машиностроение, 2007. 688 с.
11. Солер Я.И., Шустов А.И. Пути улучшения микрогеометрии быстрорежущих пластин при шлифовании высокопористыми нитридборовыми кругами // Научное обозрение. 2014. № 8-1. С. 94-101.
12. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1983. 527 с.
13. Позняк Л.А., Скрынченко Ю.М., Тишаев С.И. Штамповые стали. М.: Металлургия, 1980. 224 с.
14. Солер Я.И., Прокопьева А.В. Исследование влияния выхаживания на микрорельеф пластин Р9М4К8 при шлифовании кругами из кубического нитрида бора // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2009. № 1 (42). С. 2427.
15. Солер Я.И., Казимиров Д.Ю. Выбор абразивных кругов при плоском шлифовании деталей силового набора летательных аппаратов по критерию шероховатости // Вестник машиностроения. 2010. № 3. С. 55-64.
16. Дрейпер Н.Р., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ: в 2 кн. Кн. 1. / пер. с англ. М.: Диалектика, 2007. 912 с.
References
1. Dal'skij A.M., Vasil'ev A.S., Klimenko S.A., Polonskij L.G., Hejfec M.L. Tekhnolo-gicheskie osnovy upravleni-ya kachestvom mashin [Technological bases for machine quality management]. Moscow: Mashinostroenie Publ., 2003, 255 p. (In Russ.).
2. Demkin N.B., Ryzhov E.V. Kachestvo poverhnosti i kontakt detalej mashin [Surface quality and contact of machine parts]. Moscow: Mashinostroenie Publ., 1981, 244 p. (In Russ.).
3. Suslov A.G. Inzheneriya poverhnosti detalej [Part surface engineering]. Moscow: Mechanical Engineering Publ., 2008, 320 p. (In Russ.).
4. Suslov A.G. Kachestvo poverhnostnogo sloya detalej mashin [Quality of machine part surface layer]. Moscow: Mashinostroenie Publ., 2000, 320 p. (In Russ.).
5. Dzhonson N., Lion F. Statistics and experiment planning in engineering and science. Data processing methods, 1981. 520 p. (Russ. ed.: Statistika i plani-rovanie eksperimenta v tekhnike i nauke. Metody obrabotki dannyh. Moscow, Mir Publ., 1981, 520 p.).
6. Zaks L. Sachs L. Statistical evaluation, 1976, 598 p. (Russ. ed.: Statisticheskoe ocenivanie. Moscow, Statis-tika Publ., 1976, 598 p.).
7. Soler Ya.I., Kazimirov D.Yu. Principles for the estimation of a bearing area of polished planes of titanium
parts by abrasive wheels Norton. Fundamental'nye i prikladnye problemy tekhniki i tekhnologii [Fundamental and Applied Problems of Engineering and Technologies], 2014, no. 5 (307), pp. 142-150. (In Russ.).
8. Kremen' Z.I., Yur'ev V.G., Baboshkin A.F. Tekhnologiya shlifovaniya v mashinostroenii [Grinding technology in mechanical engineering]. Saint Petersburg: Politekhnika Publ., 2007, 424 p. (In Russ.).
9. Kremen' Z.I., Yur'ev V.G. Shlifovanie superabrazi-vami vysokoplastichnyh splavov [Superabrasive grinding of highly plastic alloys]. Saint Petersburg: Politekhnika Publ., 2013, 166 p. (In Russ.).
10. Starkov V.K. Shlifovanie vysokoporistymi krugami [High porosity wheel grinding]. Moscow: Mashinostroenie Publ., 2007, 688 p. (In Russ.).
11. Soler Ya.I., Shustov A.I. Ways of improving the micro-geometry of high-speed plates during polishing with highly porous boron nitride circles. Nauchnoe obozrenie [Scientific Review], 2014, no. 8-1, pp. 94-101. (In Russ.).
12. Geller Yu.A. Instrumental'nye stali [Tool steels]. Moscow: Metallurgiya Publ., 1983, 527 p. (In Russ.).
13. Poznyak L.A., Skrynchenko Yu.M., Tishaev S.I. Shtampovye stali [Die steels]. Moscow: Metallurgiya Publ., 1980, 224 p. (In Russ.).
14. Soler Ya.I., Prokop'eva A.V. The research of spark-ing-out effect on the roughness at the plate flat for the flat CBN-grinding of the steel brand P9M4K8. Obrabot-ka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) [Metal Working and Material Science (Technology, Equipment, Tools)], 2009, no. 1 (42), pp. 24-27. (In Russ.).
15. Soler Ya.I., Kazimirov D.Yu. Selection of abrasive
wheels at flat grinding of aircraft framework parts by the roughness criterion. Vestnik mashinostroeniya [Bulletin of Mechanical Engineering], 2010, no. 3, pp. 55-64. (In Russ.).
16. Drejper N.R., Smit G. Applied regression analysis, 2007, 912 p. (Russ. ed.: Prikladnoj regressionnyj analiz. Moscow, Dialektika Publ., 2007, 912 p.).
Критерии авторства
Солер Я.И., Дрожжин С.Н. заявляют о равном участии в получении и оформлении научных результатов и в равной мере несут ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Солер Яков Иосифович,
кандидат технических наук,
профессор кафедры технологии и оборудования
машиностроительных производств,
Иркутский национальный исследовательский
технический университет,
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Россия;
Н e-mail: [email protected]
Дрожжин Сергей Николаевич,
старший преподаватель кафедры технологии и оборудования машиностроительных производств,
Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Россия; e-mail: [email protected]
Authorship criteria
Soler Ya.I., Drozhzhin S.N. declare equal participation in obtaining and formalization of scientific results and bear equal responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this article.
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Yakov I. Soler,
Cand. Sci. (Eng.)
Professor of the Department of Mechanical Engineering Production Technologies and Equipment, Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk 664074, Russia; H e-mail: [email protected]
Sergei N. Drozhzhin,
Senior Lecturer of the Department of Mechanical Engineering Production Technologies and Equipment, Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk 664074, Russia; e-mail: [email protected]
