ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ АКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Дмитрий Валерьевич Ардашев, Александр Сергеевич Жуков, Борис Александрович Чаплыгин

Аннотация


В работе рассмотрены результаты экспериментального исследования процесса круглого наружного врезного шлифования и сопровождающие его звуковые явления. Акустические колебания, порождаемые процессом абразивной обработки, являются косвенным параметром, характеризующим состояние процесса резания. Такая информация применима для управления процессом шлифования и планирования технологического процесса. Достоинство метода учета и прогнозирования текущего состояния технологической системы при шлифовании, основанного на применении акустических данных, заключается в возможности его применения без прерывания производственного процесса.

Предметом экспериментального исследования является акустический сигнал, возникающий при шлифовании. Цель работы заключается в проведении экспериментального исследования зависимости звуковых параметров процесса шлифования от технологических условий операции и их связи с параметрами качества обработки.

Основными методами, применяющимися для достижения обозначенной цели, являются эксперимент, измерение и анализ.

Эксперимент позволил получить данные, необходимые для дальнейшей обработки. Регистрация звукового сигнала, генерируемого в процессе шлифования на разной скорости подачи – основная задача опытов эксперимента. С помощью контактных измерений был определен реальный профиль шлифованных образцов, что является важнейшим этапом для определения взаимосвязи между характеристикой процесса шлифования и показателями качества обработанной поверхности. Аналитический метод применялся для обработки полученных данных эксперимента и измерений. С его помощью из широкого диапазона были выявлены информативные звуковые частоты, отражающие изменения процесса шлифования во времени. Анализ данных измерения дал возможность оценить отклонение шлифованных образцов от круглости в зависимости от технологических условий реализации операции, определить параметры, которые оказывают наибольшее влияние на этот критерий качества обработки.

В результате проведения исследования была установлена взаимосвязь между акустической характеристикой – звуковым давлением и параметром качества шлифованной поверхности – отклонением от круглости.

Полученные знания о звуковой характеристике процесса шлифования могут быть применены для более рационального использования ресурса абразивного инструмента через прогнозирование периода стойкости шлифовального круга.

Ключевые слова: акустический анализ звука, спектральный анализ звука, процесс шлифования, отклонения от круглости, период стойкости шлифовального круга

Ключевые слова


акустический анализ звука; спектральный анализ звука; процесс шлифования; отклонения от круглости; период стойкости шлифовального круга

Полный текст:

PDF

Литература


Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического норми-рования работ на металлорежущих станках. Ч. 3: Протяжные, шлифовальные и доводоч-ные станки. – 3-е изд. М.: ЦБНТ, 1978. – С. 105–360.

Стратиевский, И.Х. Абразивная обработка: справочник / И.Х. Стратиевский, В.Г. Юрьев, Ю.М. Зубарев. – М.: Машиностроение, 2010. – 352 с.: ил.

Общемашиностроительные нормативы режимов резания и норм времени для рабо-ты на шлифовальных станках. – М.: ЦБНТ, 1978. – 358 с.

Режимы резания на работы, выполняемые на шлифовальных и доводочных станках с ручным управлением и полуавтоматах: справочник / под ред. С.Н. Корчака. – Челябинск: АТОКСО, 2007. – 384 с.

Estimation of Dynamic Grinding Wheel Wear in Plunge Grinding / M. Ahrens, J. Damm, M. Dagen et al. // Procedia CIRP. – 2017. – Vol. 58. – P. 422–427. DOI: 10.1016/j.procir.2017.03.247

Pandiyan, V. In-Process Surface Roughness Estimation Model For Compliant Abrasive Belt Machining Process / V. Pandiyan, T. Tjahjowidodo, M. P. Samy // Procedia CIRP. – 2016. – Vol. 46. – P. 254–257. DOI: 10.1016/j.procir.2016.03.126

Modelling of the grinding wheel structure depending on the volumetric composition / F. Klocke, S. Barth, Ch. Wrobel et al. // Procedia CIRP. – 2016. – Vol. 46. – P. 276–280. DOI: 10.1016/j.procir.

04.066

Performance Enhancement of Cylindrical Grinding Process with a Portable Diagnostic System / R. Vairamuthu, B.M. Bhushan, R. Srikanth, N.R. Babu // Procedia Manufacturing. – 2016. – Vol. 5. – P. 1320–1336. DOI: 10.1016/j.promfg.2016.08.103

Подураев, В.Н. Технологическая диагностика резания методом акустической эмис-сии / В.Н. Подураев, А.А. Барзов, В.А. Горелов. – М.: Машиностроение, 1988. – 56 с.

In-process grinding monitoring by acoustic emission / P.R. Aguiar, P.J.A. Serni, E.C. Bianchi, F.R.L. Dotto // IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Pro-cessing, Montreal, Que. – 2004. – P. V-405. DOI: 10.1109/ICASSP.2004.1327133

Weingaertner, W.L. A method to determine the grinding wheel's topography based on acoustic emission / W.L. Weingaertner, A. Boaron // International Journal of Abrasive Technology (IJAT). –2012. – Vol. 5, № 1. – P. 17–32. DOI: 10.1504/IJAT.2012.046826

Han, X. Analysis of acoustic emission in precision and high-efficiency grinding technolo-gy / X. Han, T. Wu // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2013. – Vol. 67. DOI: 10.1007/s00170-012-4626-x

Никифоров, И.П. Модель оптимизации периода стойкости шлифовального круга / И.П. Никифоров, Е.Н. Иванов // Труды Псковского политехнического института. – 2010. – № 13. – С. 256–260.

Гурьянихин, В.Ф. Влияние режимов шлифования на интенсивность акустического сигнала и показатели процесса круглого наружного врезного шлифования / В.Ф. Гурьяни-хин, Д.В. Аринин // Вестник Ульяновского гос. техн. ун-та. – 2000. – № 4. – С. 79–83.

Аринин, Д.В. Исследование режущей способности шлифовальных кругов при круг-лом наружном врезном шлифовании с использованием информации по низкочастотному акустическому сигналу / Д.В. Аринин // Известия Томского политехнического университе-та. Инжиниринг георесурсов. – 2002. – Т. 305, № 2. – С. 179–182.

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

Агафонов, В.В. Повышение эффективности круглого наружного врезного шлифова-ния путем управления скоростью подачи по интенсивности звукового сигнала: автореф. дисс. ... на соискание ученой степени канд. техн. наук. / В.В. Агафонов. – Ульяновск: Типо-графия УлГТУ, 2010. – 19 с.

Wang, F. Modeling and analysis of an impact-acoustic method for bolt looseness identifi-cation / F.I. Wang, S.Ch.M. Ho, G. Song // Mechanical Systems and Signal Processing. – 2019. – Vol. 133. – № 106249. DOI: 10.1016/j.ymssp.2019.106249

Vibration and acoustic signal characteristics of solid particles carried in sand-water two-phase flows / K.Wang, G. Liu, Y. Li et al. // Powder Technology. – 2019. – Vol. 345. – P. 159–168.

Gemmeren, V. Modeling the acoustic emissions generated during dynamic fracture under bending / V. Gemmeren, T. Graf, J.Dual // International Journal of Solids and Structures. – 2020. – Vol. 203. – P. 84–91.

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

Молотников, В.Я. Техническая механика: учебное пособие / В.Я. Молотников – СПб.: Изд-во «Лань», 2017. – 476 с.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.