Обеспечение качества быстрорежущего инструмента при плоском шлифовании высокопористыми нитридборовыми кругами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Шустов, Андрей Иванович

• Шустов, Андрей Иванович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Шустов, Андрей Иванович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ БЫСТРОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ПРИ ПЛОСКОМ ШЛИФОВАНИИ И ТЕОРЕТИКО-ВЕРОЯТНОСТНЫЕ ПОДХОДЫ ЕГО ИЗУЧЕНИЯ

1.1 Конструктивно-технологические особенности шлифования быстрорежущих инструментов

1.2 Обрабатываемость быстрорежущих сталей шлифованием

1.3 Пути снижения температуры при шлифовании быстрорежущих инструментов

1.4 Подходы к робастному проектированию операций шлифования

1.5 Интерпретация наблюдений с использованием теоретико-вероятностных методов

1.6 Применение теории нечетких множеств при комплексной оценке выходных параметров

1.6.1 Концепция теории нечетких множеств

1.6.2 Реализация нечеткого моделирования с использованием пакета Fuzzy Logic Toolbox в среде MATLAB

1.7 Многомерный дисперсионный анализ в программной среде State-Ease Design-Expert

1.7.1 Планы эксперимента для описания поверхности отклика

1.7.2 Поиск параметрических моделей методами наименьших квадратов и максимального правдоподобия

1.8 Многокритериальная оптимизация поверхности отклика

Выводы по главе

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1 Технологические условия эксперимента

2.2 Параметры качества обработанной поверхности и средства их измерения

2.3 Условия моделирования плоского шлифования высокопористыми нитридборовыми кругами

Выводы по главе

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ НА КАЧЕСТВО БЫСТРОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

3.1 Влияние выхаживающих проходов на топографию поверхности

3.2 Выбор схемы задания поперечной подачи

3.3 Анализ схемы врезания круга

3.4 Влияние марки быстрорежущих сталей на качество поверхности

3.5 Влияние характеристик высокопористых нитридборовых кругов на качество поверхности

Выводы по главе

ГЛАВА 4. ПОИСК МОДЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ БЫСТРОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

4.1 Поиск базовых моделей I МДА

4.2 Прогнозирование топографии поверхности абсолютно жестких БП

4.2.1 Микрогеометрия поверхности БП

4.2.2 Точность формы рабочих поверхностей БП

4.2.3 Микротвердость абсолютно жестких БП

4.3 Прогнозирование топографии БП переменной податливости

4.3.1 Шероховатость податливых БП

4.3.2 Макроотклонения податливых БП

4.3.3 Микротвердость рабочих поверхностей переменно-жестких БП

Выводы по главе

ГЛАВА 5. РОБАСТНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПЛОСКОГО ШЛИФОВАНИЯ БЫСТРОРЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

5.1 Многокритериальная оптимизация плоского шлифования БП в условиях абсолютной жесткости

5.2 Многокритериальная оптимизация плоского шлифования БП переменной жесткости

5.2.1 Поперечно-податливые БП

5.2.2 Продольно-податливые БП

5.3 Технологические рекомендации шлифования быстрорежущих пластин и инструмента в условиях различной жесткости

Выводы по главе

Выводы по работе

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЕ Модели I МДА при плоском шлифовании БП Р9М4К8 с различной жесткостью

Акт о внедрении в учебный процесс научно-исследовательской работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обеспечение качества быстрорежущего инструмента при плоском шлифовании высокопористыми нитридборовыми кругами»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В современном военном и гражданском авиастроении неуклонно возрастают объемы применения высокопрочных материалов: высколегированных и коррозионно-стойких сталей (до 80% от массы планера) и титановых сплавов (до 26,7%) [7]. Их обработку резанием целесообразно вести быстрорежущим инструментом повышенной производительности, которые плохо обрабатываются шлифованием традиционными абразивными материалами. Их шлифование необходимо вести высокопористыми кругами (ВПК) из кубического нитрида бора (КНБ). Однако отсутствие технологических рекомендаций по применению ВПК из КНБ, многообразие их характеристик и стохастическая природа процесса шлифования препятствуют повсеместному внедрению и эффективному использованию ВПК из КНБ в инструментальном производстве. В настоящее время отсутствуют методики оценки способности обеспечения качества ВПК из КНБ с учетом шероховатостей, отклонений от плоскостности и микротвердости, а также комплексной оценки топографии поверхности шлифованной поверхности. Существующие работы [32], [116], [61], [111], [5], [37] ограничиваются одним параметром топографии, что не всегда удовлетворяет конструкторским и технологическим требованиям. Отсутствуют адекватные зависимости, позволяющие моделировать процесс шлифования рабочих поверхностей быстрорежущего инструмента. Имеющиеся модели построены на основе пассивного эксперимента и лишь для высотных параметров микрорельефа, износа круга, съема металла и мощности шлифования. В этой связи существует потребность в разработке информационной базы и построении адекватных моделей для гибкого управления качеством шлифования быстрорежущего инструмента.

Целью диссертационной работы является обеспечение качества быстрорежущего инструмента при плоском шлифования высокопористыми нитридборовыми кругами с применением методов робастного проектирования.

Основные задачи исследования:

1. Исследовать влияние характеристик нитридборовых высокопористых кругов на комплекс параметров качества поверхности быстрорежущих сталей.

2. Поиск оптимальной характеристики нитридборового круга (зернистости, твердости, пористости, связки) с одновременным учетом мер положения и рассеяния оптимизируемых параметров качества методами нечеткой логики.

3. Провести многокритериальную оптимизацию процесса плоского шлифования быстрорежущего инструмента с учетом требуемого качества.

4. Разработать и оценить эффективность технологических приемов шлифования.

5. Повысить производительность и качество плоского шлифования быстрорежущего инструмента с применением методов робастного проектирования, при которых качество конечной продукции гарантируется на стадии разработки операции.

6. Исследовать влияние технологических факторов, операционного припуска и жесткости быстрорежущего инструмента на генезис топографии обработанной поверхности.

7. Выполнить поиск базовых моделей многомерного дисперсионного анализа при плоском шлифовании быстрорежущего инструмента кругом оптимальной характеристики.

Объектом исследования является процесс плоского шлифования рабочих поверхностей БП высокопористыми кругами с КНБ-зернами.

Предметом исследования является изучение зависимостей между входными и выходными параметрами процесса плоского шлифования БП с учетом его стохастического характера.

Методы исследования. Теоретическая база исследования построена на научных основах технологии машиностроения, теории резания материалов, теории вероятностей, проверки статистических гипотез, нечеткой логики, системного анализа и оптимизации процессов. При статистических расчетах, построении моделей и проверке их адекватности использованы программно-

вычислительные комплексы «StatSoft Statistica 6.1.478» и «State-Ease Design-Expert 8.0.4». При исследовании влияния характеристик кругов на обеспечение качества поверхности применен прикладной программный модуль «Fuzzy Logic Toolbox» на базе системы MATLAB с использованием теоретических основ нечеткого моделирования.

Научная новизна работы. 1. Получены закономерности влияния зернистости, твердости, пористости и связки нитридборовых высокопористых кругов на производительность и качество обработки поверхности.

2. Обоснован выбор оптимальных кругов для обеспечения качества и производительности.

Теоретическая и практическая значимость работы. На основе полученных результатов разработаны технологические рекомендации для инструментального производства, позволяющие обеспечить требуемое качество быстрорежущего инструмента при плоском шлифовании высокопористыми нитридборовыми кругами. Область применения полученных параметрических моделей комплекса параметров качества обработанной поверхности расширена поправочными коэффициентами для различных технологических условий и марок быстрорежущих сталей.

Достоверность полученных результатов обеспечена путем реализации физического эксперимента и сравнения опытных величин с прогнозируемыми откликами в точках D-оптимального плана эксперимента.

Положения, выносимые на защиту:

1. Результаты исследования влияния характеристик высокопористых нитридборовых кругов (зернистости, твердости, пористости, связки) на производительность и качество плоского шлифования.

2. Оптимизация выбора параметров высокопористых нитридборовых кругов для обеспечения требуемого качества с использованием методов нечеткой логики.

3. Результаты многокритериальной оптимизации режимов плоского шлифования быстрорежущего инструмента, обеспечивающие высокую производительность и качество.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на международных и всероссийских научно-технических конференциях: «Актуальные проблемы в машиностроении» (г. Новосибирск, 2014); «Современные технологии в машиностроении» (г. Пенза, 2015); «Будущее машиностроения России» (г. Москва, МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015); «Инновации в машиностроении (ИнМаш-2015)» (г. Кемерово, КузбТГУ, 2015); «Обработка материалов: современные проблемы и пути решения» (г. Юрга, ЮТИ ТПУ, 2015, 2016); «Автоматизированное проектирование в машиностроении» (г. Новокузнецк, НИЦ МС, 2016).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ, в том числе 6 статей в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК, и 2 статьи в журналах международных наукометрических систем Web of Science и Scopus.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, промежуточных и общих выводов. Основное содержание насчитывает 134 страницы, содержит 43 таблицы, 28 рисунков, 130 наименований списка литературы и приложение. Общий объем работы - 152 страницы.

ГЛАВА 1. КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ БЫСТРОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ПРИ ПЛОСКОМ ШЛИФОВАНИИ И ТЕОРЕТИКО-ВЕРОЯТНОСТНЫЕ ПОДХОДЫ ЕГО ИЗУЧЕНИЯ

1.1 Конструктивно-технологические особенности шлифования быстрорежущих инструментов

Режущий инструмент - наиболее слабый элемент в технологической системе, поэтому его работоспособность и безотказность в решающей мере определяет стабильность выходных параметров технологического процесса и его технико-экономическую эффективность. Доля быстрорежущих сталей в инструментальном производстве достигает 65 %, что объясняется их высокой твердостью (до 70 ИЯС) и теплостойкостью (620...650 °С) в сочетании с большим уровнем прочности и вязкости. В связи с постоянно повышающимися требованиями к инструменту и совершенствованием технологий в мировом производстве меняется номенклатура быстрорежущих сталей. Так, на смену вольфрамовым и молибденовым быстрорежущим сталям нормальной производительности приходят стали повышенной производительности с высоким содержанием ванадия и кобальта, которые позволяют повысить производительность обработки деталей из высокопрочных легированных, коррозионно-стойких сталей и титановых сплавов, применяемых в самолетостроении. За счет улучшенных режущих свойств и увеличенного периода стойкости этих сталей возрастает производительность и стабильность процесса лезвийной обработки [2], [60], [41], [62], [68].

Стандарты на изготовление быстрорежущих инструментов накладывают высокие требования на качество их рабочих поверхностей. Так, для дисковых фрез с пластинами из быстрорежущих сталей по ГОСТ 16229-81 [15], [16] шероховатость передних и задних поверхностей режущей части должна быть не более Rz 3,2, опорных торцов - Rc^ 1,25. Технические условия на цилиндрические протяжки из быстрорежущих сталей по ГОСТ 28442-9 [21] устанавливают

шероховатость задних и передних поверхностей черновых и чистовых зубьев в пределах Rz 3,2...1,6, калибрующих зубьев - Rz 1,6...0,8, опорных торцов - Ra 0,63. Приведенные данные по шероховатости согласуются с нормативным качеством поверхности при плоском шлифовании (таблица 1.1). Таблица 1.1 - Нормативное достигаемое качество при шлифовании быстрорежущих сталей

Режим шлифования Д остигаемые параметры качества, мкм

Ra Rz EFEmax

Черновой 2,5-1,2 10-4,8 25-10(TFE8-6)

Чистовой 0,63-0,2 2,52-0,8 16-6(TFE7-5)

Примечание: Значения Яг получены из расчетной зависимости RmaX=4Ra [93] с округлением до ближайшей КВ по ГОСТ 2789-73; TFE по ГОСТ 24643-81.

Необходимо отметить, что величины максимально допустимых отклонений от плоскостности, приведенные в нормативах шлифования, очень велики. Согласно исследованиям Суслова А.Г., Дальского А.М., Демкина Н.Б. и др. [10], [11], [27], [58], [93], [94], [96], [95] эксплуатационные свойства деталей машин определяются комплексными параметрами топографии поверхности. При этом контактная жесткость, усталостная прочность и износостойкость находятся в сложной зависимости от ряда показателей микро-, макрогеометрии и физико-механического состояния поверхности на завершающей стадии обработки. В существующих технологических рекомендациях для операций шлифования по умолчанию принимается, что величина макроотклонений шлифованной поверхности вписывается в допуск на размер. По данным [38] в процессе плоского шлифования периферией круга достигается высокая размерная точность (5-6-й квалитеты) с максимальными отклонениями от плоскостности в пределах 3-5 мкм на длине 500 мм. По результатам исследования [59] макроотклонения могут достигать до 60% от допуска на размер. Отклонения от плоскостности обуславливают повышение давления на выступах макронеровностей. Это приводит к изменению плотности прилегания пластин в пазах инструмента и его

геометрии, снижению виброустойчивости и стойкости в процессе лезвийной обработки.

На сегодняшний момент наибольшую сложность вызывает обеспечение заданной стойкости и стабильности множества инструментов в условиях одновременной обработки деталей на разных станках автоматических линиий. Случайный выход одного инструмента из строя ведет к большим экономическим потерям. В связи с этим, к абразивному инструменту при шлифовании рабочих поверхностей БП выдвигается ряд требований [47]:

• обеспечение оптимальных геометрических параметров режущей части инструмента, способствующих повышению его стойкости, а также точности и производительности обработки;

• обеспечение заданных пределов шероховатости заточенных поверхностей инструмента для повышения качества обработанной поверхности и уменьшения износа режущих кромок;

• сохранение и восстановление режущих свойств инструмента с минимально допустимыми изменениями поверхностного слоя (по структурным превращениям, прижогам и трещинам);

• обеспечение условий экономичной эксплуатации инструмента путем минимизации толщины слоя, снимаемого при переточке.

Все сказанное обосновывает необходимость поиска технологических решений по снижению температурных нагрузок при шлифовании и заточке быстрорежущего инструмента, уменьшению износа шлифовальных кругов и повышению качества рабочих поверхностей БП. 1.2 Обрабатываемость быстрорежущих сталей шлифованием

Процесс шлифования сопровождается высокими скоростями деформаций шлифуемого материала, большими температурными нагрузками и структурными превращениями. Шлифуемость быстрорежущих сталей зависит от их химического и фазового состава. Наибольшее влияние при этом оказывает содержание карбидов ванадия (УС). В процессе термической обработки

изменяется количество VC и их размеры. При закалке часть карбидов растворяется, а при отпуске вместе с другими карбидами выделяется VC. Чем больше процент объемного содержания VC, тем хуже обрабатываемость шлифованием.

Производство быстрорежущих сталей вольфрамовой и вольфрамо-молибденовой групп (таблица 1.2) в середине XX века составляло около 80.85% от всех других марок быстрорежущих сталей. До конца 60-ых годов вольфрамовая сталь Р18 (0,73.0,83% С; 17.18,5% W; 1% Mo; 3,8.4,4% Сг; 1 .1,4% V) являлась основной инструментальной маркой. При содержании ванадия менее 1,5.2% карбиды УС после закалки и отпуска стали Р18 могут либо полностью отсутствовать, либо быть в незначительном количестве [71]. Исследования [34] [33] позволили разработать обширную базу технологических рекомендаций для ее бездефектного шлифования. В 70-ых годах из-за дефицита и высокой стоимости вольфрама был осуществлен переход на вольфрамомолибденовую сталь марки Р6М5 (0,82.0,90% С; 5,5.6,5% W; 4,8.5,30% Мо; 3,8.4,4% Сг; 1,7.2,1% У). Благодаря малому содержанию ванадия количество карбидов УС в структуре стали Р6М5 после закалки и отпуска не превышает 1,5%. Поэтому температура ее закалки назначается из принципа достаточной прочности. При этом обеспечивается хорошая шлифуемость инструмента и отсутствие отказов в его работе из-за поломки и сколов режущей кромки. По этим причинам быстрорежущая сталь Р6М5 и в настоящее время является наиболее распространенной в инструментальном производстве [1].

Быстрорежущие стали повышенной производительности обладают большей теплостойкостью и твердостью и позволяют увеличить период работы режущего инструмента без переточки в десятки раз [51], [3].

Кобальт наиболее значительно повышает теплостойкость (до 650 °С) и вторичную твердость (до 67.70 ИЯС) быстрорежущих сталей. По сравнению с ванадиевыми стали кобальтовой группы (5% Со и более) имеют выше вторичную твердость на 10%, теплопроводность на 5%, а теплостойкость на 25.30%.

Введение кобальта в химический состав способствует большей растворимости карбидов при закалке, а при последующем отпуске - выделению не только карбидов, но и интерметаллидных фаз вида (Со, Ре)7(^ Мо)6 [4], [26], [39]. Появление таких фаз представляет собой одно из самых благоприятных явлений -благодаря своей высокой пластичности такие фазы обеспечивают значительное упрочнение стали, стабильное при высоких температурах [40].

Таблица 1.2 - Физико-механические свойства теплостойких быстрорежущих сталей с карбидным упрочнением

Марка стали Твердость после закалки и отпуска, ИЯС Предел прочности, Н/мм2, после закалки и отпуска при Ударная вязкость (при 20 °С) после термообработки, Н^м/см2 Теплостойкость (при 58 ИЯС), °С

растяжении Ов сжатии Осж изгибе Ои

Быстрорежущие стали нормальной производительности

Вольфрамовые

Р18 63...64 2370 3450 3000 30.40 620

Р12 64...65 1870 3960 3250 35.42 620

Вольфрамомолибденовые

Р6М3 63.65 2060 3990 3800 43 620

Р6М5 64.65 2120 4050 3800 52 620

Быстрорежущие стали повышенной производительности

Ванадиевые

Р18Ф2 63.65 - - 2700 26 620.625

Р9Ф5 63.65 2800 21 625

Кобальтовые

Р8М3К6С 69.70 - - 2500 19 650

Р9М4К8 2350 16.21 640

Все сказанное вместе с возможностью заметного изменения свойств путем варьирования процентного содержания углерода и других легирующих элементов привело к тому, что большинство новых марок быстрорежущих сталей являются

кобальтовыми. К отечественным сталям этой группы относятся марки Р9М4К8, Р8М3К6С, Р12Ф3К10М3 и другие согласно ГОСТ 19265-73. За рубежом широкое применение получили марки М35 (6-5-2-5), Т4 (18-0-1-5), Т6 (20-0-2-12), М42 (110-1-8), ВМ15 (6,5-3-5-5) в соответствии с системой легированных и нержавеющих сталей AISI американского института стали и сплавов (American Iron and Steel Institute). В скобках указано процентное содержание легирующих элементов в следующем порядке: W-Mo-V-Co. При отсутствии того или иного элемента в химическом составе быстрорежущей стали на его порядковом месте ставится «0». Кобальтовые стали эффективны при обработке конструкционных сталей с твердостью до 45 HRC, высокопрочных, нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов. Высокая твердость, устойчивость к износу и теплостойкость сталей кобальтовой группы позволяют применять их при высокоскоростном резании и увеличивать стойкость режущих кромок БП в 10.30 раз.

Кобальтовая быстрорежущая сталь Р9М4К8 (состав: 1.1,1% C; 8,5.9,5% W; 3,8.4,3% Mo; 3.3,6% Cr; 2,3.2,7% V; 7,5.8,5% Co) оправдывает себя при изготовлении всех видов инструмента для обработки высокопрочных и улучшенных легированных сталей. Повышенное содержание кобальта, ванадия и его карбидов, выделяемых в процессе термической обработки вместе с интерметаллидными фазами, с одной стороны, обуславливает повышенное сопротивлению износу инструментов из стали Р9М4К8. С другой стороны, пониженная шлифуемость, повышенная склонность к прижогам и структурным поверхностным превращениям при шлифовании, препятствует ее широкому распространению на производстве. По этим причинам снижение температуры при шлифовании быстрорежущего инструмента повышенной производительности является актуальной задачей.

1.3 Пути снижения температуры при шлифовании быстрорежущих инструментов

Традиционно шлифование кромок быстрорежущего инструмента выполняется ШК из электрокорунда на керамической связке. Электрокорунд

получил свое название от способа получения - плавкой минерала корунда (химическая формула А12О3) в электропечах. В зависимости от процентного содержания корунда и легирующих элементов различают [47], [65]:

3

• Электрокорунд белый (98.99,5% корунда), микротвердость (20.22)*10 МПа. Имеет наиболее острые и хрупкие зерна. Зарубежные аналоги 25А - 42А, 89А, Е и др.

• Электрокорунд нормальный 10А (93.96% корунда), микротвердость (18.20)х10 МПа. Менее твердые, но более прочные зерна. Зарубежные марки 13А, 14А, 15А, 18 А.

• Электрокорунд хромистый розовый 33А, 34А с содержанием хрома менее 0,5% (зарубежные аналоги 57А, 88А, БКё) и рубиновый (2.3% Сг) - зарубежные марки 86А, 68А, 26А. Отличается повышенной ударной прочностью и применяется на интенсивных режимах шлифования.

• Электрокорунд хромтитанистый с повышенной способностью к самозатачиванию (91А, 92А, 93А, 94А).

• Циркониевый электрокорунд 38А-3, 38А-4, 38А-5 с содержанием двуокиси циркония 2гО2 23.25%. Благодаря высоким прочностным и эксплуатационным показателям ШК из циркониевого электрокорунда применяются для силового высокоскоростного шлифования. Зарубежная марка 80А.

• Монокорунд с содержанием около 99% А12О3. Отличительная особенность состоит в технологии его получения - не дроблением технической породы, а непосредственно в виде зерен. Наиболее прочные зерна по сравнению с другими разновидностями электрокорунда. Отечественные марки 43А, 44А, 45А, зарубежный аналог - 31А.

По объему изготовления традиционных абразивных материалов электрокорунд занимает первое место. В России наиболее применимы электрокорунды белый и нормальный. Наряду с широкой областью применения и доступностью, при шлифовании быстрорежущих сталей электрокорунд имеет ряд существенных недостатков:

• Высокий нагрев поверхностного слоя стали из-за присутствия в ее структуре очень твердых карбидов ванадия (с твердостью более 2000 HV). В процессе шлифования РС ШК из электрокорунда сильно снижаются в результате интенсивного затупления с образованием площадок износа и засаливания с дополнительным повышением температуры и появлением трещин. На участках сильного нагрева поверхности наблюдаются структурные изменения (явления прижога) - распад мартенсита с образованием трооститной структуры с твердостью ниже исходной (55...57 HRC). Необходимо проводить термический отпуск для снятия напряжений и повышения стойкости БП.

• Выкрашивание карбидных включений при шлифовании и, как следствие, увеличение шероховатости рабочих поверхностей БП.

• Необходимость применения сталей повышенной теплостойкости даже для тех инструментов, которые незначительно нагреваются при работе. Так, в исследовании [49] установлено, что при заточке инструмента из быстрорежущей стали Р6М5 электрокорундовым ШК в результате нагрева поверхностных слоев стали выше температуры отпуска происходит распад мартенсита с образованием зон пониженной твердости. При этом устранение данного дефекта путем дополнительного отпуска невозможно из-за наличия продуктов распада мартенсита (ферритокарбидной смеси).

Таким образом, высокие температуры нагрева являются главным фактором, который негативно сказывается на качестве и производительности процесса шлифования. Вопросам снижения температурных нагрузок в зоне шлифования посвящены работы Кремня З.И., Старкова В.К., Носенко В.А., Суслова А.Г., Корчака С.Н., Янюшкина А.С. и др. [93], [94], [96], [65], [88], [89], [67], [45], [105], [72]. Существуют следующие способы снижения температуры в зоне шлифования: снижение режимов шлифования; выбор ШК меньшей твердости; обеспечение полного самозатачивания ШК; шлифование прерывистыми абразивными кругами; применение крупнозернистых высокопористых абразивных кругов; шлифование с пульсирующей подачей.

Снижение режимов резания, твердости ШК и его частая правка приводит к потере производительности. Применение пульсирующей подачи усложняет кинематику станка и ведет к снижению точности обработки. Шлифование прерывистыми ШК приводит к повышению шероховатости поверхности по сравнению с обработкой обычными кругами.

Эффективным средством повышения качества процесса шлифования является применение высокопористых ШК - особого класса абразивного инструмента, характерной чертой которого является уменьшенное объемное содержание зерен. Строение ВПК с 10-ой и более открытыми структурами по сравнению с инструментом нормальной (5.8) структуры обуславливает увеличение порового пространства, которое может достигать 60.75 % от объема круга. Открытая структура ВПК позволяет снижать температуру в процессе шлифования путем создания эффекта «воздушного насоса». При вращении круга под действием центробежной силы происходит отбрасывание воздуха от центра к периферии круга. В сквозном поровом пространстве ВПК создается вакуум, который способствует всасыванию воздуха через торцы круга и его подачу в зону шлифования. Кроме того, благодаря тому же эффекту поровое пространство ВПК становится эффективным средством подачи СОТС через поры в зону шлифования. Данный эффект улучшает условия охлаждения и теплоотвода из зоны контакта ВПК и шлифуемой поверхности. Так, по результатам исследования [48] шлифование быстрорежущей стали Р6М5 кругами открытой структуры позволяет снизить температуру в зоне контакта на 26.31% по сравнению с серийными кругами. ВПК благодаря особенностям своего строения обладают лучшей самозатачиваемостью и меньшей засаливаемостью, что способствует повышению стойкости круга и возможности задания более производительных режимов шлифования.

При шлифовании быстрорежущих сталей наиболее эффективны ВПК с зернами из кубического нитрида бора (КНБ) ГОСТ 53922-2010 [22], для которых структура в обозначении характеристики круга не регламентирована.

Промышленное производство ВПК из КНБ: ЛКВ - эльбор российского производства (завод «Ильич», г. Санкт-Петербург); CBN (Cubic Boron Nitride) -зарубежная аббревиатура. В них используются зерна из КНБ различной прочности: CBN30, ЛКВ40, ЛКВ50 и др.

КНБ относится к классу сверхтвердых материалов, которые имеют ряд преимуществ по сравнению с другими абразивными материалами. Во-первых, по твердости КНБ уступает лишь алмазу, обходя традиционные абразивы. Во-вторых, высокая температурная устойчивость обуславливает малую изнашиваемость зерен из КНБ при термических нагрузках (таблица 1.3).

В-третьих, КНБ отличается своей высокой химической стойкостью: не вступает в реакцию с кислотами, щелочами, инертен к железу и практически ко всем химическим элементам, входящим в состав сталей и сплавов. КНБ отличает высокая температурная устойчивость (окисление зерен КНБ начинается при температурах 1000-1200°C, которые для шлифования являются мгновенными). Большой процент острых вершин на зернах КНБ и малый радиус их закругления облегчает съем металла при малых толщинах среза. Это позволяет ВПК с зернами из КНБ дольше сохранять РС, выдерживать высокие температурные нагрузки и интенсифицировать режимы шлифования. Уменьшение объемного содержания зерен и увеличение объема пор между ними способствует снижению температуры в зоне контакта ВПК c БП с исключением диффузионного и адгезионного износа круга.

Таблица 1.3 - Сравнительная характеристика абразивных материалов

Материал Микротвердость, ГПа Температурная устойчивость, С

Алмаз 100 650-700

КНБ 80-90 1100-1300

Электрокорунд 18-22 1500-1700

Для обеспечения нормальных условий шлифования и заточки режущего инструмента необходимо соблюдение запаса твердости материала круга Кз -

отношение микротвердости шлифующего материала Ицш к микротвердости обрабатываемого материала или его основных компонентов Имм, минимальное значение которого составляет 1,5 (таблица 1.4).

По данным Кремня З.И., ВПК из КНБ наряду с алмазным инструментом имеет значительно больший коэффициент запаса твердости по сравнению с традиционными абразивами, что дает им преимущество при заточке металлорежущих инструментов из быстрорежущих сталей:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шустов, Андрей Иванович, 2017 год

Список литературы

1. Адаскин А.М. Технологические возможности использования быстрорежущей стали Р6М5 // СТИН. - 2009. - №11. - С. 29-34.

2. Андреев В.Н., Боровский Г.В., Боровский В.Г, Григорьев С.Н. Инструмент для высокопроизводительного и экологически чистого резания. Серия «Библиотека инструментальщика». - М.: Машиностроение, 2010. - 480 с.

3. Андреев В.Н., Боровский Г.В., Боровский В.Г, Григорьев С.Н. Инструмент для высокопроизводительного и экологически чистого резания. Серия «Библиотека инструментальщика». - М.: Машиностроение, 2010. - 480 с.

4. Артингер И. Инструментальные стали и их термическая обработка: Справочник: Пер. с. венг. - М.: Металлургия, 1982. - 312 с..

5. Байкалов А.К. Введение в теорию шлифования материалов. - Киев: Наукова думка, 1978. - 207 с.

6. Балла О.М. Обработка деталей на станках с ЧПУ. Оборудование. Оснастка. Технология. - СПб.: Издательство «Лань», 2015. - 368 с.

7. Балла О.М. Обработка деталей на станках с ЧПУ. Оборудование. Оснастка. Технология. - СПб.: Издательство «Лань», 2015. - 368 с.

8. Бельский С.Е., Тофпенец Р.Л. Структурные факторы эксплуатационной стойкости режущего инструмента. - Минск: Наука и техника, 1984. - 101 с.

9. Бишутин С.Г., Тюльпинова Н.В. Оценка стойкости шлифовальных кругов по критерию обеспечения комплексного параметра качества обрабатываемой поверхности // СТИН. - 2011. - №1. - С. 36-38.

10. Васильев А.С. Направленное формирование свойств изделий машиностроения / А.С. Васильев [и др.]; под ред. А.И. Кондакова. - М.: Машиностроение, 2005. - 352 с.

11. Васильев А.С. Технологические основы управления качеством машин / А.С.

Васильев [и др.]. - М.: Машиностроение, 2003. - 265 с.

12. Вятченин Д.А. Нечеткие методы автоматической классификации: монография. - Минск: УП Технопринт, 2004. - 219 с.

13. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. - М.: Металлургия, 1983. - 527 с.

14. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. 5- изд. - М.: Металлургия, 1983. -527 с.

15. ГОСТ 16229-81. Фрезы дисковые двухсторонние со вставными ножами из быстрорежущей стали для обработки легких сплавов. - М.: Изд-во стандартов, 1981. - 12 с.

16. ГОСТ 19265-73. Прутки и полосы из быстрорежущей стали. Технические условия. - Взамен ГОСТ 9373-60 и ГОСТ 5952-63; введен: 1975-01-01: М.: Изд-во стандартов, 1973. - 21 с.

17. ГОСТ 24642-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы и расположения поверхностей. Основные термины и определения. - Взамен ГОСТ 10356-63; введен 1981-07-01: Изд-во стандартов, 1981. - 68 с..

18. ГОСТ 24643-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы и расположения поверхностей. Числовые значения. - М.: Изд-во стандартов, 1981. -3 с.

19. ГОСТ 25142-82. Шероховатость поверхности. Термины и определения. Введен 1983-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1982. - 17 с.

20. ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения. - М.: Изд-во стандартов, 1973. - 17 с.

21. ГОСТ 28442-90. Протяжки для цилиндрических, шлицевых и гранных отверстий. - М.: Изд-во стандартов, 1990. - 12 с.

22. ГОСТ 53922-2010. Порошки алмазные и из кубического нитрида бора (эльбора). Зернистость и зерновой состав шлифпорошков. Контроль зер-нового состава. - М.: СТАНДАРТИНФОРМ, 2011. - 8 с.

23. ГОСТ 9450-76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. - М.: Изд-во стандартов, 1974. - 6 с.

24. ГОСТ Р 50.1.040.-2002. Статистические методы. Планирование эксперимента. Термины и определения. - М.: Изд-во стандартов, 2002. - 78 с.

25. ГОСТ Р ИСО/ТО 10017-2005. Статистические методы. Руководство по применению в соответствии с ГОСТ Р ИСО 9001. - М.: Изд-во стандартов, 2005. -50 с.

26. Гуляев А.П., Малинина К.А., Саверина С.М. Инструментальные стали: Справочник. - М.: Машиностроение, 1975. - 272 с..

27. Демкин Н.Б., Рыжов Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин. -М.: Машиностроение, 1981. - 244 с.

28. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы обработки данных. пер. с англ. - М.: Мир, 1980. - 610 с.

29. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы планирования эксперимента. пер. с англ. - М.: Мир, 1980. - 520 с.

30. Дрейпер Н.Р., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. - М.: Диалектика, 2007. - 912 с.

31. Дьяконов А.А. Область эффективных режимов резания процессов абразивной обработки // СТИН. - 2014. - №5. - С. 20-23.

32. Дьяконов А.А., Шипулин В.В. Инженерная методика назначения режимов резания для операций плоского шлифования периферией круга // СТИН. - 2014. -№6. - С. 22-24.

33. Дьячков М.С. Зависимость стойкости инструментов из быстрорежущих сталей от качества поверхностного слоя / Сб. "Передовой научно-технический и производственный опыт". - М.: ГОСИНТИ, 1964, № 24-64-1042/336.

34. Дьячков М.С. Шлифуемость быстрорежущих сталей повышенной производительности: дисс. канд.техн.наук / М.С. Дьячков. Пермь, 1964. - 171 с.

35. Закс Л. Статистическое оценивание / пер. с нем. - М.: Статистика, 1976. -598 с.

36. Закс Ш. Теория статистических выводов / пер. с англ. - М.: Мир, 1975. - 776 с.

37. Зубарев Ю.М. Приемышев А.В. Технологические основы высокопроизводительного шлифования сталей и сплавов. - СПб.: Изд-во С.-Петербургского ун-та, 2004. - 220 с.

38. Зубарев Ю.М., Юрьев В.Г., Звоновских В.В. Плоское шлифование. Оборудование, оснастка, технологии // Справочник. Инженерный журнал. Приложение. - 2014. - № 11. - С. 2-24.

39. Инструментальные стали: Справочник / Позняк Л.А. [и др]. - М.: Металлургия, 1977. - 168 с.

40. Интерметаллические соединения: Пер. с англ. / Под ред. Корнилова И.И. -М.: Металлургия, 1970. - 440 с.

41. Использование станков с программынм управлением / под ред. В. Лесли. -М.: Машиностроение, 1976. - 421 с.

42. Капанец Э.Ф. Точность обработки при шлифовании / Колл. авт.; под ред. П.И. Ящерицына. - Мн.: Наука и техника, 1987. - 152 с.

43. Клейзер П.Е., Матвеев В.И. Шероховатость поверхности // Справочник. Инженерный журнал. Приложение. - 2016. - №2. - С. 1-24.

44. Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. - 2-е изд., испр. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2012. - 816 с.

45. Корчак С.Н. Производительность процесса шлифования стальных деталей. - М.: Машиностроение, 1974. - 280 с.

46. Космынин А.В., Чернобай С.П. Изотермическая закалка инструмента из быстрорежущих сталей // Современные наукоемкие технологии. - 2012. - № 9. -С. 46.

47. Кремень З.И. Технология шлифования в машиностроении / З.И. Кремень,

B.Г. Юрьев, А.Ф. Бабошкин; под ред. З.И. Кремня. - СПб.: Политехника, 2007. -424 с.

48. Кремень З.И., Лебедев А.И. Крупнопористые круги из кубического нитрида бора для бездефектного шлифования // Вестник машиностроения. - 2011. - №9. -

C. 61-63.

49. Кремнев Л.С., Онегина А.К., Андроникова И.С., Виноградова Л.А. Исследование влияния материалов шлифовальных кругов на структуру быстрорежущей стали Р6М5 при заточке инструмента // Вестник машиностроения. - 2005. - №9. - С. 29-31.

50. Кумэ Х. Статистические методы повышения качества. - М.: Финансы и статистика, 1990. - 304 с.

51. Курицын А.М. Исследование процесса шлифования быстрорежущих сталей повышенной производительности кругами из синтетических алмазов на органических и керамических связках: дисс. канд. техн. наук / А.М. Курицын. Пермь 1.-.1.с.

52. Лгалов В.В. Оптимизация процесса плоского шлифования штампов и пресс-форм радиоэлектронной промышленности: Дис.. канд. техн. наук: 05.02.08. -Иркутск, 2013. - 184 с.

53. Леон Р. Управление качеством. Робастное проектирование. Метод Тагути. Пер. с англ. - М.: СЕЙФИ, 2002. - 384 с.

54. Лурье Г.Б. Прогрессивные методы круглого шлифования. - Л.: Машиностроение, 1984. - 103 с.

55. Лурье Г.Б. Шлифование металлов. - М.: Машиностроение, 1989. - 172 с.

56. Мандров Б.И., Бакланов С.Д., Бакланов Д.Д., Влеско А.С., Путивский А.Н., Сухинина С.Д. Применение функции желательности Харрингтона при экструзионной сварке листов из полиэтилена марки ПЭНД // Ползуновский

альманах. - 2012. - № 1. - С. 62-64.

57. Маслов Е.Н. Теория шлифования материалов. - М.: Машиностроение, 1974.

- 320 с.

58. Машиностроение. Энциклопедия. Т. IV-3. Надежность машин / под ред. В.В. Клюева. - М.: Машиностроение, 2003. - 592 с.

59. Медведев Д.Д. Точность обработки в мелкосерийном производстве. - М.: Машиностроение, 1973. - 120 с.

60. Механика деформирования и разрушения при резании / Б.В. Барбышев, У.С. Путилова, Р.Ю. Некрасов и др.; под ред. М.Х. Утешева. - Том I. Нестационарный процесс резания. - Тюмень: ТюмГНТУ, 2012. - 212 с..

61. Назарьева, В.А., Васин А.Н., Бочкарев П.Ю. Разработка программного обеспечения для определения режимов резания при шлифовании // Вестник СГТУ. - 2006. - Т. 2. - №1.- С. 49-56.

62. Некрасов Ю.И. Интегрированная система диагностики и управления обработкой на станках с ЧПУ // Образование через науку: Тезисы докладов Международной конференции. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. - С. 198-199.

63. Никифоров И.П. Современные тенденции шлифвания и абразивной обработки. - Старый Оскол: ТНТ, 2012. - 560 с.

64. Носенко В.А., Носенко С.В. Попутное и встречное глубинное шлифование титанового сплава с периодической правкой круга // Техология машиностроения.

- 2010. - №10. - С. 66-71.

65. Носенко В.А., Носенко С.В., Технология шлифования металлов. - Старый Оскол: ТНТ, 2013. - 616 с.

66. Орловский С.А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации. - М.: Радио и связь, 1981. - 286 с.

67. Палей М.М., Дибнер Л.Г., Флид М.Д. Технология шлифования и заточки режущего инструмента. - М.: Машиностроение, 1988. - 288 с.

68. Подураев В.Н. Автоматически регулируемые и комбинированные процессы резания. - М.: Машиностроение, 1977. - 303 с.

69. Полканов Е.Г., Пини Б.Е. Шлифование инструментальных материалов высокопористыми абразивными кругами // Известия МГТУ «МАМИ». - 2010. - №2.

- С. 135-141.

70. Поллард Дж. Справочник по выислительным методам статистик / пер. с англ. - М.: Финансы и статистика, 1982. - 344 с.

71. Полянчиков Ю.Н., Воронцова А.Н., Ченышев Н.А., Воронцов В.В. Анализ и оптимизация операции шлифования: Монография. - М.: Машиностроение, 2003. -270 с.

72. Попов С. А., Ананьян Р. В. Шлифование высокопористыми кругами. - М: Машиностроение, 1980. - 78 с.

73. Попов С.А. Заточка режущего инструмента. - М.: Высшая школа, 1970. -320 с.

74. Режимы резания на работы, выполняемые на шлифовальных и доводочных станках с ручным управлением и полуавтоматах: справочник / Д.В. Ардашев и др.

- Челябинск: Изд-во АТОКСО. - 384 с.

75. Резников А.Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов. - М.: Машиностроение, 1981. - 280 с.

76. Рузинов Л.П. Статистические методы оптимизации химических процессов.

- М.: "Химия", 1972. — 200 с.

77. Рыжов Э.В., Аверченков А.В. Оптимизация технологических процессов механической обработки. - Киев: Наукова думка, 1989. - 192 с.

78. Силин С.С. Глубинное шлифование деталей из труднообрабатываемых материалов. - М.: Машиностроение, 1984. - 64 с.

79. Силин С.С. Оптимизация технологии глубинного шлифования. - М.: Машиностроение, 1989. - 120 с.

80. Солер Я.И. Стрелков А.Б. Нгуен Ван Ле, Нгуен Ван Кань. Оптимизация схемы задания поперечной подачи по микрорельефу поверхности быстрорежущих пластин при шлифовании высокопористым абразивом // Вестник ИрГТУ. - 2012. - № 8. - С. 22-30.

81. Солер Я.И., Гайсин С.Н., Казимиров Д.Ю. Статистические модели микрогеометрии поверхности при плоском шлифовании абразивными высокопористыми кругами деталей переменной жесткости из стали 12Х18Н10Т // Металлообработка. - 2005. - №3. - С. 12-16.

82. Солер Я.И., Стрелков А.Б., Казимиров Д.Ю. Прогнозирование макрогеометрии деталей из стали 13Х15Н4АМ3 при плоском шлифовании кругами из кубического нитрида бора // Справочник. Инженерный журнал. -2009. - № 11. - С. 26-31.

83. Солер Я.И., Шустов А.И. Влияние прочности зерен на точность формы пластин Р12Ф3К10М3 при маятниковом шлифовании высокопористыми нитридборовыми кругами // Вестник ИрГТУ. - 2015. - №5 (100). С. 28-33.

84. Солер Я.И., Шустов А.И. Прогнозирование шероховатости поверхности инструментальных сталей при плоском шлифовании нитридборовыми кругами высокой пористости // Международный научно-исследовательский журнал. -2013. - № 10-2 (17). - С. 81-86.

85. Солер Я.И., Шустов А.И. Пути улучшения микрогеометрии быстрорежущих пластин при шлифовании высокопористыми нитридборовыми кругами // Научное обозрение. - 2014. - №8. - 4.1. - С. 94-101.

86. Солер Я.И., Шустов А.И., Нгуен М.Т. Выбор высокопористых нитридборовых кругов по топографии пластин Р9М4К8 при маятниковом шлифовании с применением нечеткой логики // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. - 2016. - №7. - С. 82-93.

87. Справочник технолога - машиностроителя. В 2-х т. Т.1 / Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова. 5-е изд., исправл. -

М.: Машиностроение-1. 2003. - 912 с.

88. Старков В.К. Физика и оптимизация резания материалов. - М.: Машиностроение, 2009. - 640 с.

89. Старков В.К. Шлифование высокопористыми кругами. - М.: Машиностроение, 2007. - 688 с.

90. Стратиевский И.Х. Моделирование процессов абразивной обработки // Металлообработка. - 2002. - №4. - С. 9-11.

91. Стратиевский И.Х., Юрьев В.Г., Зубарев Ю.М. Абразивная обработка: справочник. - М.: Машиностроение, 2010. - 352 с.

92. Стрелков А. Б. Создание информационной базы для управления процессом плоского шлифования периферией круга на основе многокритериальной оптимизации параметров обработки: Дис.. канд. техн. наук: 05.02.08, 05.02.07. -Иркутск, 2011.- 190 с..

93. Суслов А.Г. Инженерия поверхности деталей / колл. авт.; под ред. А. Суслова. - М.: Машиностроение, 2008. - 320 с.

94. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. - М.: Машиностроение, 2000. - 320 с.

95. Суслов А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя детали. - М.: Машиностроение, 1987. - 206 с.

96. Суслов А.Г., Дальский А.М. Научные основы технологии машиностроения.

- М.: Машиностроение, 2002. - 684 с.

97. Уилер Д., Чамберс Д. Статистическое управление процессами / пер. с англ.

- М.: Альпина Бизнес Букс, 2009. - 409 с.

98. Худобин Л.В. Унянин А.Н. Минимизация засаливания шлифовальных кругов. - Ульяновск: УлГТУ, 2007. - 298 с.

99. Шеффе Г. Дисперсионный анализ / пер. с англ. - М.: Физматтиз, 1980. - 628 с.

100. Штовба С.Д. Проектирование нечетких систем средствами MATLAB. - М.: Горячая линия - Телеком, 2007. - 288 с.

101. Штовба С.Д. Проектирование нечетких систем средствами MATLAB. - М.: Горячая линия - Телеком, 2007. - 288 с.

102. Шурыгина, Л.И. Методы оптимизации химического эксперимента: Регрессионный анализ и статистическое планирование эксперимента. — Кемерово: КемГУ, 2011. — 66 с.

103. Эльбор в машиностроении / под ред. В.С. Лысанова. - Л.: Машиностроение, 1978. - 280 с. Попов С.А. Заточка и доводка режущего инструмента. - М.: Высшая школа, 1987. - 384 с.

104. Якимов А.В. Оптимизация процесса шлифования. - М.: Машиностроение, 1975. - 176 с.

105. Янюшкин А.С., Архипов П.В., Лобанов Д.В., Попов В.Ю., Лосев Е.Д. Качество поверхности после алмазной обработки безвольфрамовых твердых сплавов // Наукоемкие технологии в машиностроении. - 2016. - №1. - С. 20-24.

106. Янюшкин А.С., Шоркин В.С. Контактные процессы при электроалмазном шлифовании. - М.: Машиностроение, 2004. - 320 с.

107. Ящерицын П.И. Купцов Б.П. Прогрессивные методы плоского шлифования периферией круга. - Минск: Институт научно-технической информации и пропаганды при госплане БССР, 1967. - 56 с.

108. Ящерицын П.И. Повышение эксплуатационных свойств шлифованных поверхностей. - Минск: Наука и техника, 1966. - 384 с.

109. Ящерицын П.И., Жалнерович Е.А. Шлифование металлов. - Минск: Беларусь, 1970. - 464 с.

110. Ящерицын П.И., Махаринский Е.И. Планирование эксперимента в машиностроении. - Минск: Выш. шк., 1985. - 286 с.

111. A. Devillez, O. Sinot, P. Chevrier и D. Dudzinski. High speed grinding: an

industrial study of lubrication parameter // Metal Cutting and High Speed Machining, edited by D. Dudzinski et al. - Kluwer Academic/Plenum Publishers, 2002. - pp. 251265.

112. Ali Y.M., Zhang L.C. A fuzzy model for predicting burns in surface grinding of steel // Int J Mach Tool Manu. - 2004. - Vol. 44. - P. 563.

113. Ali Y.M., Zhang L.C. Surface roughness prediction of ground components using a fuzzy logic approach // Journal of Materials Processing Technology. - 1999. - P. 561568.

114. Frees E.W. Regression modeling with actuarial and financial applications. - New York: Cambridge University Press, 2010. - 565 p.

115. Hollander M., Wolfe D.A. Nonparametric statistical methods. - New Jersey, Wiley-Interscience, 1999. - 787 p.

116. J. Gradisek, E. Govekar, I. Grabec, A. Baus, F Klocke. Detecting chatter in grinding // Metal Cutting and High Speed Machining, edited by D. Dudzinski et al. -Kluwer Academic/Plenum Publishers, 2002. - pp. 161-170.

117. Jaya A.S.M., Hashim S.Z.M. and Rahman M.N.A. Fuzzy logic-based for predicting roughness performance of TiAlN coating // In Intelligent Systems Design and Applications (ISDA), 2010. 10th International Conference. 2010. - P. 91-96.

118. Kiefer J. On the Nonrandomized Optimality and Randomized Nonoptimality of Symmetrical Designs // The Annals of Mathematical Statistics. - 1958. - Volume 29. -Number 3. - pp. 675-699.

119. Kiefer J., Wolfowitz J. Optimum Designs in Regression Problems // The Annals of Mathematical Statistics. - 1951. - Volume 30. - Number 2. - pp. 271-294.

120. Klocke F. Manufacturing processes 2. Grinding, honing, lapping. - Heidelberg: Springer, 2009. - 433 p.

121. Mamdani E.H., Assilian S. An Experiment in Linguistic Synthesis with Fuzzy Logic Controller // Int. J. Man-Machine Studies. - 1975. - Vol. 7. - №1. - P. 1-13.

122. Mayers R.H., Montgomery D.C., Christine M. Response surface methodology: process and product using design experiment. - Anderson-Cook. New Jersey: John Willey & Sons, 2009. - 824 p.

123. Mukherjee I., Ray P.K. A review of optimization techniques in metal cutting processes // Computers & Industrial Engineering. -2006. - V. 50. - № 1-2. - P. 15-34.

124. Pearson K. On lines and planes of closest fit to systems of points in space // Philosophical magazine. - 1901. - 6(2). - pp. 559-572.

125. Pillet M. Les Plans d'Experiences par la Methode Taguchi, Les editions d'Organisation, 1997.

126. Rao R.V. Advanced Modeling and Optimization of Manufacturing Processes. -London: Springer, 2011. - 380 p.

127. Rowe W.B. Principles of modern grinding technology. - Oxford: William Andrew, 2009. - 416 p.

128. Rowe W.B. Temperature control in CBN grinding // International Journal of Advanced Manufacturing Technologies. - 1996. - 12: 387. doi:10.1007/BF01186926.

129. Spendley W., Hext G.R., Himsworth F.R. Sequential Application of Simplex Design in Optimization and Evolutionary Operation // Technometrics. - 1962. - Vol.4. - №4. - pp. 441-461.

130. Zadeh L. Fuzzy Sets // Information and Control. - 1965. - №8. - P. 338-353.

ПРИЛОЖЕНИЕ Модели I МДА при плоском шлифовании БП Р9М4К8 с

различной жесткостью

Таблица 1 - Модели I МДА при плоском шлифовании абсолютно жестких БП

Р9М4К8

Параметр Уравнение Модели

Ra(1), МКМ 0,36 + 0,049А+ 0,054В + 0,04С + 0,037АВ + 0,035ВС

Rz(1), мкм 1,3 + 0,16А + 0,15В + 0,13С + 0,078АВ + 0,087ВС + 0,081В2

Rq(1), МКМ 0,45 + 0,061А + 0,066В + 0,051С + 0,045АВ + 0,042ВС

Rmax(1), МКМ 2,06 + 0,25А + 0,29В + 0,24С - 0,055Б + 0,19АВ + 0,18ВС - 0,088СБ + 0,12В2

5ц), МКМ 9,97 + 0,46А + 0,38В + 0,23С + 0,18АВ + 0,17ВС + 0,23В2

^т(1), МКМ 7,20А + 3,45В + 4,26С - 3,38Б + 18,89А2 + 27,11В2 + 30,93С2 + 28,57Б2

^5(1), % 1,32 + 0,046А + 0,11В + 0,018С + 0,098АВ + 0,083ВС

У0(1), % 2,67 + 0,18А + 0,21В

Гр15(1), % £Хр(1,44 + 0,093А + 0,066В + 0,094А2)

¿р20(1), % (2,63 + 0,12А + 0,097В - 0,014С - 0,015Б + 0,095СБ)2

¿р25(1), % 10,27 + 0,95А + 0,63В - 0,22С -0,17Б + 0,76 СБ

^0(1), % 14,52 + 1,23А + 0,87В - 0,36С - 0,37Б + 1,16СБ

¿р35(1), % 19,78 + 1,33А + 1,13В - 0,5С - 0,56Б + 1,01ВС + 1,39СБ

^40(1), % 26 + 1,64А + 1,37В - 0,77С - 0,58Б + 1,31СБ

¿р45(1), % 33,19 + 1,85А + 1,37В - 0,83С - 0,48Б - 1,38АВ + 1,7СБ

¿р50(1), % 41,3 + 1,86А + 1,38В - 0,91С - 0,42Б - 1,68АВ + 1,86СБ

¿р55(1), % 49,79 + 1,7А + 1,41В - 0,83С - 0,45Б - 1,9АВ + 2,02СБ

¿Р60(1), % 58,36 + 1,42А + 1,14В - 0,7С - 0,49Б - 2,07АВ + 2,21СБ

¿р65(1), % 66,8 + 1,14А + 0,85В - 0,62С - 0,52Б - 2АВ + 1,93СБ

¿р70(1), % 74,55 + 0,63А + 0,55В - 0,69С - 0,46Б - 1,99АВ + 1,52СБ

¿р75(1), % 81,38 + 0,21А + 0,21В - 0,68С - 0,3Б - 1,76АВ + 1,12СБ

¿р80(1), % 87,13 - 0,006А + 0,057В - 1,19АВ

¿р85(1), % 91,52 - 0,12А - 0,11В - 0,77АВ

¿р90(1), % 94,81 - 0,34С

¿р95(1), % 97,31 - 0,16А - 0,22С

Ra(2), МКМ 0,041 + 0,005А + 0,005В + 0,004С + 0,003ВС

RZ(2), МКМ 0,17 + 0,02А + 0,011В + 0,015С + 0,011ВС

Rq(2), МКМ 0,054 + 0,007А + 0,006В + 0,006С + 0,004ВС

Rmax(2), МКМ 0,29 + 0,039А + 0,024В + 0,03С + 0,021ВС

£(2), МКМ 6,34 + 0,084А + 0,15В - 0,12А2

^т(2), МКМ 62,47

Гр5(2), % 1,63 - 0,11Б

Гр10(2), % 3,52

Гр15(2), % 6,75 - 0,41С - 0,46Б - 0,73Б2

ГР20(2), % 10,67 - 0,73С - 0,72Б - 1,11С2

¿р25(2), % 14,73 - 1,15С

¿р30(2), % 20,88 - 1,46С

^35(2), % 28,16 - 1,87С

Гр40(2), % 36,45 - 1,02А - 2,21С + 2,39АС

М5(2), % 45,23 - 1,14А - 2,24С + 2,45АС

¿Р50(2), % 54,24 - 0,92А - 2,18С + 2,82АС

¿Р55(2), % 62,91 - 0,78А - 1,84С + 2,8АС

Гр60(2), % 70,75 - 0,56А - 1,62С + 2,63АС

¿Р65(2), % 77,61 - 0,55А - 1,37С + 2,29АС

¿Р70(2), % 83,48 - 0,35А - 1,03С + 1,88АС

¿Р75(2), % 88,32 - 0,23А - 0,72С + 1,36АС

ГР80(2), % 91,7 - 0,15А - 0,55С + 0,93АС + 0,89А2

¿Р85(2), % 94,67 - 0,15А - 0,34С + 0,52АС + 0,58А2

Гр90(2), % 97,07

¿Р95(2), % 98,56

ЕРЕтах (0,35 - 0,019А - 0,01С - 0,0017Б + 0,036АБ + 0,036СБ) -0,5

ЕБЕа (0,46 - 0,03А - 0,009С + 0,002Б + 0,054АБ + 0,038СБ)"0,5

ЕЕЕа (0,44 - 0,028А - 0,009С + 0,006Б + 0,051АБ + 0,039СБ)"0,5

НУ 8715,07 + 256,54С + 374,03Б + 461,49СБ + 640,13Б2

Таблица 2 - Модели I МДА при плоском шлифовании БП Р9М4К8 с поперечной

переменной жесткостью (/1)

Параметр Уравнение Модели

Яа(1), МКМ 2,32 - 0,13А - 0.13В - 0.056С + 0.088Б - 0.16Е - 0.037АБ - 0.028АЕ - 0.034СЕ + 0.059БЕ - 0.063С2 - 0.2Е2

Кг(1), МКМ 1.37 - 0.13А - 0.1В - 0.037С + 0.077Б - 0.13Е - 0.026АВ - 0.029АБ - 0.031АЕ + 0.049БЕ - 0.057В2 - 0.17Е2

^(1), МКМ (2.07 - 0.12А - 0.11В - 0.051С + 0.077Б - 0.14Е - 0.031АБ - 0.025АЕ - 0.028СЕ + 0.053БЕ - 0.053С2 - 0.18Е2)-2

Ктах(И), МКМ (0.94 - 0.049А - 0.046В - 0.021С + 0.035Б - 0.057Е - 0.011АВ - 0.011АБ -0.014АЕ + 0.023БЕ - 0.027В2 - 0.072Е2)-2

^(1), МКМ (0.05 - 0.003А - 0.002В - 0.001С + 0.001Б - 0.003Е - 0.001АВ - 0.001АБ + 0.001БЕ - 0.003Е2)-1/134

^т(1), МКМ Ехр(4.34 + 0.019А + 0.021В + 0.029С - 0.055Б + 0.035Е - 0.023АС - 0.05БЕ + 0.056С2 - 0.049Б2 + 0.054Е2)

¿р5(1), % Ехр(0.24 + 0.041А + 0.078В + 0.046С)

¿р10(1), % Ехр(0.93 + 0.048А + 0.097В + 0.046С - 0.009Б - 0.003Е + 0.079АБ + 0.042СБ + 0.043СЕ)

Гр15(1), % Ехр(1.45 + 0.058А + 0.089В + 0.035С - 0.018Б - 0.006Е + 0.059АБ + 0.037СБ + 0.042СЕ)

¿Р20(1), % Ехр(2 + 0.057А + 0.08В + 0.037С - 0.004Е + 0.061СЕ - 0.13В2)

¿Р25(1), % Ехр(2.26 + 0.038А + 0.075В + 0.034С - 0.045Б)

гр30(1), % (3.71 + 0.067А + 0.13В + 0.057С - 0.054Б - 0.037Е + 0.015АВ - 0.05АС + 0.064АБ - 0.043АЕ - 0.014ВС + 0.07ВБ + 0.018ВЕ + 0.037СБ + 0.095СЕ - 0.05БЕ)2

¿Р35(1), % (4.35 + 0.075А + 0.13В + 0.055С - 0.023Е + 0.1СЕ)2

¿Р40(1), % 25.21 + 0.9А + 1.23В + 0.56С - 0.17Е + 0.99СЕ

¿Р45(1), % 32.39 + 1.09А + 1.36В + 0.52С - 0.21Е + 1.12СЕ

^50(1), % 40.38 + 1.11А + 1.44В + 0.51С - 0.36Е + 0.95СЕ

^55(1), % 48.9 + 1А + 1.33В

¿р60(1), % 57.64 + 0.9А + 1.22В

¿р65(1), % 66.13 + 1.21В - 0.85Е

¿р70(1), % 74 + 0.99В - 0.89Е

¿р75(1), % 80.91 + 0.77В - 0.8Е

¿Р80(1), % 86.6 + 0.46В - 0.76Е

¿р85(1), % 91.09 - 0.52Е

¿Р90(1), % 94.82 - 0.31Е - 0.48Е2

¿р95(1), % 97.29 - 0.12А - 0.052В + 0.018Б - 0.12Е + 0.1ВБ - 0.28Е2

^а(2), МКМ (32.03 - 4.14А - 3.07В - 2.01С - 1.64Е - 1.49ВС)-1

Rz(2), мкм (8.02 - 0.88А - 0.69В - 0.39С - 0.56Е)-1

Rg(2), МКМ (25.25 - 3.51А - 2.41В - 1.51С - 1.68Е)-1

Rmax(2), МКМ (4.84 - 0.67А - 0.47В - 0.31С - 0.35Е)-1

£(2), МКМ 6.02 + 0.13А + 0.1В

^т(2), МКМ (0.015 - 0.0009А - 0.0004С + 0.004Е - 0.0007СЕ + 0.001Е2)-1

¿Р5(2), % (1.29 + 0.038В)2

Гр10(2), % Ехр(1.26 + 0.04В)

Гр15(2), % Ехр(1.83)

Гр20(2), % Ехр(2.3)

¿р25(2), % Ехр(2.71)

¿Р30(2), % Ехр(3.06)

¿р35(2), % Ехр(3.36)

Гр40(2), % Ехр(3.55 - 0.009С + 0.005Б + 0.017Е + 0.037СБ + 0.081Е2)

*р45(2), % 44.71 + 0.77Е + 2.66Е2

¿р50(2), % 52.83 + 0.24В - 0.31С + 0.36Б + 0.82Е + 1.18ВБ + 1.58СБ + 3.62Е2

¿Р55(2), % 61.23 + 0.34В - 0.32С + 0.29Б + 0.8Е + 1.15ВБ + 1.6СБ + 3.58Е2

Гр60(2), % 69.17 + 0.3В - 0.33С + 0.11Б + 0.57Е + 1.05БВ + 1.49СБ + 3.31Е2

¿Р65(2), % 76.29 - 0.33С + 0.02Б + 0.58Е + 1.18СБ + 2.74Е2

¿р70(2), % 82.45 - 0.66А - 0.41С - 0.16Б + 0.41Е + 0.97СБ + 2.09Е2

Гр75(2), % 88.42 - 0.46А + 0.098В - 0.49С - 0.18Б + 0.12Е + 0.66ВБ + 0.89СБ - 1.38А2 + 1.83Е2

Гр80(2), % 91.45 - 0.36А - 0.38С - 0.12Б + 0.098Е + 0.51СБ + 1.02Е2

¿р85(2), % 94.56 - 0.24А - 0.23С - 0.035Б + 0.022Е + 0.31СБ + 0.54Е2

Гр90(2), % 96.96 - 0.14А

¿р95(2), % 98.48 - 0.072А

ЕРЕтах Ехр(1.85 + 0.025А + 0.083В - 0.011С + 0.14Е + 0.071АЕ + 0.072ВЕ + 0.09СЕ + 0.27Е2)

ЕЕЕа Ехр(1.39 - 0.004А + 0.11В - 0.003С - 0.081Б + 0.12Е + 0.066АЕ + 0.08ВЕ + 0.065СЕ + 0.24Е2)

ЕРЕд Ехр(1.45 - 0.0007А + 0.1В - 0.002С - 0.076Б + 0.13Е + 0.069АЕ + 0.081ВЕ + 0.072СЕ + 0.25Е2)

НУ 8122.13 - 110.11А - 8.68В - 46.83С - 62.84Б - 168.77Е - 125.49ВЕ - 176.02СБ -434.15А2

Таблица 3 - Модели I МДА при плоском шлифовании БП Р9М4К8 с продольной

переменной жесткостью (j2)

Параметр Уравнение Модели

Ra(1), МКМ (2,26 - 0,13A - 0.14B - 0.081C + 0.048D - 0.075 - 0.056AE + 0.039BD - 0.035BE +

0.14C2)-2

Rz(1), мкм (1.15 - 0.051A - 0.054B - 0.033C + 0.019D - 0.039E - 0.025AE + 0.015BD -

0.015BE + 0.052)-2

Rq(1), МКМ (2.02 - 0.11A - 0.13B - 0.073C + 0.039D - 0.069E - 0.05AE + 0.032BD - 0.027BE +

0.12C2)-2

Rmax(1), МКМ (0.92 - 0.047A - 0.05B - 0.03C + 0.015D - 0.033E - 0.021AE + 0.012BD - 0.012BE

+ 0.042C2)-2

£(1), МКМ (0.007 - 0.0005A - 0.0005B - 0.0003C + 0.0002D - 0.0003E - 0.0002AD + 0.0003BD

- 0.0002BE+ 0.0003C2)-1/225

Sm(1), МКМ (0.11 - 0.002A - 0.002B - 0.002C + 0.003E + 0.002CE + 0.004C2)-2

tp5(1), % (1.12 + 0.037B)2

tp10(1), % Exp(0.98 + 0.046A + 0.093B + 0.028C - 0.11C2)

tp15(1), % (2.04 + 0.052A + 0.091B)2

tp20(1), % (2.54 + 0.065A + 0.12B)2

tp25(1), % (3.07 + 0.077A + 0.14B)2

tp30(1), % 13.54 + 0.56A + 1.08B - 0.36D - 0.57AD

tp35(1), % 18.47 + 0.71A + 1.31B - 0.51D - 0.75AD

tp40(1), % 24.48 + 0.86A + 1.51B - 0.51D + 0.68AB - 0.91AD

tp45(1), % 31.72 + 0.93A + 1.74B

tp50(1), % 39.79 + 0.93A + 1.81B

tp55(1), % 48.45 + 0.89A + 1.83B

tp60(1), % 57.25 + 1.78B

tp65(1), % 65.92 + 1.49B

tp70(1), % 73.9 + 1.03B

tp75(1), % 80.84 + 0.6B

tp80(1), % 86.65

tp85(1), % 91.26 + 0.17B - 0.065C - 0.04D - 0.34BD - 0.34CD

tp90(1), % 94.67

tp95(1), % 97.22 - 0.079A - 0.086B

Ra(2), МКМ (29.42 - 3.32A - 2.99B - 1.26C + 1.31AB - 1.55BC + 3.97B2)-1

Rz(2), МКМ (7.52 - 0.6A - 0.69B - 0.22C - 0.28E - 0.36BC + 0.95B2)-1

Rq(2), МКМ (25.48 - 2.44A - 2.44B - 1.24C + 0.66D + 1.11AB - 1.42AD - 1.16BC)-1

Rmax(2), МКМ (2.11 - 0.11A - 0.11B - 0.042C + 0.019D - 0.051AD - 0.054BC + 0.12B2)-2

S(2), МКМ 6.12 + 0.1A - 0.037B + 0.05D - 0.14E - 0.11AB + 0.13AD - 0.2B2 + 0.23E2

Sm(2), МКМ (0.015 - 0.0008A + 0.000008B + 0.0008AB)-1

tp5(2), % Exp0.52

tp 10(2), % 3.76

tp 15(2), % Exp 1.86

tp20(2), % Exp2.34

tp25(2), % (0.26)-2

tp30(2), % (0.22)-2

tp35(2), % Exp3.38

tp40(2), % Exp3.63

¿р45(2), % 46.9

¿р50(2), % 55.66

¿р55(2), % 64.01

Гр60(2), % 1520001/279

¿р65(2), % 78.22 - 0.86А

¿р70(2), % 83.82 - 0.88А

¿р75(2), % 88.45 - 0.69А

Гр80(2), % 92.12 - 0.5А

¿р85(2), % 94.89 - 0.36А

Гр90(2), % 96.96 - 0.18А

¿р95(2), % 98.45

ЕРЕтах (0.36 + 0.00004А - 0.004В - 0.01С - 0.0001Б + 0.042Е - 0.019АВ - 0.016ВБ)"2

ЕРЕа (0.47 + 0.004А - 0.005В + 0.003Б + 0.048Е - 0.019АВ - 0.022ВБ - 0.017ВЕ)-2

ЕРЕа (0.45 + 0.004А - 0.012С + 0.003Б + 0.049Е - 0.02АВ - 0.021ВБ - 0.015ВЕ)-2

НУ 7642.89 - 79.94С + 8.86Е - 319.08Е2