Development of a device for studying and simulating the electrochemical grinding process

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. When manufacturing critical parts from high-strength and difficult-to-process steels in various industries, the final quality is usually formed during finishing operations. The efficiency of the process is significantly higher when using combined, hybrid methods of influencing the surface being processed. When processing some complex-shaped parts, more attention in finishing operations is usually paid to reducing roughness while maintaining previously achieved dimensional accuracy indicators. For this purpose, abrasive tools on a rigid base are often used, placing it in a less rigid technological system. To increase the efficiency of the process, it is necessary to establish optimal modes of mechanical and electrochemical processing of parts. In the absence of the possibility of using industrial equipment for hybrid technologies at the initial stage, taking into account the need to modernize existing technological equipment for the implementation of the electrochemical grinding process, it is advisable to study this process by simulating it on simulator devices. The purpose of the work is to develop a device for studying and simulating the process of electrochemical grinding of conductive parts with abrasive heads on a metal bond. Research methodology. To simulate the process of electrochemical grinding of conductive parts using abrasive heads on a metal bond, we have developed a special device. It allows for the basing of the workpiece and the tool, implementation the electrochemical grinding process, its kinematic and electrical conditions: main motion, linear displacement of working bodies, mechanical and electrical modes, ensuring the necessary conditions for the implementation of the technology, and implementing a control system. Results and discussion. To determine the influence of mechanical cutting modes on the roughness of the machined surface of a part made of corrosion-resistant steel 0.12 C-18Cr-10 Ni-Ti, empirical studies were carried out on the designed device. Planning and processing of experimental results were carried out using standard methodology for preparing and conducting a full factorial experiment. The resulting model makes it possible to determine rational mechanical cutting conditions and evaluate its influence on the quality of the surface being processed.

About the authors

M. A. Borisov

Email: borisovmgou@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9084-1820
Ph.D. (Engineering), Associate Professor, I.N. Ulianov Chuvash State University, 15 Moskovsky Prospekt, Cheboksary, 428015, Russian Federation, borisovmgou@mail.ru

D. V. Lobanov

Email: lobanovdv@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-4273-5107
D.Sc. (Engineering), Associate Professor, I.N. Ulianov Chuvash State University, 15 Moskovsky Prospekt, Cheboksary, 428015, Russian Federation, lobanovdv@list.ru

V. Yu. Skeeba

Email: skeeba_vadim@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8242-2295
Ph.D. (Engineering), Associate Professor, Novosibirsk State Technical University, 20 Prospekt K. Marksa, Novosibirsk, 630073, Russian Federation, skeeba_vadim@mail.ru

O. A. Nadezhdina

Email: nadezhdina_oksana@mail.ru
ORCID iD: 0009-0006-3656-394X
I.N. Ulianov Chuvash State University, 15 Moskovsky Prospekt, Cheboksary, 428015, Russian Federation, nadezhdina_oksana@mail.ru

References

  1. Исследование процесса автоматического управления сменой полярности тока в условиях гибридной технологии электрохимической обработки коррозионно-стойких сталей / М.А. Борисов, Д.В. Лобанов, А.С. Янюшкин, В.Ю. Скиба // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2020. –Т. 22, № 1. – С. 6–15. – doi: 10.17212/1994-6309-2020-22.1-6-15.
  2. The research into the effect of conditions of combined electric powered diamond processing on cutting power / D.V. Lobanov, P.V. Arkhipov, A.S. Yanyushkin, V.Yu. Skeeba // Key Engineering Materials. – 2017. – Vol. 736. – P. 81–85. – doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/KEM.736.81' target='_blank'>www.scientific.net/KEM.736.81.
  3. Анализ и синтез системы виброизоляции шлифовального станка с учетом эксплуатационной надежности ее элементов / С.М. Братан, А.О. Харченко, Е.А. Владецкая, А.А. Харченко // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2019. – Т. 21, № 1. – С. 35–49. – doi: 10.17212/1994-6309-2019-21.1-35-49.
  4. Kharchenko A., Chasovitina A., Bratan S. Modeling of regularities of change in profile sizes and wear areas of abrasive wheel grains during grinding // Materials Today: Proceedings. – 2021. – Vol. 38 (4). – P. 2088–2091. – doi: 10.1016/j.matpr.2020.10.154.
  5. Nosenko S.V., Nosenko V.A., Kremenetskii L.L. The condition of machined surface of titanium alloy in dry grinding // International Conference on Industrial Engineering, ICIE 2017, Saint-Petersburg, 16–19 May 2017. – St. Petersburg, 2017. – P. 115–120. – doi: 10.1016/j.proeng.2017.10.446.
  6. Analysis of grinding process with the use of field theory / V.V. Gusev, S.I. Roshchupkin, D.A. Moiseev, E.P. Melnikova // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2019. – Vol. 709 (2). – P. 022001. – doi: 10.1088/1757-899X/709/2/022001.
  7. Реченко Д.С. Исследование процесса резания труднообрабатываемых материалов на микроуровне // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2019. – Т. 21, № 2. – С. 18–25. – doi: 10.17212/1994-6309-2019-21.2-18-25.
  8. Ultra-high-speed sharpening and hardening the coating of carbide metal-cutting tools for finishing aircraft parts made of titanium alloys / D.S. Rechenko, A.Y. Popov, Y.V. Titov, D.G. Balova, B.P. Gritsenko // Journal of Physics: Conference Series. – 2019. – Vol. 1260 (6). – P. 062020. – doi: 10.1088/1742-6596/1260/6/062020.
  9. Kozlov A.M., Kozlov A.A. Shaping the surface topology of cylindrical components by means of an abrasive tool // Russian Engineering Research. – 2009. – Vol. 29 (7). – P. 743–746. – doi: 10.3103/S1068798X09070223.
  10. Soler Ya.I., Kazimirov D.Yu. Predicting the supporting area of microrelief in machine parts of variable rigidity during plane grinding // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. – 2006. – Vol. 35 (3). – P. 260–265.
  11. Study on electrochemical effect in electrochemical grinding of tungsten alloy / L. Niu, Z. Jin, Z. Zhou, Z. Dong, X. Zhu // ISAAT 2018 – 21st International Symposium on Advances in Abrasive Technology, Toronto, 14–16 October 2018. – Toronto, ON, 2018.
  12. Братан С.М., Сидоров Д.Е., Богуцкий В.Б. Синтез фильтра Калмана-Бюсси для оценивания состояния операции шлифования // Современные направления и перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении: материалы международной научно-технической конференции, Севастополь, 14–15 сентября 2015 года. – Севастополь, 2015. – С. 87–91.
  13. Испытательный комплекс на базе прецизионного профилешлифовального станка с ЧПУ CHEVALIER модели smart-B1224 III / В.А. Носенко, Р.А. Белухин, А.В. Фетисов, Л.К. Морозова // Известия Волгоградского государственного технического университета. – 2016. – № 5 (184). – С. 35–39.
  14. Гусев В.В., Моисеев Д.А. Оценка параметров рабочей поверхности алмазного шлифовального круга // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. – 2017. – № 4 (59). – С. 11–17.
  15. Макаров В.Ф., Никитин С.П. Повышение эффективности профильного глубинного шлифования лопаток турбин на многокоординатных станках с ЧПУ // Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2018. – № 4 (82). – С. 21–29.
  16. Макаров В.Ф., Жукотский В.А., Бычина Е.Н. Проблемы автоматизации финишной обработки сложнопрофильных поверхностей лопаток ГТД // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2016. – № 8-2. – С. 52–55.
  17. Патент № 2215641 C2 Российская Федерация, МПК B24B 49/00, G01L 5/00. Приспособление для измерения малых сил при электроалмазном шлифовании: № 2001116428/28: заявл. 13.06.2001: опубл. 10.11.2003 / А.С. Янюшкин, В.Ю. Попов, А.А. Сурьев, В.В. Янпольский; заявитель Братский государственный технический университет.
  18. Патент № 2210749 C2 Российская Федерация, МПК G01L 1/22, G01L 1/00, G01L 5/00. Тензометрическая вставка для измерения малых сил при электроалмазном шлифовании: № 2001116429/28: заявл. 13.06.2001: опубл. 20.08.2003 / А.С. Янюшкин, В.Ю. Попов, А.А. Сурьев, В.В. Янпольский; заявитель Братский государственный технический университет.
  19. Носенко В.А., Носенко С.В. Технология шлифования металлов. – 4-е изд., стер. – Старый Оскол: Тонкие наукоемкие технологии, 2022. – 616 с.
  20. Influence of the duration of current pulses on the roughness in the combined processing of corrosion steel 12H18N10T / D. Lobanov, M. Borisov, A. Yanyushkin, V. Skeeba // Key Engineering Materials. – 2022. – Vol. 910. – P. 397–402. – doi: 10.4028/p-gu270a.
  21. Zaborski S., Lupak M., Poros D. Wear of cathode in abrasive electrochemical grinding of hardly machined materials // Journal of Materials Processing Technology. – 2004. – Vol. 149 (1–3). – P. 414–418. – doi: 10.1016/j.jmatprotec.2004.02.015.
  22. Diamond – ECM grinding of ceramic-metal tungsten / V.A. Mogilnikov, M.Y. Chmir, Y.S. Timofeev, V.S. Poluyanov // Proceedings of the Seventeenth CIRP Conference on Electro Physical and Chemical Machining (ISEM), Leuven, 08–12 April 2013. – Leuven, 2013. – P. 407–409. – doi: 10.1016/j.procir.2013.03.104.
  23. Гусев В.В., Полтавец В.В., Молчанов А.Д. Технологическое обеспечение обработки труднообрабатываемых материалов алмазным шлифованием за счет управления режущей способностью кругов // Инновационные перспективы Донбасса: материалы 5-й Международной научно-практической конференции, Донецк, 21–23 мая 2019 года. Т. 3. – Донецк, 2019. – С. 119–123.
  24. Повышение качества абразивного электрохимического шлифования жаропрочных сплавов на никелевой основе / Р.Х. Ганцев, Д.В. Гундеров, В.В. Атрощенко, Л.А. Таймасова, М.В. Ватуев // Нефтегазовые технологии и новые материалы. Проблемы и решения. – Уфа, 2019. – Вып. 8 (13). – С. 322–326.
  25. Жетесова Г.С., Булатов Д.Ж. Определение наиболее оптимальных параметров и условий электромеханической обработки // Труды Университета. – 2014. – № 1 (54). – С. 24–26.
  26. Механизм образования защитных пленок на алмазных кругах с металлической связкой / А.С. Янюшкин, О.И. Медведева, П.В. Архипов, В.Ю. Попов // Системы. Методы. Технологии. – 2010. – № 1 (5). – С. 132–138.
  27. Попов В.Ю., Янюшкин А.С. Формирование поверхностного слоя режущего инструмента при алмазной обработке кругами на металлической связке // Решетневские чтения. – 2014. – Т. 1. – С. 306–308.
  28. Kozlov A.M., Ambrosimov S.K., Kozlov A.A. Modeling abrasive grain interaction with machined surface // Proceedings of the 6th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2020), Sochi, Russia, 18–22 May 2020. – Springer, 2021. – P. 953–960. – doi: 10.1007/978-3-030-54817-9_110.
  29. Bratan S., Bogutsky B., Roshchupkin S. Development of mathematical model of material removal calculation for combined grinding process // Proceedings of the 4th International Conference on Industrial Engineering ICIE 2018, Moscow, 15–18 May 2018. – Springer, 2019. – P. 1759–1769. – doi: 10.1007/978-3-319-95630-5_189.
  30. Investigation of the structure and properties of copper-tin bonding M2-01 in diamond grinding wheel introducing additional energy in the form of electric discharges into the processing zone / Y. Gutsalenko, S. Bratan, S. Roshchupkin, V. Dyadichev, S. Menyuk // Materials Today: Proceedings. – 2019. – Vol. 11 (1). – P. 586–590. – doi: 10.1016/j.matpr.2019.01.033.
  31. Козлов А.М., Болгов Д.В. Моделирование совмещенной абразивной обработки // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – 2010. – № 2 (280). – С. 50–53.
  32. Ways to implement hybrid finishing technology with a hand-held rotary tool / D. Lobanov, M. Borisov, A. Yanyushkin, V. Skeeba // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2020. – Vol. 709 (4). – P. 044075. – doi: 10.1088/1757-899X/709/4/044075.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».