omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2023-186-35-43omna-157Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGОценка вероятности отказа при эксплуатации сборного режущего инструмента со сменными многогранными пластинами методами непараметрической статистикиEstimation of the probability of failure during operation of a prefabricated cutting tool with replaceable polyhedral plates by nonparametric statistics methodshttps://orcid.org/0000-0002-9616-4661СызранцеваК. В.SyzrantsevaK. V.

СЫЗРАНЦЕВА Ксения Владимировна, доктор технических наук, доцент (Россия), профессор кафедры кибернетических систем

г. Тюмень

SYZRANTSEVA Kseniya Vladimirovna, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Professor of Cyber Systems Department

Tyumen

v.syzr@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-9761-3342ВасилегаН. А.VasilegaN. A.

ВАСИЛЕГА Наталья Александровна, ассистент кафедры «Станки и инструменты»

г. Тюмень

VASILEGA Natalya Aleksandrovna, Assistant of Machines and Tools Department

Tyumen

natashavasilega@mail.ruТюменский индустриальный университетРоссияIndustrial University of TyumenRussian Federation202330062023023543Copyright © Сызранцева К.В., Василега Н.А., 20232023Сызранцева К.В., Василега Н.А.Syzrantseva K.V., Vasilega N.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/157

В статье рассмотрены вопросы стойкости сборного режущего инструмента в процессе обработки металла резанием, а также риск потери его работоспособности. В ходе оценки вероятности отказа инструмента при нарушении установленного критерия износа используются результаты производственного эксперимента при черновой обработке детали «Вал» из прутка диаметром 58 мм из сплава ХН77ТЮР. Обработка детали велась сборным режущим инструментом со сменными многогранными пластинами круглой и квадратной формы, имеющими по типу специальное исполнение из сплавов: ВК6м, ВК8 и Т15К6. Для оценки полученных результатов и описания их распределения авторами используется критерий согласия Шапиро–Уилка для проверки корреляции между исходными данными и соответствующим предположением об их нормальном распределении. Так как полученные данные производственных испытаний не подчиняются нормальному закону распределения, для дальнейшего анализа применяется непараметрический метод Парзена–Розенблатта.

The article discusses the issues of durability of a prefabricated cutting tool in the process of metal cutting, as well as the risk of loss of its operability. In the course of assessing the probability of tool failure in violation of the established wear criterion, the results of a production experiment are used when roughing the Shaft part made of a rod with a diameter of ø 58 mm made of HN77TYUR alloy. The processing of the part is carried out with a prefabricated cutting tool with replaceable polyhedral plates of round and square shape, having a special type of alloys: VK6m, VK8 and T15K6. To evaluate the results obtained and describe their distribution, the authors use the Shapiro–Wilk agreement criterion to check the correlation between the initial data and the corresponding assumption of their normal distribution. Since the obtained production test data do not obey the normal distribution law, the nonparametric Parsen–Rosenblatt method is used for further analysis.

сборный режущий инструментсменные многогранные пластиныработоспособностьвероятность отказакритерий согласия Шапиро– Уилканепараметрическая статистикаметод Парзена–Розенблаттафункция плотности распределенияprefabricated cutting toolreplaceable polyhedral platesoperabilityfailure probabilityShapiro–Wilk agreement criterionnonparametric statisticsParsen–Rosenblatt methoddistribution density functionReferencesАртамонов Е. В., Василега Д. С., Трифонов В. Б. Выбор инструментального твердого сплава по обрабатываемому материалу на основе физико-механических характеристик. Тюмень: Изд-во Тюменского гос. нефтегазового ун-та, 2010. 127 с.Artamonov E. V., Vasilega D. S., Trifonov V. B. Vybor instrumental′nogo tverdogo splava po obrabatyvayemomu materialu na osnove fiziko-mekhanicheskikh kharakteristik [Selection of tool hardness according to the material to be machined, based on physical and mechanical properties]. Tyumen, 2010. 127 p. (In Russ.).Зорин В. А., Пегачков А. А. Оценка надежности и рисков изделий машиностроения по результатам диагностирования // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2020. № 2. С. 37–43.Zorin V. A., Pegachkov A. A. Otsenka nadezhnosti i riskov izdeliy mashinostroyeniya po rezul′tatam diagnostirovaniya [Assessment of reliability and risks of products of mechanical engineering by results of diagnosing] // Problemy mashinostroyeniya i avtomatizatsii. Engineering and Automation Issues. 2020. No. 2. P. 37–43. (In Russ.).Liang X., Liu. Z., Wang B. Multi-pattern failure modes and wear mechanisms of WC-Co tools in dry turning Ti-6Al-4V // CERAMICS International. 2020. Vol. 15, no. 46. P. 24512–24525. DOI: 10.1016/j.ceramint.2020.06.238.Liang X., Liu. Z., Wang B.Multi-pattern failure modes and wear mechanisms of WC-Co tools in dry turning Ti-6Al-4V // CERAMICS International. 2020. Vol. 15, no. 46. P. 24512–24525. DOI:10.1016/j.ceramint.2020.06.238. (In Engl.).Inta M., Muntean A. Researches regarding introducing temperature as a factor in cutting tool wear monitoring // 22nd International Conference on Innovative Manufacturing Engineering and Energy (IManE&E). 2018. Vol. 178 (7-8). 01013. DOI: 10.1051/matecconf/201817801013.Inta M., Muntean A. Researches regarding introducing temperature as a factor in cutting tool wear monitoring // 22nd International Conference on Innovative Manufacturing Engineering and Energy (IManE&E). 2018. Vol. 178 (7-8). 01013. DOI: 10.1051/matecconf/201817801013. (In Engl.).Артамонов Е. В., Василега Н. А. Методика оценки рисков и возможностей при эксплуатации сборных режущих инструментов // Инновации в машиностроении (ИнМаш-2021): cб. тр. ХII Междунар. науч.-практ. конф., посвящен. памяти д-ра техн. наук, проф. Рахимянова Хариса Магсумановича / под ред. С. И. Василевской, Ю. С. Кудрявцевой. Новосибирск, 2021. С. 137–142.Artamonov E. V., Vasilega N. A. Metodika otsenki riskov i vozmozhnostey pri ekspluatatsii sbornykh rezhushchikh instrumentov [Methodology for assessing risks and opportunities in the operation of prefabricated cutting tools] // Innovatsii v mashinostroyenii (InMash-2021). Innovation in Mechanical Engineering (InMash-2021) / Ed. by S. I. Vasilevskoy, Yu. S. Kudryavtsevoy. Novosibirsk, 2021. P. 137–142. (In Engl.).Артамонов Е. В., Василега Д. С. Анализ возможности применения зависимостей физико-механических характеристик материалов от температуры для определения температуры максимальной обрабатываемости материала // Омский научный вестник. 2008. № 4 (73). С. 56–58.Artamonov E. V., Vasilega D. S. Analiz vozmozhnosti primeneniya zavisimostey fiziko-mekhanicheskikh kharakteristik materialov ot temperatury dlya opredeleniya temperatury maksimal′noy obrabatyvayemosti materiala [Analysis of the possibility of applying temperature dependences of the physical-mechanical characteristics of materials to determine the temperature of maximum machinability of the material] // Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2008. No. 4 (73). P. 56–58. (In Russ.).Василега Н. А. Факторы, влияющие на работоспособность металлорежущих инструментов // Научный потенциал молодежных исследований: cб. ст. III Междунар. науч.-практ. конф. Петрозаводск, 2021. С. 19–23.Vasilega N. A. Faktory, vliyayushchiye na rabotosposobnost′ metallorezhushchikh instrumentov [Factors affecting the performance of metal–cutting tools] // Nauchnyy potentsial molodezhnykh issledovaniy. Scientific Potential of Youth Research. Petrozavodsk, 2021. P. 19–23. (In Russ.).ГОСТ Р 59472–2021 (ИСО 5608:2012). Резцы токарные и копировальные и резцы-вставки с механическим креплением сменных многогранных пластин. Обозначение. Введ. 2021–04–29. Москва: Стандартинформ, 2021. 15 с.GOST R 59472–2021 (ISO 5608:2012). Reztsy tokarnyye i kopiroval′nyye i reztsy-vstavki s mekhanicheskim krepleniyem smennykh mnogogrannykh plastin. Oboznacheniye [Turning and copying tool holders and cartridges for indexable inserts. Designation]. Moscow, 2021. 15 p. (In Russ.).ГОСТ 19042–80 (ИСО 1832–85). Пластины сменные многогранные. Классификация. Система обозначений. Формы. Введ. 1982–01–01. Москва: Стандартинформ, 2006. 19 с.GOST 19042–80 (ISO 1832–85). Plastiny smennyye mnogogrannyye. Klassifikatsiya. Sistema oboznacheniy. Formy [Throw-away (indexable) inserts. Classification. Notation. Forms]. Moscow, 2006. 19 p. (In Russ.).ГОСТ Р ИСО 5479–2002. Статистические методы. Проверка отклонения распределения вероятностей от нормального распределения. Введ. 2002–07–01. Москва: Госстандарт России, 2002. 31 с.GOST R ISO 5479–2002. Statisticheskiye metody. Proverka otkloneniya raspredeleniya veroyatnostey ot normal′nogo raspredeleniya [Statistical methods. Tests for departure of the probability distribution from the normal distribution]. Moscow, 2002. 31 p. (In Russ.).Большев Л. Н., Смирнов Н. В. Таблицы математической статистики. Москва: Наука, 1983. 436 с.Bol′shev L. N., Smirnov N. V. Tablitsy matematicheskoy statistiki [Mathematical statistics tables]. Moscow, 1983. 436 p. (In Russ.).Александровская Л. Н., Кириллин А. В., Кербер О. Б. Выбор ряда критериев проверки отклонения распределения вероятностей от нормального закона в практике инженерного статистического анализа // Труды ФГУП «НПЦАП». Системы и приборы управления. 2017. № 1. С. 42–52.Aleksandrovskaya L. N., Kirillin A. V., Kerber O. B. Vybor ryada kriteriyev proverki otkloneniya raspredeleniya veroyatnostey ot normal′nogo zakona v praktike inzhenernogo statisticheskogo analiza [Selection of a number of criteria for checking the deviation of the probability distribution from the normal law in the practice of statistical engineering analysis] // Trudy FGUP «NPTSAP». Sistemy i pribory upravleniya. Trudy FGUP «NPTSAP». Sistemy i Pribory Upravleniya. 2017. No. 1. P. 42–52. (In Russ.).Shapiro S. S., Wilki M. B. An analysis of variance test for normality // Biometrica. 1965. Vol. 52, № 3. P. 591–611.Shapiro S. S., Wilki M. B. An analysis of variance test for normality // Biometrica. 1965. Vol. 52, no. 3. P. 591–611. (In Engl.).Воронов И. В., Мухометзянов Р. Н., Краснова А. А. Выбор ширины окна при аппроксимации плотности распределения вероятности методом Парзена–Розенблатта в случае малого объема выборки // Радиоэлектронная техника. 2016. № 1 (9). С. 93–98.Voronov I. V., Mukhometzyanov R. N., Krasnova A. A. Vybor shiriny okna pri approksimatsii plotnosti raspredeleniya veroyatnosti metodom Parzena-Rozenblatta v sluchaye malogo ob′′yema vyborki [Selection of window width when approximating probability density functions by the Parzen-Rosenblatt method in the case of small sample sizes] // Radioelektronnaya tekhnika. Radio-electronic Engineering. 2016. No. 1 (9). P. 93–98. (In Russ.).Сызранцев В. Н., Невелев Я. П., Голофаст С. Л. Расчет прочностной надежности изделий на основе методов непараметрической статистики: моногр. Новосибирск: Наука, 2008. 218 с. ISBN 978-5-02-032151-9.Syzrantsev V. N., Nevelev Ya. P., Golofast S. L. Raschet prochnostnoy nadezhnosti izdeliy na osnove metodov neparametricheskoy statistiki [Calculation of the strength reliability of products based on non-parametric statistical methods]. Novosibirsk, 2008. 218 p. ISBN 978-5-02-032151-9. (In Russ.).Поршнев С. В., Копосов А. С., Березовик Е. И. Сравнительный анализ методов Розенблатта–Парзена и структурной минимизации риска для аппроксимации плотностей вероятностей случайных величин // Cloud of Science. 2019. Т. 6, № 2. С. 186–200.Porshnev S. V., Koposov A. S., Berezovik E. I. Sravnitel′nyy analiz metodov Rozenblatta-Parzena i strukturnoy minimizatsii riska dlya approksimatsii plotnostey veroyatnostey sluchaynykh velichin [Comparative analysis of Rosenblatt–Parzen method and structural risk minimization method for approximation of the probability density functions of random variables] // Cloud of Science. Cloud of Science. 2019. Vol. 6, no. 2. P. 186–200. (In Russ.).Никулин В. С., Пестунов А. И. Аппроксимация плотности распределения времени работы между отказами вычислительной системы непараметрическим методом Розенблатта–Парзена // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2022. Т. 18, № 1. С. 36–41. DOI: 10.36622/VSTU.2022.18.1.004.Nikulin V. S., Pestunov A. I. Approksimatsiya plotnosti raspredeleniya vremeni raboty mezhdu otkazami vychislitel′noy sistemy neparametricheskim metodom Rozenblatta-Parzena [Approximation of the distribution density of time between failures of a computing system by the Rosenblatt–Parzen nonparametric method] // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Vestnik Voronezhskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta. 2022. Vol. 18, no. 1. P. 36–41. DOI: 10.36622/VSTU.2022.18.1.004. (In Russ.).Сызранцев В. Н., Антонов М. Д. Восстановление функции плотности распределения предельных напряжений материала газопровода на основе значений их квантильных оценок // Газовая промышленность. 2020. № 12 (810). С. 86–93.Syzrantsev V. N., Antonov M. D. Vosstanovleniye funktsii plotnosti raspredeleniya predel′nykh napryazheniy materiala gazoprovoda na osnove znacheniy ikh kvantil′nykh otsenok [Restoring the density function of ultimate stresses distribution in gas pipeline material based on their quantile estimates] // Gazovaya promyshlennost′. Gazovaya Promyshlennost′. 2020. No. 12 (810). P. 86–93. (In Russ.).Сызранцев В. Н., Сызранцева К. В. Обработка данных многоцикловых испытаний на основе кинетической теории усталости и методов непараметрической статистики: моногр. Тюмень: Изд-во Тюменского индустриального ун-та, 2015. 135 с. ISBN 978-5-9961-1148-0.Syzrantsev V. N., Syzrantseva K. V. Obrabotka dannykh mnogotsiklovykh ispytaniy na osnove kineticheskoy teorii ustalosti i metodov neparametricheskoy statistiki [Data processing of multi-cycle tests based on the kinetic theory of fatigue and methods of nonparametric statistics]. Tyumen, 2015. 135 p. ISBN 978-5-9961-1148-0. (In Russ.).Сызранцева К. В., Ильиных В. Н., Колбасин Д. С. Оценка вероятности отказа редуктора системы верхнего привода буровой установки с учетом режима его эксплуатации // Известия высших учебных заведений. Нефть и Газ. 2019. № 3 (135). С. 127–134. DOI: 10.31660/0445-0108-2019-3-127-134.Syzrantseva K. V., Il′inykh V. N., Kolbasin D. S. Otsenka veroyatnosti otkaza reduktora sistemy verkhnego privoda burovoy ustanovki s uchetom rezhima yego ekspluatatsii [Assessing the failure probability of gearhead of drilling rig top drive system taking into account the mode of its operation] // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Neft′ i Gaz. Oil and Gas Studies. 2019. No. 3 (135). P. 127–134. DOI: 10.31660/0445-0108-2019-3-127-134. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.