Published January 1, 2018 | Version v1
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Correlation between surface roughness and AE signals in ceramic grinding based on spectral analysis

  • 1. Universidade Estadual Paulista (Unesp)
  • 2. Universidade Federal de Uberlândia

Description

The study and monitoring of the workpiece surface roughness is one of the most important parameters of the grinding process. This paper proposes a method for analysing the surface condition of ground ceramic components by means of the acoustic emission (AE) signal analysis along with frequency domain techniques. Tests were performed using a surface-grinding machine equipped with a resin-bond diamond grinding wheel, where signals were collected at 2 MHz. Alumina workpieces were machined under six different depth of cut values, covering slight, medium and severe grinding conditions. Frequency content was studied in order to select bands closely related to the process conditions. An analysis of the root mean square values (RMS) of the signals was performed, seeking for a correlation with the surface roughness. Digital filters were applied to the raw signals. The RMS values filtered for two frequency bands presented a better fitting to the linear regression, which is highly desirable for setting a threshold to detect the workpiece surface conditions and implementing into a monitoring system. Results showed that the amplitude of the signals presented different characteristics in the frequency domain according to the workpiece surface condition. It was also observed a higher spectral activity in the severe grinding conditions.

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Translated Description (Arabic)

تعد دراسة ومراقبة خشونة سطح قطعة العمل واحدة من أهم معلمات عملية الطحن. تقترح هذه الورقة طريقة لتحليل الحالة السطحية لمكونات السيراميك الأرضية عن طريق تحليل إشارة الانبعاث الصوتي جنبًا إلى جنب مع تقنيات مجال التردد. تم إجراء الاختبارات باستخدام آلة طحن سطحية مجهزة بعجلة طحن ماسية راتنجية، حيث تم جمع الإشارات عند 2 ميجا هرتز. تم تصنيع قطع عمل الألومينا تحت ستة أعماق مختلفة من قيم القطع، والتي تغطي ظروف الطحن الطفيفة والمتوسطة والشديدة. تمت دراسة محتوى التردد من أجل تحديد النطاقات المرتبطة ارتباطًا وثيقًا بظروف العملية. تم إجراء تحليل لقيم متوسط مربع الجذر (RMS) للإشارات، بحثًا عن ارتباط مع خشونة السطح. تم تطبيق المرشحات الرقمية على الإشارات الأولية. قدمت قيم نظام إدارة ورشة الحفر التي تمت تصفيتها لنطاقي التردد ملاءمة أفضل للانحدار الخطي، وهو أمر مرغوب فيه للغاية لتحديد عتبة للكشف عن ظروف سطح قطعة العمل وتنفيذها في نظام المراقبة. أظهرت النتائج أن سعة الإشارات قدمت خصائص مختلفة في مجال التردد وفقًا لحالة سطح قطعة العمل. كما لوحظ نشاط طيفي أعلى في ظروف الطحن القاسية.

Translated Description (French)

L'étude et le suivi de la rugosité de la surface de la pièce à usiner est l'un des paramètres les plus importants du processus de meulage. Cet article propose une méthode d'analyse de l'état de surface des composants céramiques broyés au moyen de l'analyse du signal d'émission acoustique (AE) ainsi que des techniques du domaine fréquentiel. Les essais ont été effectués à l'aide d'une rectifieuse de surface équipée d'une meule diamantée à liant de résine, où les signaux ont été recueillis à 2 MHz. Les pièces en alumine ont été usinées sous six valeurs de profondeur de coupe différentes, couvrant des conditions de meulage légères, moyennes et sévères. Le contenu en fréquence a été étudié afin de sélectionner des bandes étroitement liées aux conditions du procédé. Une analyse des valeurs quadratiques moyennes (RMS) des signaux a été effectuée, en recherchant une corrélation avec la rugosité de surface. Des filtres numériques ont été appliqués aux signaux bruts. Les valeurs RMS filtrées pour deux bandes de fréquences présentaient un meilleur ajustement à la régression linéaire, ce qui est hautement souhaitable pour définir un seuil permettant de détecter les conditions de surface de la pièce et de les mettre en œuvre dans un système de surveillance. Les résultats ont montré que l'amplitude des signaux présentait des caractéristiques différentes dans le domaine fréquentiel en fonction de l'état de surface de la pièce. Il a également été observé une activité spectrale plus élevée dans les conditions de broyage sévères.

Translated Description (Spanish)

El estudio y seguimiento de la rugosidad de la superficie de la pieza de trabajo es uno de los parámetros más importantes del proceso de rectificado. Este documento propone un método para analizar el estado de la superficie de los componentes cerámicos molidos mediante el análisis de señales de emisión acústica (AE) junto con técnicas de dominio de frecuencia. Las pruebas se realizaron utilizando una máquina de rectificado de superficie equipada con una muela abrasiva de diamante unida a resina, donde las señales se recogieron a 2 MHz. Las piezas de trabajo de alúmina se mecanizaron bajo seis valores diferentes de profundidad de corte, cubriendo condiciones de rectificado leves, medias y severas. Se estudió el contenido de frecuencia con el fin de seleccionar bandas estrechamente relacionadas con las condiciones del proceso. Se realizó un análisis de los valores cuadráticos medios (RMS) de las señales, buscando una correlación con la rugosidad superficial. Se aplicaron filtros digitales a las señales sin procesar. Los valores RMS filtrados para dos bandas de frecuencia presentaron un mejor ajuste a la regresión lineal, lo cual es muy deseable para establecer un umbral para detectar las condiciones de la superficie de la pieza de trabajo e implementarlo en un sistema de monitoreo. Los resultados mostraron que la amplitud de las señales presentaba diferentes características en el dominio de la frecuencia de acuerdo con la condición de la superficie de la pieza de trabajo. También se observó una mayor actividad espectral en las condiciones severas de molienda.

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Translated title (Arabic)
الارتباط بين خشونة السطح وإشارات AE في الطحن الخزفي بناءً على التحليل الطيفي
Translated title (French)
Corrélation entre la rugosité de surface et les signaux AE dans le broyage de la céramique basée sur l'analyse spectrale
Translated title (Spanish)
Correlación entre la rugosidad de la superficie y las señales AE en la molienda cerámica basada en el análisis espectral

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2904351514
DOI
10.1051/matecconf/201824903003

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1591838916
  • https://openalex.org/W1645332562
  • https://openalex.org/W1982986601
  • https://openalex.org/W2017381366
  • https://openalex.org/W2056311949
  • https://openalex.org/W2085781284
  • https://openalex.org/W2129513893
  • https://openalex.org/W2533160215
  • https://openalex.org/W2554257718
  • https://openalex.org/W2561924904
  • https://openalex.org/W2742236569
  • https://openalex.org/W2750295741