穿的效果在砂轮的轴向剖面的建设创新为内部圆柱磨轮磨削

文摘

本文描述了磨损的轴向剖面的影响砂轮的轴向外圆研磨过程。这种机制被用来开发一个砂轮与区域多元化结构的微晶烧结刚玉研磨谷物和玻璃化键。这样一个由锥形砂轮的特点是粗磨区是由谷物的尺寸相对较大,和一个圆柱形最后研磨区与谷物的可以使用更小的尺寸和单次的研磨过程。调查进行的检测使用新近发展起来的磨轮。调查是在100年的单程内部外圆研磨过程cr6钢。比较结果用砂轮区域多元化结构,参照与颗粒的大小、砂轮。分析提供了磨表面的粗糙度,磨削力,以及选择磨削效率的指标。实验结果与使用zone-diversified砂轮,用相对廉价的微晶烧结刚玉颗粒,表明可以获得大的材料去除率约24毫米³/ s和高质量的加工表面(μ米)。

1。介绍

表面磨削的方法生产技术的精度和纯度使用工具由成千上万的小粒硬质材料(铝砂、碳化硅)或一个非常硬质材料(金刚石、立方氮化硼),结合适当的(1]。伟大的机械载荷和高温在工具之间的接触面积和地面材料产生了摩擦学的过程(摩擦、化工、扩散、粘连)的快速磨损导致研磨谷物和因此失去切削能力的工具1- - - - - -3]。有广泛的实验正在进行,包括减少由不同类型的修改这些流程建设的磨削工具(2- - - - - -5]。大多数这些修改涉及部分的改变,相关的选择方面的工作,例如,改变研磨材料,粘接材料、技术、工具结构等等。本文描述了复杂(系统)的方法来提高研磨tools-Figure1。

周围的许多问题的决策过程领域的技术发展,一个是特别重要的和关注如何合理管理或如何使用所有的资源来达到最大的效果。这个问题,测试磨削操作,可以减少到一个优化的任务在以下一般形式:以最小的消耗的资源应该收到了项目实施的预期程度: 在哪里表达的是效率,磨削操作成本,砂轮的磨损,操作时间的函数,约束(基本条款的设置接地表面)的质量。

更具体地说这个任务可以通过编写显示:找到最低磨削成本函数时间值,包含在一组可行的解决方案,同时保持研磨表面质量、假定的参数是一个目标函数(优化准则)。

为了解决这个任务,使用一个系统的方法。它关注的调查通过逻辑分析最优解的结构系统。下一步的分析给出了一个简洁的形式在图1的形式,其结果是最终产品(砂轮满足目标函数和限制)。

获得所需的最终结果是作出重大的变化分析了操作系统。这些变化被写成一个修改:(1)材料改性:便宜的替代昂贵的CBN磨料颗粒SG谷物;(2)设计修改:一个统一的砂轮的更换zone-diversified砂轮;(3)摩擦学的修改:不同尺寸的砂轮磨料颗粒在不同的区域;(4)技术修改:往复式多通道的替代磨削方法与单次的研磨方法;(5)模拟的数学模型:为了确定工艺参数,满足约束带来的加工表面质量。

2。穿砂轮的轴向剖面特征

的一个可能的方法观察磨损砂轮的轴向剖面的形成一个锥形区。在磨削过程中,砂轮切割的材料工件的前边缘。简单的磨损模型假定有一个形成的斜穿攻击的一部分。在现实中,曲线的形状(图2),主要取决于磨削的深度轴向的速度表提要,以及砂轮的特性。

有两个阶段描述的穿。首先,在短时间内,形成偏在前面部分的砂轮表面活性剂(GWAS)以及它的整个宽度;接下来,砂轮均匀穿本身的工作导致转移期间对角线区域沿砂轮的深度(6]。

描述了砂轮的磨损机制使接管的主要工作把津贴从圆锥区域;然而,圆柱区域去除地表的不均匀。这意味着增加砂轮的磨损,平滑区域减少,负面影响工件表面质量。

这样一个特点概要文件的全基因组关联被用来穿的工作与圆锥倒角砂轮。这样的磨轮故意表现为他们倒角有充分选择的角度和宽度。二次曲线的形成槽允许大型机械加工余量的均匀分布在更大的,这也意味着更多的活跃的谷物。这些类型的普通砂轮主要用于磨削的过程,大型加工津贴,例如,在单次的研磨的过程。

3所示。单次的研磨过程

已经提出,单程磨的本质是完整的机械加工余量去除砂轮的传递,同时维护所需的工件的表面质量(4,7- - - - - -18]。最常遇到单程的流程应包括连续path-controlled磨(7- - - - - -10),内圆磨皮(11),与减少接触砂轮磨削(Quickpoint方法)12- - - - - -14),以及深磨间歇进给(15- - - - - -18]。

在这些过程磨轮超硬颗粒主要是使用,如立方氮化硼(CBN)谷物。此外,单次的研磨的方法与传统的磨轮的使用也发达(19- - - - - -23]。更好的利用潜力的磨削工具,通常会有二次曲线槽形的攻击砂轮的一部分。单程使用磨轮磨削过程的二次曲线槽呈现在图3。

第一组的单次的研磨过程(皮磨、高速磨皮)、CBN与圆锥磨轮使用倒角。这样的磨轮狭窄(通常是几毫米)直径300 - 400毫米。他们分裂成两个基本区域的特点是:粗磨区2 - 5毫米宽,精加工区2毫米宽(7- - - - - -10]。在第二组与磨轮的使用过程进行的传统研磨材料,如氧化氧化铝磨料颗粒或微晶烧结刚玉。在这种情况下,磨轮更为广泛(20 - 50毫米)(19- - - - - -23]。

4所示。磨轮Zone-Diversified结构

磨轮的zone-diversified结构(20.- - - - - -23)的特点是粗磨区,是由颗粒的尺寸相对较大,而圆柱完成磨削区颗粒的尺寸。粗磨带的作用是删除津贴;然而,最后研磨的作用区域是火花和光滑的表面。这就是为什么,在粗磨区,有一个更开放的结构允许积聚的芯片材料和其他旧产品,由于磨削产生的工作。砂轮的结构完成磨削区的然而更密集的大磨粒的浓度(图4)。

在普通砂轮形状以这样一种方式,还有一个圆锥槽角设置取决于:砂轮的滑行,去除余量的大小,砂轮的高度,工作表面的质量要求。

一个重要的影响磨削过程是砂轮的磨损。完整的边缘磨损macrogeometry GWAS的平行穿和角磨损(图5)[11]。

并行磨损影响的有效宽度的缩短完成磨削表面,导致活动谷物的数量的减少,从而增加了工作表面的粗糙度。角磨损,导致二次曲线的角度减少槽这意味着粗磨的延伸地带。在这种情况下有一个活跃的谷物的数量增加工作区域,导致个人的减少负荷和强度的减少他们的穿11]。因此,适当比例的设置的宽度粗研磨区和最后研磨区具有重要影响的强度砂轮的磨损以及磨的结果。

额外的好处的剥削磨轮可能提供的使用的不同类型的谷物并完成粗磨区。在粗磨区,这些应该是谷物制成单晶、多晶硅用非常锋利的顶点,机械弹性良好的切割能力,和自我提高的能力。完成磨削区,然而,谷物应该与大量的微晶结构microvertexes可执行的过程microsparking和平滑加工表面(23]。

原型的磨轮主要是由谷物从立方氮化硼(CBN),与陶瓷绑定。描述的测试过程的进展和砂轮的结构的优化使得CBN谷物替换的微晶烧结刚玉SG的更便宜的谷物(23]。取代CBN砂轮的主要目的与SG磨轮这是经济方面。CBN谷物的价格是大约10倍SG谷物的价格。CBN砂轮也更难形状和衣服当圆锥倒角需要形成具有重要意义。

5。研究测试

广泛的开展仿真研究测试帮助确定最有利的条件下实现单程内部的流程与新普通砂轮外圆研磨。zone-diversified砂轮的结构优化也考虑磨料颗粒的类型和大小的区域,整个砂轮的高度的参与特定部分的高度(),以及宽度b和圆锥角槽(23]。

下面是测试结果磨削深度的影响和轴向速度的饲料(直接规定研磨去除的效率)的进程和结果的过程内部圆柱单程研磨,zonediversified结构研磨轮。

5.1。磨轮

在测试中使用zone-diversified砂轮最有益的特色(46/80 - 30%)图6(a),以及一个参考砂轮完全由SG颗粒大小46(46 - 100%)图6(b)。

在这些磨轮,使用特殊glass-crystalline债券。它区分由粘合剂桥梁的疲劳开裂的机理,这是与微晶疲劳崩溃的顶点SG研磨谷物,因为这些都是类似的脆性材料(24]。这样的属性允许self-sharpen砂轮的能力。

5.2。测试结果

在表中1和2,提出了非线性二度模型和多维相关系数的,分配的基础上实现三级实验计划。测试进行的影响变化的工作接触和轴向速度表提要算术平均偏差的工件的粗糙度(表1)以及磨削功率增益(表2)。

获得的差异值的算术平均偏差工件表面的粗糙度指出使用砂轮zonediversified结构允许超过40%减少该参数的值(图8)。较小的值的差异尤其明显的轴向饲料。这是由于大量的削减microvertexes完成磨削区由80粒大小。表面产生颗粒大小46的锥形部分中找到这样的砂轮仍最终完成,只有在大量的圆柱的表面上发现的边缘地带。因此,低效率的损失是由表面的特征参数的低价值的近两倍表面磨削的砂轮相比,完全由谷物46。

随着材料去除率的增加,差异实现工件表面的粗糙度明显下降。随着的增加和,磨的浪费效率明显上升。磨料颗粒的负载增加时,在困难的条件下,尽管zone-diversified结构,生成一个表面粗糙度增加,这种增加是最密集的相比磨轮46 - 100%。引入最后研磨区高度30%,由80粒大小,使有限的参与非常多孔砂轮表面由谷物46。剩下的几部分同样无法有效地执行粗磨,因为它是用于平滑和引发的表面。值的高浪费效率,由于增加弹簧的变形施工、二次曲线槽删除整个磨削深度的较小部分留下更多的材料由圆柱形地面部分。

比较的结果磨削功率增益获得两个测试磨轮,它可能表示,在整个范围的变化,得到了有益的价值通过zone-diversified磨轮结构(图7)。增加需要磨的46 - 100%是由于增加的部分层减少个人谷物。砂轮的表面活性剂的特点是相对较少的顶点,这是通过增加负载在加工的过程中,实际上会导致增加的研磨能力。

实验测试允许捕获的一系列微观GWAS研磨后的图像(图8)。这些图像的分析表明,在应用磨削条件下,磨损现象的SG研磨谷物顶点GWAS(图上占主导地位8(一个))。小程度上也粘着磨损的坚持体现工件研磨谷物顶点(图芯片8 (b))。

相对较大的负载的粗磨区GWAS局部疲劳磨损和开裂陶瓷粘结剂引起的桥梁(图8 (c))。也感兴趣的是形成的球形芯片在microareas磨料颗粒接触工件材料(图8 (d))。这种芯片的球形形式是由微芯片的瞬时加热温度超过熔点。这些芯片冷却,形成空球形式。这种类型的芯片的出现证明了困难的条件下,磨削区冷却不足。

5.3。磨削效率

此外,描述的实现过程的效率和两个主题磨轮进行了测试。在文献中描述的许多磨的判断标准,选择四个基本指标:(我)质量指标:;(2)指标的磨削过程中:(我)磨削功率;(2)适当的研磨能力;(3)综合指标:(我)

规定的指标包括,在最规范化的标准(,,,)广泛用于判断效率在磨削过程中实现。接受,磨削功率等于注册电气砂轮主轴的功率增益。综合指标允许一个完整的判断的过程浪费效率的考虑,注册,和磨削后的表面粗糙度。实际上,这使得效率与能量输出和质量的比较实现的外层加工工件(8]。

百分比值的普通砂轮的磨削性能评估标准最好的结果(46/80 - 30%)对砂轮46 - 100%呈现在图9。

这意味着单程内部使用的过程与普通砂轮外圆研磨zone-diversified结构允许的显著增加效率降低的过程加工工件的表面粗糙度和浪费的增加效果。

6。结论

在磨削过程中,许多磨损过程的影响,如磨料磨损、粘着磨损、热磨损和疲劳磨损。所有这些现象都发生在GWAS的微型组件之间的联系(研磨谷物、债券)和加工材料。他们的强度主要取决于磨削参数。在单程磨的情况下,这取决于机械加工余量和轴向进给速度表。这两个参数影响穿在宏观尺度,这揭示了砂轮的轴向剖面的变化。

一个自然形成的砂轮的轴向剖面的基础的发展与圆锥倒角砂轮。这一概念的发展导致建立一个砂轮zone-diversified结构。在这样的工具,需要优化的类型和大小磨料颗粒在每个区域以及整个砂轮的高度、高度参与的特定部分(),以及宽度b和圆锥角槽。

磨轮的使用由相对廉价的微晶颗粒烧结刚玉SG允许有效磨的成就水平毫米³/ s。同时,有益的参数描述工作表面的粗糙度值获得,根据工艺参数改变的范围:μm。

测试进行指出显著增加单程内部外圆磨削过程的效率通过使用磨轮zone-diversified结构,与普通砂轮完全由颗粒的大小。

命名法

GWAS:	砂轮表面活性
:	工作接触,毫米
:	高效的工作接触,毫米
:	总工作接触,毫米
:	饲料订婚,毫米
:	二次曲线槽宽度、毫米
:	砂轮直径,毫米
:	工件直径,毫米
:	砂轮外径,毫米
:	砂轮内径,毫米
:	研磨效率的综合指标,毫米2/ W·s
:	砂轮转动频率,rpm
:	工件转动频率,rpm
:	切(磨),W
:	适当的切削功率,W·s /毫米3
:	速度比()
:	冷却剂流量、L / min
:	材料去除率,毫米3/秒
:	有效的正确的材料去除率,毫米2/秒
:	多维相关系数的数学模型
:	算术平均偏差的评估资料,μ米
:	取样长度内概要文件的最大高度,μ米
:	形状的砂轮表面活性剂在轴向方向磨时间
:	研磨时间,年代
:	砂轮在轴向方向上总高度,毫米
:	砂轮的磨削区高度在轴向方向,毫米
:	砂轮磨削完成区高度在轴向方向,毫米
:	轴向工作台进给速度,mm / s
:	砂轮圆周速度,m / s
:	工件圆周速度,m / s
:	°圆锥倒角
:	最终圆锥倒角,°
:	初始圆锥倒角,°
:	二次曲线槽平行穿,毫米
:	二次曲线槽总穿,毫米
:	二次曲线槽角磨损,°
:	增加砂轮主轴的电源,W。

引用

1. w·b·罗现代磨削技术的原理威廉•安德鲁应用科学出版商Burligton, Vt,美国,2009年。
2. i d . Marinescu w·b·罗季米特洛夫b i Inasaki,摩擦学的研磨加工过程威廉•安德鲁英国诺里奇,2004年。
3. m·j·杰克逊,“微尺度穿陶瓷研磨材料,”材料科学杂志,39卷,不。6,2131 - 2143年,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. j·韦伯斯特和m . Tricard”创新磨料产品精密磨削,”合作机构的研究项目上,53卷,不。2、597 - 617年,2004页。视图:谷歌学术搜索
5. h . k . Tonshoff b Karpuschewski, t . Mandrysch”磨削过程的成就及其影响机床的挑战和机遇,”合作机构的研究项目上卷,47号2、651 - 668年,1998页。视图:谷歌学术搜索
6. j . Plichta使用普通砂轮磨削过程的基础与微晶颗粒的立方氮化硼和陶瓷粘结剂机械部门专著。58岁的大学Koszalin出版商的理工大学,Koszalin,波兰,1996年。
7. f . Klocke g . Hegener Hochleistungs-aussenrund-formschleifen和l . Deacu。”Innovatives fertigungsverfahren vereint hohe flexibilitat和produktivitat。”Zeitschrift毛皮wirtschaftlichen Fabrikbetrieb,卷91,不。4、164 - 167年,1996页。视图:谷歌学术搜索
8. f . Klocke和g . Hegener”迅速地,胆量和flexibel: hochleistungs-aussenrund-formschleifen”个体差异的研究,33卷,不。2、153 - 160年,1999页。视图:谷歌学术搜索
9. p . Luetjens和h . Mushardt磨削硬化部分,”美国的机械师,卷148,不。3,52-59,2004页。视图:谷歌学术搜索
10. p . Lutjens“硬转弯或加工更经济的选择吗?”工业钻石审查,卷61,不。588年,22日至26日进行的,2001页。视图:谷歌学术搜索
11. k .。维内特·m·芬克·d·科特et al .,“Wirtschaftliche替代zum hartdrehen。Innenrund-schalschleifen steigert flexibilitat贝姆schleifen冯futterteilen。”Maschinenmarkt,卷109,不。48岁的44-47,2003页。视图:谷歌学术搜索
12. 破车,德国埃森和Vorrichtung zum Hochgeschwindigkeits-Profilschleifen冯Rotations-Symmetrischen Werkstucken,Europaisches专利,Nr, 0176654, 1985。
13. f . Klocke和c .粉碎机”Quickpoint-Schleifen: baustein静脉flexiblen produktion。在努尔Komplettbearbeiten静脉aufspannung。”Industrie-Anzeiger,卷118,不。43-44、49、1996页。视图:谷歌学术搜索
14. k谬克,”mit Quickpoint-Schleifmaschine wendbarer应征。Umspannen des Werkstucks erubrigt西奇。”Industrie-Anzeiger,卷122,不。42-43,51页,2000年。视图:谷歌学术搜索
15. m . Excell,”磨削过程向前爬,“金属加工生产,卷139,不。10日,67 - 70年,1995页。视图:谷歌学术搜索
16. c .郭m . Campomanes d·麦金托什c . Becze和s·马尔金,“基于模型的连续监测和控制的裙子间歇进给磨削形式,“合作机构的研究项目上,53卷,不。1,第266 - 263页,2004。视图:谷歌学术搜索
17. 美国鲑鱼,“间歇进给磨削非常多才多艺,”制造工程,卷133,不。5,59 - 64年,2004页。视图:谷歌学术搜索
18. Sunarto和y Ichida间歇进给轮廓磨削的镍基超合金ultrafine-polycrystalline cBN磨料粗燕麦粉,“精密工程,25卷,不。4、274 - 283年,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. t .及其k·冈,y Uno”遍历磨削技术提高生产力和表面光洁度,”国际磨会议学报》上美国加州,丰塔纳,84 - 534年,1984年8月。视图:谷歌学术搜索
20. d·赫尔曼·j·Plichta, k . Nadolny”新陶瓷研磨工具粗糙和精磨一遍,”材料科学论坛卷,526年,第168 - 163页,2006年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
21. b . Słowiński和k . Nadolny”有效的制造自动化的内径磨削方法,”《先进的机械设计、系统和制造业,1卷,不。4、472 - 480年,2007页。视图:谷歌学术搜索
22. k . Nadolny j . Plichta d·赫尔曼,b . Słowiński“单程grinding-an有效的制造方法完成,”19国际会议系统工程学报》(2008年ICSEng),页236 - 241,拉斯维加斯,内华达州,美国,2008年8月。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
23. k·Nadolny和j . Plichta单次的内部使用磨轮磨削Zone-Diversified结构大学Koszalin出版商的理工大学,Koszalin,波兰,2008年。
24. d·赫尔曼和j . Markul”影响粘结剂的微观结构和磨料颗粒在选定的操作性能的陶瓷氧化铝制成的磨轮,”国际机床制造杂志》上,44卷,不。5,511 - 522年,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

版权

版权©2011 K。Nadolny和b . Słowiński。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。