SU1142776A1

SU1142776A1 - Abrasive tool working characteristic determination method

Info

Publication number: SU1142776A1
Application number: SU833612439A
Authority: SU
Inventors: Леонид Ефимович Пулин
Original assignee: Уральский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института абразивов и шлифования
Priority date: 1983-06-17
Filing date: 1983-06-17
Publication date: 1985-02-28

Abstract

1.СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА, заключающийс в том, что измер ют физический параметр инструмента., св занный с его эксплуатационной характеристикой, стро т кривые его изменени в зависимости от изменени последней и по полученным зависимост м определ ют искомую величину, о т л и .ч а ющ и и с тем, что, с целью повышени точности и автоматизации процесса определени твердости абразивного инструмента, в качестве физического параметра берут относительную диэлектрическую проницаемость материала инструмента, а измерение производ т в диапазоне частот Гц. 2.Способ по п,1, отличающийс тем, что шлифовальный круг помещают между обкладками конденсаторного датчика, вл ющегос элементом частотно-зависимой системы измерительного генератора, вращают круг со скоростью 10-20 об/с, осуществл ют частотное детектирование напр жени генератора и выдел ют из полученного сигнала среднее, максимальное и минимальное значени , после чего определ ют среднюю твердость и перепад твердости в круге.. 3.Способ ПОП.1, отличающийс тем, 4Ttf, с целью определени структуры абразивного инструмента , дополнительно измер ют тангенс угла диэлектрических потерь при посто нной величине напр женности пол в материале инструмента в пределах 120-150 В/см.1. THE METHOD FOR DETERMINING THE OPERATIONAL CHARACTERISTICS OF THE ABRASIVE TOOL, which consists in measuring the physical parameter of the instrument, associated with its operational characteristic, builds its variation curves depending on the change in the latter and determines the desired value from the dependences obtained. with the aim of increasing the accuracy and automating the process of determining the hardness of an abrasive tool, the relative dielectric constant is taken as a physical parameter s tool material, and measurements are made out in a frequency range Hz. 2. Method according to claim 1, characterized in that the grinding wheel is placed between the plates of the capacitor sensor, which is an element of the frequency-dependent system of the measuring generator, rotates the wheel at a speed of 10-20 rev / s, frequency detection of the generator voltage and selection From the received signal, the average, maximum and minimum values are obtained, after which the average hardness and hardness difference in a circle are determined. 3. Method POP.1, characterized in that 4Ttf, in order to determine the structure of the abrasive tool, additionally the dielectric loss tangent is measured at a constant value of the field strength in the tool material in the range of 120-150 V / cm.

Description

Изобретение относитс к производству абразивного инструмента и может быть использовано дл опреде . лени твердости и структуры абразив ного инстр /мента, вл ющихс важными эксплуатационными характеристиками . Известен способ определени эксплуатационной характеристики абрази ного инструмента, заключающийс в том, что измер ют физический пара-й метр инструмента (скорость распрост ранени акустических волн), св занный с его эксплуатационной характе ристикой , стро т кривые его изменен в зависимости от изменени последне и по полученным зависимост м определ ют искомую величину Cl. Недостатком известного способа вл етс трудоемкость процесса измерени и невозможность в св зи с этим автоматизации процесса измерени . Кроме того, точность изме .рени известным способом невелика. Цель изобретени - повышение точности и автоматизаци процесса определени твердости и структуры абразивного инструмента. Поставленна цель достигаетс тем, что по способу определени эксплуатационной характеристики абр зивного инструмента, заключающемус в том, что измер ют физический параметр инструмента, св занный с его эксплуатационной характеристикой, стро т кривые его изменени в зависимости от изменени последней и по полученным зависимост м определ ют искомую величину, в качестве физического параметра берут относительную диэлектрическую проницаемость материала инструмента, а изме рение производ т в диапазоне частот 10 -10 Гц. При определении твердости шлифовального круга последний помещают между обкладками конденсаторного датчика, вл ющегос элементом частотно-зависимой системы измерительного генератора, вращают круг со скоростью 10-20 об/с, осуществл ют частотное детектирование напр жени генератора и выдел ют из полученног сигнала среднее, максимальное и минимальное значени , после чего опре дел ют среднюю твердость и перепад твердости в круге. При определении структуры абразивного инструмента дополнительно измер ют т ангенс угла диэлектрических потерь при посто нной величине напр женности пол в -материале инст румента в пределах В/см. Возможность определени твердост абразивных инструментов измерением относительн й диэлектрической прони цаемости материала инструмента обу ловливаетс тем, чтотвердорть инст рументов определ етс количеством и свойствами св зки, а указанные параметры , в свою очередь, тесно св заны с Диэлектрической проницаемостью. Измерение диэлектрической проницаемости может осуществл тьс бесконтактными методами,на результат измерений не вли ют форма и размеры инструмента , за исключением одного размера - высоты инструмента в месте измерени конденсаторным датчиком. Этот размер ле1ко определ етс и учитываетс в процессе измерений. На фиг.1 показана-блок-схема лабораторной установки, реализующей предлагаемый способ при определении твердости шлифовального круга; на фиг.2 кривые , описывающие зависимость между диэлектрической проницаемостью круга и глубиной лунки, создаваемой пескоструйным прибором, который использован дл определени твердости круга при построении графиков;.на фиг.З блок-схема лабораторной установки, реализующей предлагаемый способ.при определении структуры абразивного инструмента; на фиг.4 - пример реализации способа определени структуры абразивного инструмента. Лабораторна установка дл определени твердости круга содержит привод 1 вращени контролируемого круга, конденсаторный датчик 2, измерительный генератор 3, частотный детектор 4 и вольтметр 5. При вращении контролируемого круга приводом 1 внутри датчика 2 оказываютс попеременно участки круга с различной твердостью и, следовательно , с различной величиной диэлектрической проницаемости. Это приводит к периодическому изменению емкости датчика 2,. включенного в колебательный контур измерительного генератора 3. В результате колебани генератора3 модулируютс по частоте , причем глубина модул ции определ етс перепадом твердости в контролируемом -круге . Напр жение генератора 3 детектируетс частотным детектором 4, к выходу которого подключен вольтметр 5. Устанавлива соответствующий режим измерений, определ ют максимальное, минимальное и эффективное значени напр жени на детекторе 4 с помощью вольтметра 5. Максимальное положительное значение напр жени соответствует максимальной частоте генератора 3, т.е. минимальной емкости датчика 2 и, следовательно , минимальной твердости круга. Максимальное отрицательное напр жение соответствует минимальной частоте генератора 3, т.е. максималь 1Ой емкости датчика и, . следовательно , максимальной твердости круга. Одновременно с измерением диэлектрической проницаемости производ тThe invention relates to the manufacture of an abrasive tool and can be used to determine. Hardness and abrasive tool structure are important performance characteristics. The known method for determining the operational characteristics of an abrasive instrument, which consists in measuring the physical pair of instrument meter (the speed of propagation of acoustic waves) associated with its operational characteristic, plotted its curves changed depending on the change in the latter and The dependences obtained determine the desired value Cl. The disadvantage of this method is the laboriousness of the measurement process and the impossibility in connection with this of automation of the measurement process. In addition, the accuracy of measurement in a known manner is small. The purpose of the invention is to improve the accuracy and automate the process of determining the hardness and structure of the abrasive tool. The goal is achieved by the method of determining the operating characteristics of an abrasive tool, which consists in measuring the physical parameter of the instrument associated with its operating characteristic, plotting its changes depending on the change of the latter, and determining the dependencies the desired value, as a physical parameter, the relative dielectric constant of the tool material is taken, and the measurement is performed in the frequency range of 10 -10 Hz. When determining the hardness of the grinding wheel, the latter is placed between the plates of a capacitor sensor, which is an element of the frequency-dependent measuring generator system, rotate the wheel at a speed of 10-20 rev / s, frequency detection of the generator voltage is performed, and the average, maximum and the minimum value, after which the average hardness and the hardness difference in a circle are determined. When determining the structure of an abrasive tool, the angles of dielectric loss angle are additionally measured at a constant field strength in the tool material within V / cm. The ability to determine the hardness of abrasive tools by measuring the relative dielectric constant of the tool material is determined by the fact that the tool hardness is determined by the number and properties of the bond, and these parameters, in turn, are closely related to the dielectric constant. Measurement of the dielectric constant can be carried out by contactless methods; the shape and dimensions of the instrument do not affect the measurement result, except for one size — the height of the instrument at the measurement site with a capacitor sensor. This size is determined and taken into account in the measurement process. Figure 1 shows a block diagram of a laboratory setup that implements the proposed method in determining the hardness of the grinding wheel; 2, curves describing the relationship between the dielectric constant of a circle and the depth of the hole created by a sandblaster, which is used to determine the hardness of a circle when plotting graphs; Fig. 3 is a block diagram of a laboratory setup that implements the proposed method. When determining the structure of an abrasive tool ; 4 shows an example of an implementation of a method for determining the structure of an abrasive tool. The laboratory unit for determining the hardness of a circle contains a drive 1 of a controlled circle, a capacitor sensor 2, a measuring generator 3, a frequency detector 4 and a voltmeter 5. When the controlled circle rotates, the drive 1 inside the sensor 2 alternates between different hardness and, therefore, different circles the value of the dielectric constant. This leads to a periodic change in the capacitance of the sensor 2 ,. included in the oscillating circuit of the measuring generator 3. As a result, oscillations of the oscillator 3 are modulated in frequency, and the depth of modulation is determined by the difference in hardness in the controlled-circle. The voltage of generator 3 is detected by a frequency detector 4, the output of which is connected to a voltmeter 5. By setting the appropriate measurement mode, determine the maximum, minimum and effective voltage values on detector 4 using a voltmeter 5. The maximum positive voltage value corresponds to the maximum frequency of the generator 3, those. the minimum capacity of the sensor 2 and, consequently, the minimum hardness of the circle. The maximum negative voltage corresponds to the minimum frequency of the generator 3, i.e. Maximum 1O sensor capacity and,. therefore, the maximum hardness of the circle. Simultaneously with the measurement of the dielectric constant,

измерение твердости инструмента пескоструйньом методом, по полученным данным стро т кривые изменени диэлектрической проницаемости материала круга в зависимости от изменени твердости круга (глубины лунки). Кривые стро т с учетом объема зерна V. в круге.measurement of tool hardness by a sandblasting method; according to the data obtained, curves of dielectric permittivity of the material of the circle are plotted depending on the change in the hardness of the circle (well depth). Curves are constructed taking into account the volume of grain V. in a circle.

Результаты измерений показывают, что при посто нстве содержани зерна в круге имеетс вполне определенна и однозначна зависимость между глубиной лунки, создаваемой пескоструйным прибором, и диэлектрической проницаемостью.The results of measurements show that at a constant grain content in a circle there is a well defined and unambiguous relationship between the depth of the hole created by the sanding device and the dielectric constant.

Получив зависимость между глубиной лунки и диэле.ктрической проницаемостью , определ ют твердость круга по полученной величине диэлектрической проницаемости. Дл опреде ни твердости конкретного инстру ента измер ют с помощью вылеуказанного устройства диэлектрическую проницаемость и по графику, изображенному на фиг.2, определ ют глубину лунки, пр мо пропорциональную твердости . Having obtained the relationship between the depth of the well and the dielektricheskoy permeability, determine the hardness of the circle on the basis of the obtained value of the dielectric constant. To determine the hardness of a particular instrument, the dielectric constant is measured with the aid of the device indicated and the well depth depth proportional to the hardness is determined from the graph shown in Figure 2.

Результаты измерений приведены в таблице. Лабораторна установка дл определени структуры абразивного инструмента включает высокочастотный ге нератор 6 (типа Г4-116) с выходным усилителем и аттенюатором 7, мост 8 (.акпа SWM -2-2RFT) , вольтметры 9 и 10 с высоким входным сопротивлением (типа Е 9-14), конденсаторный . датчик 11. Дл измерени величин диэлектрической проницаемости и тангенса угл диэлектрических потерь производ т последовательно следуюоше операции. Помещают контролируемое изделие . между пластинами конденсаторного датчика 11 и предварительно с помощью аттенюатора 7 устанавливают на пластинах датчика напр жение, со ответствующее выбранной величине на р женности пол в материале. Контро этого напр жени осуществл ют с помощью вольтметра 10. Уравновешивают мост 8 по активной и реактивной сос тавл ющим сопротивлени , добива сь . минимума показаний вольтметра Э.Про вер ют по вольтметру 10 величину нап р жени на пластинах датчика 11 при уравновешенном состо нии моста 8. При отклонении этой величины от уст новленнЬго значени восстанавливают efo с помощью аттенюатора 7 .По вольтметру 9 провер ют сбалансированност моста 8 и при необходимости произ&о д т повторное уравновешивание. По лимбам руко ток моста 8 определ ют величину емкостного и активно го сопротивлени материала издели и с учетом известных параметров датчи производ т- пересчет полученных величин в значени относительной диэлек рической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь. В процессе измерений частоту гене ратора устанавливают равной 1 МГц, а напр женность пол в датчике 130 В/см. Согласно способу измер ют диэлект рическую проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь и стро т кривые изменени диэлектрической про ницаемости (сплошные линии) и тангенса угла диэлектрических потерь (пунктирные линии) в зависимости от соотношени компонентов структуры инструмента ( материал, св зка ) на диаграмме состава инструмента Затем дл определени структуры конкретного инструмента измер ют диэлект рическую проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь перенос т на диаграмму состава абразивного инстру мента, проектируют точку пересечени эокривых диэлектрической проницаемости () и тангенса угла диэл ктрических поа;ерь (tgf) на оси V и 7g копредел ют состав инбтрумента .(,), Выбор.указанного выше частотного диапазона намерений обусловлен следующими соображени ми. При частотах, меньших , зависимость диэлектрической проницаемости материала абразивного инструмента от частоты имеет сравнительно крутой участок. Работа на этом участке может привести к существенной нестабильности результатов измерений . В св зи с тем, что емкость конденсаторных датчиков, примен емых дл таких измерений, сравнительно мала (как правило, не превышает 100 пФ), получение точных результа-. тов и хорошей разрешающей способности на более низких частотах весьма затруднительно, особенно при использовании резонансных методов, весьма эффективных в данном случае. При частотах выше 10Гц практическа реализаци измерений в проиэводстверных услови х затруднительна , в особенности, если измерени должны производитьс на реальных издели х, а не на специально подготовленных образцах. Необходимость ограничени скорости круга, с одной стороны, обусловлена трудност ми обработки медленно мен ющихс сигналов в преобразователе и сложностью визуализации таких сигналов с помощью осциллографов, а, с другой стороны, вызвана стремлением упростить защитные устройства и ограничени ми рабочей скорости инструмента . Необходимость измерени тангенса угла диэлектрических потерь при посто нной величине напр женности пол в материале и ограничение возможных значений этой величины интервалом .120-150. В/см вызваны следующими причинами . Материалы, из которых изготавливаетс абразивное зерно, обладают полупроводниковыми свойствами. Удельна проводимость зерна при изменении напр женности пол до 250 В/см измен етс примерно на два пор дка. Поскольку величина тангенса угла диэлектрических потерь определ етс проводимостью материала, необходимость проведени измерений при посто нной величине напр женности пол очевидна. Как показывают результаты исследований , зависимость проводимости абразивного зерна от напр женности пол близка к экспоненциальной, причем крута ветвь экспоненты располагаетс в интервале напр женности до 100 В/см. Напр женност м в интервале 12Q-250 В/см соответствует сравнительно пологий участок характеристики , следовательно, дл обеслечени , большей точности измерени The measurement results are shown in the table. The laboratory setup for determining the structure of an abrasive instrument includes a high-frequency generator 6 (type G4-116) with an output amplifier and attenuator 7, a bridge 8 (.Acpa SWM -2-2RFT), voltmeters 9 and 10 with high input resistance (type E 9- 14), capacitor. sensor 11. In order to measure the dielectric constant and the tangent of dielectric loss, a series of operations are performed successively. Place the controlled article. Between the plates of the capacitor sensor 11 and preliminarily, using an attenuator 7, a voltage is applied to the plates of the sensor corresponding to the chosen value of the field floor in the material. The control of this voltage is carried out with a voltmeter 10. Balance bridge 8 by active and reactive component of resistance, to achieve. the minimum of the voltmeter E.Prover reading, using a voltmeter 10, the voltage value on the plates of sensor 11 with the balanced condition of bridge 8. If this value deviates from the set value, efo is restored with the help of attenuator 7. By means of a voltmeter 9, balance 8 is checked and if necessary, & o d t re-balancing. The limbs of the handles of bridge 8 determine the value of the capacitive and active resistance of the material of the product and, taking into account the known parameters of the sensor, produce a recalculation of the obtained values into the values of the relative dielectric constant and the tangent of dielectric loss angle. During measurements, the generator frequency is set to 1 MHz, and the field strength in the sensor is 130 V / cm. According to the method, dielectric constant and dielectric loss tangent are measured and curves of dielectric permeability (solid lines) and dielectric loss tangent (dashed lines) are plotted depending on the ratio of the components of the tool structure (material, bond) on the tool composition chart Then, to determine the structure of a specific tool, the dielectric constant is measured and the dielectric loss tangent is transferred to the abrasive composition chart. , design the point of intersection of the ecorectures of the dielectric constant () and the tangent of the angle of dielectric stresses; er (tgf) on the V and 7g axes determine the composition of the instrument. (,) At frequencies lower, the dependence of the dielectric constant of the material of the abrasive tool on the frequency has a relatively steep section. Work on this site may lead to significant instability of the measurement results. Due to the fact that the capacitance of capacitor sensors used for such measurements is comparatively small (as a rule, does not exceed 100 pF), obtaining accurate results. Combi and good resolution at lower frequencies is very difficult, especially when using resonant methods, very effective in this case. At frequencies higher than 10 Hz, practical implementation of measurements under production conditions is difficult, especially if measurements are to be made on real products, and not on specially prepared samples. The need to limit the speed of the circle, on the one hand, is due to the difficulties of processing slowly varying signals in the converter and the complexity of visualizing such signals using oscilloscopes, and, on the other hand, caused by the desire to simplify the protective devices and the limitations of the operating speed of the instrument. The need to measure the dielectric loss tangent at a constant value of the field strength in the material and limit the possible values of this value to the interval .120-150. In / cm caused by the following reasons. The materials of which the abrasive grain is made have semiconductor properties. The specific conductivity of the grain changes by about two orders of magnitude with a change in the field strength to 250 V / cm. Since the value of the dielectric loss tangent is determined by the conductivity of the material, the need for measurements at a constant field strength is obvious. As research results show, the dependence of the conductivity of the abrasive grain on the field strength is close to exponential, with the steep branch of the exponent located in the range of intensity up to 100 V / cm. The strains in the range of 12Q-250 V / cm correspond to a relatively flat section of the characteristic, therefore, for an improvement, a greater accuracy of measurement.

целесообразно производить при напр женност х , больших 120 В/см.it is advisable to produce at voltages greater than 120 V / cm.

Результаты исследований показывают также, что величина тангенса угла диэлектрических потерь абразивных материалов при малых напр жен .ност х -не превосходит, как правило, 0,003-0,005, т.е. находитс в области значений, точное измерение которых затруднительно. При напр женност х , больших 120 В/см, эта величина увеличиваетс на один-полтора пор дка и переходит в область значений , измерение которых не предстал ет сложностей. Следовательно, измерение танхенса угла диэлектрических потерь целесообразно при напр жонност х , больших 120 В/см.The research results also show that the value of the tangent of dielectric loss angle of abrasive materials at low voltages, x-not, as a rule, exceeds 0.003-0.005, i.e. is in the range of values whose precise measurement is difficult. For voltages greater than 120 V / cm, this value increases by one to one and a half orders of magnitude and goes into the range of values, the measurement of which is not difficult. Therefore, the measurement of the dielectric loss angle is reasonable at voltages greater than 120 V / cm.

Применение напр женностей, больших 150 В/см, не дает особых преимуществ в сравнении с диапазоном 120-150 В/см, но требует существенных усложнений приборов в части повышени прочности изол ции и обеспечени требований техники безопасности .The use of voltages greater than 150 V / cm does not give particular advantages compared to the range of 120-150 V / cm, but requires significant complications of the devices in terms of increasing insulation strength and meeting safety requirements.

Предлагаемый способ позвол ет повысить точность определени твердости и структуры инструмента путем снижени трудоемкости и временных затрат на проведение измерений,позвол ет заменить используемый в насто щее врем пескоструйный метод контрол твердости , имеющий р д серь0 езных недостатков. Более точное распределение инструмента по твердости позвол ет по данным технологических исследований повысить стойкость инструмента в среднем на 20% и исключить прижоги на обрабатывае5 мых поверхност х.The proposed method makes it possible to increase the accuracy of determining the hardness and structure of the tool by reducing the laboriousness and time spent on measuring, and it is possible to replace the currently used sandblasting method for controlling hardness, which has a number of serious drawbacks. A more accurate tool distribution by hardness makes it possible, according to technological research data, to increase tool life by an average of 20% and eliminate burns on the treated surfaces.

Кроме того, предлагаемый способ позвол ет автоматизировать технологический процесс неразрушающего контрол абразивного инструмента в мас0 совом количестве. Тем самым исключаетс ручной труд на операции массового контрол и снижаетс трудо .емкость процесса.In addition, the proposed method allows to automate the process of nondestructive testing of abrasive tools in bulk. This eliminates manual labor for mass control operations and reduces the labor intensity of the process.

%%

v, 56v, 56

52 fO/ 22 2630 ФиеЛ 34 Vt%52 fO / 22 2630 FiL 34 Vt%

Claims

1. THE METHOD FOR DETERMINING THE OPERATIONAL CHARACTERISTIC OF THE ABRASIVE TOOL, which consists in measuring the physical parameter of the tool. Related to its operational characteristic, constructing curves of its change depending on the change in the latter and determining the desired value from the obtained dependences, torn and the fact that, in order to increase the accuracy and automation of the process of determining the hardness of an abrasive tool, the relative dielectric constant of the material is taken as a physical parameter rial instrument, and the measurement is carried out in the frequency range 10 ⁵ -10 ⁷ Hz.

2. The method according to claim 1, characterized in that the grinding wheel is placed between the plates of the capacitor sensor, which is an element of the frequency-dependent system of the measuring generator, the wheel is rotated at a speed of 10-20 r / s, the generator voltage is frequency-detected and isolated from the received signal average, maximum and minimum values, after which they determine the average hardness and the difference in hardness in a circle ..

3. The method according to claim 1, characterized in that in order to determine the structure of the abrasive tool, the dielectric loss tangent is additionally measured at a constant field strength in the “tool” material within 120-150 V / cm.

Figure 1