PL219952B1

PL219952B1 - Method of testing the cutting ability of grinding wheel

Info

Publication number: PL219952B1
Application number: PL395409A
Authority: PL
Inventors: Krzysztof Nadolny; Jarosław Plichta
Original assignee: Politechnika Koszalińska
Priority date: 2011-06-22
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2015-08-31
Also published as: PL395409A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób badania zdolności skrawnej ściernicy. Sposób ten jest szczególnie przydatny do oceny takich zjawisk zachodzących w trakcie szlifowania, jak: zużycie ziaren ściernych, wykruszanie mostków spoiwa, formowanie wiórów, powstawanie zalepień itp. Daje on możliwość wielostronnej oceny przebiegu obróbki w różnych warunkach, wynikających ze zmian charakterystyki ściernicy, rodzaju materiału obrabianego czy też parametrów szlifowania. Sposób może być szczególnie przydatny w badaniach nad szlifowalnością materiałów trudnoobrabialnych, w procesach obwodowego szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych, walcowych powierzchni zewnętrznych oraz w procesach szlifowania powierzchni płaskich.The subject of the invention is a method of testing the cutting ability of a grinding wheel. This method is particularly useful for assessing such phenomena occurring during grinding, such as: wear of abrasive grains, breaking of bond bridges, chip formation, formation of sticking, etc. It gives the possibility of multi-faceted assessment of the machining course in various conditions, resulting from changes in the characteristics of the grinding wheel, type of material workpiece or grinding parameters. The method may be particularly useful in research on the grinding of difficult-to-machine materials, in the processes of peripheral grinding of cylindrical internal surfaces, cylindrical external surfaces and in the processes of grinding flat surfaces.

Znany jest sposób oceny właściwości skrawnych ściernicy, który polega na rejestracji parametrów opisujących przebieg i wyniki procesu szlifowania prowadzonego z użyciem ściernicy standardowej, nie modyfikowanej. W sposobie tym dokonanie oceny wpływu czasu szlifowania i objętości usuniętego materiału na zdolność skrawną ściernicy, możliwe jest poprzez kilkukrotne przerwanie procesu szlifowania w celu zmierzenia wyników obróbki po różnym czasie obróbki. Takie postępowanie może powodować wprowadzanie dodatkowych zakłóceń, wynikających np. z zakładania i zdejmowania ściernicy z wrzeciona szlifierki. W efekcie ocena zdolności skrawnej ściernicy jest praco- i czasochłonna oraz obarczona dodatkowymi błędami.There is a known method of assessing the cutting properties of a grinding wheel, which consists in registering the parameters describing the course and results of the grinding process carried out with the use of a standard, unmodified grinding wheel. In this method, it is possible to evaluate the effect of the grinding time and the volume of the material removed on the grinding ability of the grinding wheel by interrupting the grinding process several times in order to measure the machining results after different machining times. Such a procedure may introduce additional disturbances, resulting, for example, from mounting and removing the grinding wheel from the grinder spindle. As a result, the assessment of the grinding wheel's cutting ability is laborious and time-consuming, and is burdened with additional errors.

Porównawcza ocena zdolności skrawnej ściernicy przeprowadzona może być na podstawie parametrów szlifowania zarejestrowanych w trakcie procesu, takich jak: siły i moce szlifowania, zmiany wartości sygnału emisji akustycznej, drgań, temperatury. Dalszą ocenę zdolności skrawnej ściernicy przeprowadza się po dokonaniu pomiarów i analiz dotyczących czynnej powierzchni ściernicy po szlifowaniu, a więc w wyniku pomiaru zużycia objętościowego i krawędziowego ściernicy, parametrów struktury geometrycznej powierzchni, czy też w wyniku rejestracji obrazów mikroskopowych i oceny wizualnej stopnia i form zużycia ziaren ściernych.A comparative assessment of the grinding ability of the grinding wheel can be carried out on the basis of the grinding parameters recorded during the process, such as: grinding forces and powers, changes in the value of the acoustic emission signal, vibrations, temperature. A further assessment of the grinding wheel's machinability is carried out after measuring and analyzing the active surface of the grinding wheel after grinding, i.e. as a result of measuring the volumetric and edge wear of the grinding wheel, parameters of the geometric structure of the surface, or as a result of recording microscopic images and visual assessment of the degree and forms of grain wear. abrasive.

Ocenę zdolności skrawnej odnosi się również do rodzaju materiału obrabianego, poprzez pomiar ubytku materiału obrabianego, parametrów struktury geometrycznej powierzchni, błędów kształtu, mikrotwardości, naprężeń w warstwie wierzchniej, wykrywanie defektów szlifierskich, takich jak np. przypalenia i mikropęknięcia, czy też rejestrację obrazów mikroskopowych i ocenę wizualną śladów skrawania.The assessment of the cutting ability also refers to the type of workpiece, by measuring the loss of the workpiece, parameters of the geometric structure of the surface, shape errors, microhardness, stresses in the surface layer, detection of grinding defects, such as burns and microcracks, or registration of microscopic images and visual evaluation of cutting marks.

Sposób według wynalazku polega na tym, że realizuje się zabieg szlifowania wgłębnego przy pomocy ściernicy, której kształt najpierw modyfikuje się poprzez ukształtowanie regularnie zmiennej średnicy, a następnie tak ukształtowaną ściernicę dosuwa się do walcowej powierzchni obrabianej na zadaną głębokość, korzystnie nieco większą od różnicy najmniejszej i największej czynnej powierzchni średnicy, po czym ściernicę odsuwa się niezwłocznie bez wyiskrzania powierzchni obrabianej. W trakcie zabiegu rejestruje się parametry szlifowania procesu, a po jego zakończeniu dokonuje się pomiarów i analiz powierzchni ściernicy oraz materiału obrobionego, z użyciem znanych metod pomiarowych.The method according to the invention consists in carrying out the plunge grinding operation with a grinding wheel, the shape of which is first modified by shaping a regularly changing diameter, and then the grinding wheel shaped in this way is brought to the cylindrical surface machined to a given depth, preferably slightly greater than the smallest difference and the largest active surface of the diameter, then the grinding wheel is moved away immediately without sparking out of the workpiece surface. During the treatment, the grinding parameters of the process are recorded, and after its completion, the measurements and analyzes of the grinding wheel surface and the machined material are made using known measurement methods.

Zabieg szlifowania wgłębnego wykonuje się na płaskiej powierzchni obrabianej, albo na walcowej powierzchni obrabianej, której tworząca jest prostą równoległą do osi obracającego się przedmiotu obrabianego.The plunge grinding procedure is performed on a flat work surface or on a cylindrical workpiece surface, the generating of which is a straight line parallel to the axis of the rotating workpiece.

Korzystną modyfikację kształtu ściernicy uzyskuje się, kształtując na jej czynnej powierzchni nakrój stożkowy o kącie, którego różnica średnic odpowiada głębokości dosuwu ściernicy podczas zabiegu szlifowania wgłębnego.A favorable modification of the shape of the grinding wheel is achieved by shaping, on its active surface, a cone with an angle whose diameter difference corresponds to the depth of the grinding wheel infeed during the plunge grinding treatment.

Inną korzystną modyfikację kształtu ściernicy uzyskuje się, kształtując na jej czynnej powierzchni co najmniej dwa stopnie o różnej średnicy, przy czym różnica tych średnic jest równomierna i odpowiada głębokości dosuwu ściernicy podczas zabiegu szlifowania wgłębnego.Another advantageous modification of the shape of the wheel is achieved by shaping on its active surface at least two steps of different diameter, the difference between these diameters being uniform and corresponding to the depth of the wheel infeed during the plunge grinding operation.

Wynalazek przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunkach, na których; fig. 1 pokazuje widok ogólny narzędzia i przedmiotu obrabianego w trakcie badania zdolności skrawnej ściernicy, na której wykonano nakrój stożkowy; fig. 2 obrazuje przykładowe parametry wyjściowe do badania zdolności skrawnej ściernicy, na której wykonano nakrój stożkowy; fig. 3 pokazuje widok ogólny narzędzia i przedmiotu obrabianego w trakcie badania zdolności skrawnej ściernicy o stopniowanej średnicy zewnętrznej; fig. 4 obrazuje przykładowe parametry wyjściowe do badania zdolności skrawnej ściernicy o stopniowanej średnicy zewnętrznej.The invention is exemplified in the drawings, in which; Fig. 1 shows a general view of the tool and the workpiece during the test of the cutting ability of a grinding wheel on which a tapered chamfer was made; Fig. 2 shows exemplary starting parameters for testing the machinability of a grinding wheel on which a tapered section was made; Fig. 3 shows an overview of the tool and workpiece during the test of the machinability of a stepped outer diameter wheel; Fig. 4 depicts an exemplary output for testing the machinability of a stepped outside diameter wheel.

Rysunki fig. 5 i fig. 6 mają na celu przykładowe i poglądowe uwidocznienie wyników geometrycznych wykonania zabiegu szlifowania wgłębnego, w wyniku którego powstaje materiał badawczy - fig. 5Fig. 5 and Fig. 6 are intended to illustrate the geometric results of the plunge grinding procedure, as a result of which the test material is formed - fig. 5

PL 219 952 B1 dotyczy zabiegu wykonanego ściernicą z nakrojem stożkowym, a fig. 6 dotyczy zabiegu wykonanego ściernicą o stopniowanej powierzchni zewnętrznej.PL 219 952 B1 is a treatment performed with a grinding wheel with a tapered chamfer, and Fig. 6 is a treatment performed with a grinding wheel with a stepped outer surface.

Rysunek fig. 7 to przykładowe i poglądowe zestawienie wartości wybranych parametrów i widoków mikrotopografii powierzchni ściernicy uzyskanych w wyniku zabiegu szlifowania wgłębnego ściernicą o stopniowanej powierzchni zewnętrznej.Figure 7 is an exemplary and illustrative summary of the values of selected parameters and views of the grinding wheel surface microtopography obtained as a result of plunge grinding with a grinding wheel with a stepped outer surface.

Poniższe przykłady dotyczą sposobu badania zdolności skrawnej ściernicy w procesie obwodowego szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych.The following examples relate to a method of testing the machinability of a grinding wheel by circumferential grinding of cylindrical internal surfaces.

W pierwszym przykładzie (fig. 1, 2) ściernica 1 o wysokości T=20 mm, z ukształtowanym nakrojem stożkowym o kącie χ=0,21°, wprawiona w ruch obrotowy z prędkością n_s = 36 000 obr./min, przemieszcza się ruchem prostopadłym do swojej osi w głąb wirującego z prędkością ns=340 obr./min materiału obrabianego 3 o szerokości b_s =18 mm, z prędkością v_fr=0,02 mm/s w czasie t = 2,5 s na zadaną głębokość a_e=0,05 mm. Po osiągnięciu tej głębokości proces szlifowania jest przerywany a ściernica 1 zostaje niezwłocznie odsunięta od obrabianego materiału 3. W przykładzie pokazano, że możliwe jest przesunięcie o pewną odległość /=1 mm krawędzi o większej średnicy ściernicy 1, względem szlifowanego materiału 3. Pozwala to na obserwację efektów skrawania ziaren umiejscowionych na największym promieniu działania czynnej powierzchni ściernicy.In the first example (Fig. 1, 2), the grinding wheel 1 with a height T = 20 mm, with a shaped conical point with the angle χ = 0.21 °, set in rotation at the speed n _s = 36,000 rpm, moves movement perpendicular to its axis into the workpiece 3 rotating at a speed of ns = 340 rpm with a width of b _s = 18 mm, with a speed of v _fr = 0.02 mm / s at a time t = 2.5 s for a given depth _e = 0.05 mm. After reaching this depth, the grinding process is interrupted and the grinding wheel 1 is immediately removed from the workpiece 3. The example shows that it is possible to shift the edge of the larger grinding wheel 1 by a distance / = 1 mm relative to the grinded material 3. This allows for observation the effects of cutting grains located on the largest operating radius of the active surface of the grinding wheel.

W drugim przykładzie (fig. 3, 4) badanie zdolności skrawnej przeprowadzono ściernicą 2 o wysokości T=20 mm, z ukształtowanymi trzema stopniami o wysokości wynoszącej T/3 i różnej średnicy. Kolejne średnice stopni ściernicy 2 maleją o wartość wynikającą z całkowitej głębokości szlifowania, która podzielona została równomiernie na kolejne trzy stopnie. W przykładzie przyjęto a_e=0,06 mm, więc kolejne trzy stopnie mają średnicę mniejszą o wartość 0,06/3=0,02 mm. Ściernica 2 wprawiona w ruch obrotowy z prędkością n_s=36 000 obr./min, przemieszcza się ruchem prostopadłym do swojej osi w głąb wirującego z prędkością n_w,=340 obr./min materiału obrabianego 3 o szerokości b_w,=18 mm, z prędkością i<=0,02 mm/s w czasie t=3,0 s na zadaną głębokość a_e=0,06 mm. Po osiągnięciu tej głębokości proces szlifowania jest przerywany a ściernica 2 zostaje niezwłocznie odsunięta od obrabianego materiału 3.In the second example (Figs. 3, 4), the cutting ability was tested with a grinding wheel 2 with a height T = 20 mm, with shaped three steps with a height equal to T / 3 and of different diameter. Successive diameters of the grinding wheel steps 2 decrease by a value resulting from the total grinding depth, which has been divided evenly into three successive steps. In the example, a _e = 0.06 mm is assumed, so the next three steps have a diameter that is 0.06 / 3 = 0.02 mm smaller. The grinding wheel 2 set in rotation at the speed n _s = 36,000 rpm, moves perpendicular to its axis into the rotating speed n _w , = 340 rpm of the workpiece 3 with a width b _w , = 18 mm , with speed i <= 0.02 mm / s with time t = 3.0 s for the set depth a _e = 0.06 mm. After reaching this depth, the grinding process is interrupted and the grinding wheel 2 is immediately removed from the workpiece 3.

W przypadku obu przykładów wykonania, w trakcie szlifowania rejestrowane są parametry procesu, a po jego zakończeniu, dokonuje się pomiarów i analiz powierzchni ściernicy oraz materiału obrobionego, z użyciem znanych metod pomiarowych. Na ich podstawie możliwa jest ocena zdolności skrawnej ściernicy oraz określenie intensywności i formy występowania takich zjawisk zachodzących w trakcie szlifowania, jak: zużycie ziaren ściernych, wykruszanie mostków spoiwa, formowanie wiórów, powstawanie zalepień itp.In the case of both embodiments, the process parameters are recorded during grinding, and after its completion, the surface of the grinding wheel and the machined material are measured and analyzed using known measurement methods. On their basis, it is possible to assess the grinding ability of the grinding wheel and determine the intensity and form of occurrence of such phenomena occurring during grinding as: wear of abrasive grains, chipping of bond bridges, chip formation, formation of sticking, etc.

Claims

1. Method of testing the cutting ability of a grinding wheel, characterized in that a plunge grinding procedure is performed using a grinding wheel (1, 2), the shape of which is first modified by shaping a regularly changing diameter, and then it is brought to the cylindrical machined surface (3) on a given depth, preferably slightly greater than the difference between the smallest and the largest active surface of the diameter, then the grinding wheel (1, 2) is moved away immediately without sparking out the treated surface, and during the treatment, the grinding parameters of the process are recorded, and after its completion, measurements and analyzes are performed the surface of the grinding wheel and the machined material, using known measurement methods.

2. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that the plunge grinding operation is performed on a cylindrical workpiece surface, the generating of which is a straight line parallel to the axis of the rotating workpiece.

3. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that the plunge grinding operation is performed on a flat work surface.

4. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that the modification of the shape of the grinding wheel consists in creating a conical chamfer with the angle nak on its active surface, the difference in diameter of which corresponds to the depth of the grinding wheel infeed during the plunge grinding operation.

5. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that the modification of the shape of the grinding wheel consists in creating on its active surface at least two steps of different diameter, the difference of these diameters being uniform and corresponding to the depth of the wheel infeed during the plunge grinding operation.