RU2021093C1 - Method of grinding metal surfaces - Google Patents

Method of grinding metal surfaces Download PDF

Info

Publication number
RU2021093C1
RU2021093C1 SU5038322A RU2021093C1 RU 2021093 C1 RU2021093 C1 RU 2021093C1 SU 5038322 A SU5038322 A SU 5038322A RU 2021093 C1 RU2021093 C1 RU 2021093C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
grinding
grinding wheel
diameter
wheel
coefficient
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.С. Судариков
О.Н. Ушанев
Original Assignee
Акционерное общество открытого типа "Уральский завод тяжелого машиностроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество открытого типа "Уральский завод тяжелого машиностроения" filed Critical Акционерное общество открытого типа "Уральский завод тяжелого машиностроения"
Priority to SU5038322 priority Critical patent/RU2021093C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2021093C1 publication Critical patent/RU2021093C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; metal working. SUBSTANCE: this method of grinding metal surfaces prescribes varying grinding conditions based on results of measuring current values of intensity of grinding, diameter of grinding wheel and grinding allowance, maintaining grinding temperature at constant maximum permissible level during entire grinding cycle depending on thermal properties of particular material and determining this level for each pass with use of formula given in specification. EFFECT: higher quality. 2 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к механической обработке металлов резанием и может быть использовано на станках, оснащенных автоматизированным приводом шлифовального круга. The invention relates to the machining of metals by cutting and can be used on machines equipped with an automated grinding wheel drive.

Известен способ шлифования [1] , при котором поддерживают постоянную мощность шлифования и изменяют скорость вращения шлифовального круга в зависимости от текущего значения его диаметра таким образом, что удельная нагрузка на зерна круга остается стабильной. A known grinding method [1], in which a constant grinding power is maintained and the rotation speed of the grinding wheel is changed depending on the current value of its diameter so that the specific load on the grain of the wheel remains stable.

Однако мощность шлифования не является реальной физической характеристикой, которая определяет качество поверхностного слоя детали. Оно зависит только от величины внутренней энергии, которая образуется в материале поверхностного слоя детали при обработке. However, the grinding power is not a real physical characteristic that determines the quality of the surface layer of a part. It depends only on the amount of internal energy that is generated in the material of the surface layer of the part during processing.

Когда величина внутренней энергии превышает максимально допустимую теплофизическими свойствами материала, в поверхностном слое детали происходят структурные изменения, т.е. возникают прижоги. When the value of the internal energy exceeds the maximum allowable thermal properties of the material, structural changes occur in the surface layer of the part, i.e. burns occur.

Образованию прижогов способствует также уменьшение скорости резания по мере износа круга, так как при этом ускоряется затупление режущих зерен. The formation of burns also contributes to a decrease in cutting speed as the wheel wears, as this accelerates the blunting of the cutting grains.

Для предотвращения прижогов производят частую правку шлифовального круга, которая уменьшает относительную производительность процесса шлифования [2]. To prevent burns, frequent editing of the grinding wheel is performed, which reduces the relative productivity of the grinding process [2].

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ шлифования [3] , при котором для устранения прижогов и других дефектов поверхностного слоя предварительно устанавливают зависимость глубины дефектного слоя от мощности шлифования при различных скоростях вращения детали. The closest technical solution to the proposed one is the grinding method [3], in which to eliminate burns and other defects of the surface layer, the dependence of the depth of the defective layer on the grinding power at various speeds of rotation of the part is preliminarily determined.

Эту зависимость в виде алгоритма вводят в систему управления станком. В процессе обработке измеряют текущие значения мощности шлифования, диаметра шлифовального круга и припуска на обработку, передают их в систему управления станком, где автоматически анализируют. This dependence in the form of an algorithm is introduced into the machine control system. During processing, the current values of grinding power, grinding wheel diameter and machining allowance are measured, and transferred to the machine control system, where they are automatically analyzed.

При равенстве глубины дефектного слоя величине оставшегося припуска на обработку, корректируют скорость вращения детали по установленной ранее зависимости, исходя из замеренных текущих значений параметров процесса шлифования, и снимают дефектный слой. If the depth of the defective layer is equal to the amount of the remaining allowance for processing, the speed of the part is adjusted according to the previously established dependence, based on the measured current values of the grinding process parameters, and the defective layer is removed.

Недостатком известного способа является его низкая относительная производительность вследствие того, что способ не обеспечивает работу шлифовального круга в режиме самозатачивания, и, как результат - требуется большое количество его правок. The disadvantage of this method is its low relative productivity due to the fact that the method does not provide the grinding wheel in the self-sharpening mode, and, as a result, a large number of corrections are required.

Предлагаемый способ шлифования, включающий изменение режима резания в зависимости от результатов измерения текущих значений мощности шлифования, диаметра шлифовального круга и припуска на обработку отличается тем, что путем регулирования скорости вращения шлифовального круга температуру шлифования поддерживают на одном максимально допустимом теплофизическими свойствами материала уровне в течение всего цикла обработки и для каждого прохода определяют по зависимости
Tш =

Figure 00000001
F
Figure 00000002
=Tкрит, где Тш - температура шлифования в процессе обработки;
φ- коэффициент ввода тепла в деталь ( φ = 0,7-0,9)
Nуд - удельная мощность шлифования;
λ- коэффициент теплопроводности материала детали;
Sк - продольная подача шлифовального круга;
Dn - приведенный диаметр шлифовального круга,
Dn=D
Figure 00000003
1 ±
Figure 00000004
, где D - диаметр шлифовального круга;
d - диаметр детали;
Знак (+) относится к круглому наружному шлифованию периферией круга, (-) - к внутреннему, при плоском шлифовании Dn = D.The proposed grinding method, including changing the cutting mode depending on the results of measuring the current grinding power, the diameter of the grinding wheel and the machining allowance, differs in that by adjusting the speed of rotation of the grinding wheel, the grinding temperature is maintained at one maximum permissible thermal properties of the material during the whole cycle processing and for each pass is determined by the dependence
T W =
Figure 00000001
F
Figure 00000002
= T crit , where T W - grinding temperature during processing;
φ is the coefficient of heat input into the part (φ = 0.7-0.9)
N beats - specific power grinding;
λ is the coefficient of thermal conductivity of the material of the part;
S to - longitudinal feed of the grinding wheel;
D n - the reduced diameter of the grinding wheel,
D n = D
Figure 00000003
1 ±
Figure 00000004
where D is the diameter of the grinding wheel;
d is the diameter of the part;
The sign (+) refers to round external grinding by the periphery of the circle, (-) to internal, when grinding flat, D n = D.

t - глубина резания;
а - коэффициент температуропроводимости материала детали;
τ- время контакта поверхностных точек детали со шлифовальным кругом
τ =

Figure 00000005
, где Vк - скорость вращения шлифовального круга;
δ- припуск на обработку;
Ткрит - критическая температура нагрева материала детали, соответствующая границе бесприжогового шлифования, что позволяет стабилизировать внутреннюю энергию материала детали под слоем припуска, обеспечить непрерывное самозатачивание шлифовального круга в процессе обработки, уменьшить тем самым количество его правок и увеличить относительную производительность процесса шлифования.t is the depth of cut;
a is the coefficient of thermal diffusivity of the material of the part;
τ is the contact time of the surface points of the part with the grinding wheel
τ =
Figure 00000005
where V to - the speed of rotation of the grinding wheel;
δ is the machining allowance;
T crit is the critical heating temperature of the material of the part, corresponding to the border of sandless grinding, which allows to stabilize the internal energy of the material of the part under the allowance layer, to ensure continuous grinding of the grinding wheel during processing, thereby reducing the number of edits and increasing the relative productivity of the grinding process.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предложенный способ соответствует критерию "новизна". A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the proposed method meets the criterion of "novelty."

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "Изобретательский уровень". Comparison of the claimed technical solution not only with the prototype, but also with other technical solutions did not allow us to identify in them the features that distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "Inventive step".

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого способа, где 1 - обрабатываемая деталь, 2 - центр шлифовального станка, 3 - двигатель, 4 - шлифовальный круг, датчики текущих значений измеряемых величин, 5 - мощности, 6 - диаметра шлифовального круга, 7 - припуска на обработку, 8 - преобразователь, 9 - сумматор, 10 - регулятор скорости вращения шлифовального круга. The drawing shows a functional diagram of the proposed method, where 1 is the workpiece, 2 is the center of the grinding machine, 3 is the engine, 4 is the grinding wheel, sensors of the current values of the measured values, 5 is the power, 6 is the diameter of the grinding wheel, 7 is the machining allowance , 8 - converter, 9 - adder, 10 - grinding wheel rotation speed controller.

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

Деталь 1 закрепляют в центрах 2 шлифовального станка. Part 1 is fixed in the centers 2 of the grinding machine.

На двигатель 3, шлифовальный круг 4 и деталь 1 устанавливают датчики 5, 6, 7, выходы которых соединяют с преобразователем 8. Sensors 5, 6, 7 are installed on engine 3, grinding wheel 4, and part 1, the outputs of which are connected to converter 8.

Установленную зависимость Ткрит в виде алгоритма вводят в сумматор 9.The established dependence of T crit in the form of an algorithm is introduced into the adder 9.

Деталь 1 приводят во вращение со скоростью Vд, шлифовальный круг - со скоростью Vк.Part 1 is brought into rotation with a speed of V d , the grinding wheel with a speed of V to .

Датчики 5, 6, 7 измеряют текущие значения мощности, диаметра шлифовального круга и припуска на обработку. Сигналы с датчиков поступают в преобразователь 8, где преобразуются в параметр Тш. С выхода преобразователя сигнал, равный Тш, поступает на сумматор 9, где сравнивается с сигналом, соответствующим величине Ткрит, затем он передается на регулятор 10 и двигатель 3, изменяя скорость вращения шлифовального круга таким образом, чтобы обеспечить условие Тш = Ткрит.Sensors 5, 6, 7 measure the current values of power, grinding wheel diameter and machining allowance. The signals from the sensors enter the Converter 8, where they are converted to the parameter T W From the output of the converter, a signal equal to T W is fed to the adder 9, where it is compared with a signal corresponding to the value of T crit , then it is transmitted to the controller 10 and motor 3, changing the speed of rotation of the grinding wheel in such a way as to ensure the condition T W = T crit .

Проведены сравнительные испытания существующего на заводе известного по прототипу и предлагаемого способов шлифования при обработке прокатных валков с закаленным поверхностным слоем до твердости 95-97 единиц по Шору (HS = 95-97). Comparative tests of the existing at the factory known for the prototype and the proposed grinding methods for processing rolls with a hardened surface layer to a hardness of 95-97 Shore units (HS = 95-97) were carried out.

Испытания производились на круглошлифовальном станке модели WSIIh 150 х 8000 фирмы "Вальдрих Зиген". The tests were performed on a circular grinding machine model WSIIh 150 x 8000 firm Waldrich Siegen.

Диаметр валков 500 мм, длина 3000 мм, припуск на обработку 1 мм на сторону. The diameter of the rolls is 500 mm, the length is 3000 mm, the machining allowance is 1 mm per side.

Для обработки использовался шлифовальный круг марки 91А40СМ2К8, диаметром 900 мм. Шлифование производилось по 5-ти этапному рабочему циклу, представленному в табл. 1. For processing, we used a grinding wheel of the brand 91А40СМ2К8, with a diameter of 900 mm. Grinding was carried out according to a 5-stage duty cycle, presented in table. 1.

При реализации указанного в табл. 1 рабочего цикла шлифования по предлагаемому способу скорость вращения круга регулировали в допустимых пределах от 8 до 35 м/с так, что за весь цикл шлифования параметр Тшстабилизировали на уровне Ткрит = 500оС, соответствующем границе бесприжогового шлифования валка.When implementing the specified in table. 1 the operating cycle of the inventive method of grinding the rotational speed allowable range adjusted in the range of 8 to 35 m / s so that the entire grinding cycle parameter T w stabilized at the level of T crit = 500 ° C, corresponding boundary besprizhogovogo grinding roll.

Цикл реализуется за 30 проходов, которые завершаются за 175 мин машинного времени, вместо 380 мин по существующей технологии. Это сокращение продолжительности рабочего цикла получено в основном за счет увеличения доли припуска, снимаемой на первом этапе. The cycle is implemented in 30 passes, which are completed in 175 minutes of machine time, instead of 380 minutes using existing technology. This reduction in the duration of the working cycle was obtained mainly due to the increase in the proportion of stock taken in the first stage.

Реализовать указанный в табл. 1 рабочий цикл шлифования по существующей технологии, т.е. без целевого регулирования скорости резания удалось лишь в результате трехкратной правки шлифовального круга. Однако твердость валика местами уменьшилась на 2-3 единицы по Шору по сравнению с исходной. Implement the specified in table. 1 grinding work cycle using existing technology, i.e. without targeted regulation of the cutting speed, it was possible only as a result of three-fold dressing of the grinding wheel. However, the hardness of the roller in places decreased by 2-3 Shore units compared to the original.

При работе по изложенному в прототипе способу, принятому за базовый, предварительно экспериментальным путем установили зависимость глубины дефектного слоя от мощности шлифования при различных частотах вращения валика от 12 до 18 об/мин. Уменьшение мощности шлифования по мере затупления круга и съема припуска осуществляли как за счет предусмотренного рабочим циклом уменьшения подач, так и за счет правок круга. Всего за цикл шлифования сделано три правки. Это позволило полностью исключить появление прижогов, но лишь за счет уменьшения относительной производительности шлифовальных кругов даже по сравнению с существующей технологией. Скорость вращения шлифовального круга находилась в пределах 25-30 м/с. When working according to the method described in the prototype, adopted as the base, previously experimentally established the dependence of the depth of the defective layer on the grinding power at various speeds of rotation of the roller from 12 to 18 rpm The reduction in grinding power as the circle was blunted and the stock removed was carried out both due to the reduction in feeds provided for by the working cycle, and due to the changes in the circle. In total, three edits were made during the grinding cycle. This made it possible to completely eliminate the occurrence of burns, but only by reducing the relative productivity of grinding wheels, even in comparison with the existing technology. The rotation speed of the grinding wheel was in the range of 25-30 m / s.

Сравнительные данные по относительной производительности шлифовального круга приведены в табл. 2. Comparative data on the relative performance of the grinding wheel are given in table. 2.

Использование предлагаемого технического решения обеспечивает по сравнению с известным увеличением относительной производительности шлифовальных кругов в 2,0 раза. Кроме того, за счет сокращения количества правок снижается расход абразивных кругов и вспомогательное время на их замену после износа. Using the proposed technical solution provides, compared with the known increase in the relative productivity of grinding wheels in 2.0 times. In addition, by reducing the number of edits, the consumption of abrasive wheels and the additional time to replace them after wear are reduced.

Claims (1)

СПОСОБ ШЛИФОВАНИЯ, при котором изменяют режим резания в зависимости от результатов измерения текущих значений мощности шлифования, диаметра шлифовального круга и припуска на обработку, отличающийся тем, что в качестве изменяемого режима резания выбирают скорость вращения шлифовального круга, регулируемую из условия поддержания температуры шлифования на одном максимально допустимом теплофизическими свойствами материала уровне в течение всего цикла обработки, при этом температуру шлифования Tш для каждого прохода определяют по формуле
Tш=
Figure 00000006
F
Figure 00000007
=Tкрит,
где φ - 0,7 - 0,9 - коэффициент ввода тепла в деталь;
Nуд - удельная мощность шлифования;
λ - коэффициент теплопроводности материала детали;
Sк - продольная подача шлифовального круга;
Dп - приведенный диаметр шлифовального круга,
Dп= D
Figure 00000008
1 ±
Figure 00000009
, где D - диаметр шлифовального круга, d - диаметр детали; знак (+) относится к круглому наружному шлифованию периферией круга, (-) - к внутреннему, при плоском шлифовании Dп = D;
t - глубина резания;
a - коэффициент температуропроводности материала детали;
τ - время контакта поверхностных точек детали со шлифовальным кругом,
τ =
Figure 00000010
,
где vк - частота вращения шлифовального круга;
δ - припуск на обработку;
Tкpит - критическая температура нагрева материала детали, соответствующая границе бесприжогового шлифования.GRINDING METHOD, in which the cutting mode is changed depending on the results of measuring the current grinding power, the diameter of the grinding wheel and the machining allowance, characterized in that the grinding wheel rotation speed is selected as a variable cutting mode, which is adjustable from the condition that the grinding temperature is maintained at one maximum an acceptable level of thermal properties of the material throughout the entire processing cycle, the grinding temperature T m is determined for each pass of the forms le
T W =
Figure 00000006
F
Figure 00000007
= T crit
where φ - 0.7 - 0.9 is the coefficient of heat input into the part;
N beats - specific power grinding;
λ is the coefficient of thermal conductivity of the material of the part;
S to - longitudinal feed of the grinding wheel;
D p - the reduced diameter of the grinding wheel,
D p = D
Figure 00000008
1 ±
Figure 00000009
where D is the diameter of the grinding wheel, d is the diameter of the part; the sign (+) refers to round external grinding by the periphery of the circle, (-) to internal, when grinding flat, D p = D;
t is the depth of cut;
a is the coefficient of thermal diffusivity of the material of the part;
τ is the contact time of the surface points of the part with the grinding wheel,
τ =
Figure 00000010
,
where v to - the frequency of rotation of the grinding wheel;
δ is the machining allowance;
T krit is the critical heating temperature of the material of the part corresponding to the border of sandless grinding.
SU5038322 1992-01-13 1992-01-13 Method of grinding metal surfaces RU2021093C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5038322 RU2021093C1 (en) 1992-01-13 1992-01-13 Method of grinding metal surfaces

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5038322 RU2021093C1 (en) 1992-01-13 1992-01-13 Method of grinding metal surfaces

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2021093C1 true RU2021093C1 (en) 1994-10-15

Family

ID=21602341

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5038322 RU2021093C1 (en) 1992-01-13 1992-01-13 Method of grinding metal surfaces

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2021093C1 (en)

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 425770, кл. B 24B 51/00, 1974. *
2. В.Д. Эльянов "Шлифование в автоматическом цикле". М., Машиностроение, 1980, с.22. *
3. Заявка Японии N 50-16550, кл. B 24B 5/10, 1975. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2383908A1 (en) Constant spindle power grinding method
EP1180414A1 (en) Grinding machine
JPH0295543A (en) Control device for grinder
US4539779A (en) Method of compensating for dressing tool wear during the dressing of grinding wheels
CA2234945C (en) Casting belts for use in casting of metals and method of manufacturing same
JP4387706B2 (en) Grinding apparatus and grinding method
JPH07121502B2 (en) How to cylindrically grind a workpiece
RU2021093C1 (en) Method of grinding metal surfaces
JP3362952B2 (en) Adaptive control grinding method and apparatus
CN110039378B (en) Tooth profile grinding temperature homogenization macrostructure forming grinding wheel parameter design method
JP2940073B2 (en) Grinding machine control method
JP2619363B2 (en) Grinding method and end face grinding device
JP2513342B2 (en) Retraction grinding method and grinding device in grinding force control grinding
SU860939A1 (en) Method of turning
SU484977A1 (en) Method of automatic adjustment for optimum grinding mode
Pearce et al. The application of continuous dressing in creep feed grinding
SU878503A1 (en) Method of working articles
JPS6411422B2 (en)
JP2940435B2 (en) Adjustment method of retraction amount in grinding
JPH069785B2 (en) Grinding control device
JP2009028890A (en) Grinding device
RU1798139C (en) Method of controlling machine for belt grinding of strips
SU1060445A1 (en) Method of adaptive control of flat grinder
SU633721A1 (en) Grinder automatic control method
SU704773A1 (en) Method of grinding thread