RU2204470C2 - Grinding method - Google Patents
Grinding method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2204470C2 RU2204470C2 RU2001118504/02A RU2001118504A RU2204470C2 RU 2204470 C2 RU2204470 C2 RU 2204470C2 RU 2001118504/02 A RU2001118504/02 A RU 2001118504/02A RU 2001118504 A RU2001118504 A RU 2001118504A RU 2204470 C2 RU2204470 C2 RU 2204470C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- grinding
- tool
- spindle
- abrasive tool
- abrasive
- Prior art date
Links
Landscapes
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области обработки материалов шлифованием с помощью абразивного инструмента на круглошлифовальных, плоскошлифовальных и других станках. The invention relates to the field of processing materials by grinding with an abrasive tool on circular grinding, surface grinding and other machines.
Известен способ шлифования, согласно которому изделию или шлифовальному шпинделю с инструментом сообщают колебания вдоль оси шпинделя либо в нормальном направлении к поверхности шлифования (патент США 3579927, НКИ 51-281, 1971). A known grinding method, according to which the product or the grinding spindle with the tool communicate oscillations along the axis of the spindle or in the normal direction to the grinding surface (US patent 3579927, NKI 51-281, 1971).
Недостатком известного способа является малая виброустойчивость процесса шлифования. Возможно возникновение вредных колебаний, из-за которых абразивный круг быстро теряет свои режущие свойства, появляется шероховатость и образуются прижоги на обработанной поверхности. The disadvantage of this method is the low vibration resistance of the grinding process. The occurrence of harmful vibrations is possible, due to which the abrasive wheel quickly loses its cutting properties, roughness appears and burns form on the treated surface.
Наиболее близким по технической сущности является способ шлифования, согласно которому системе шлифовальный шпиндель - инструмент задают крутильные колебания вокруг их оси (авт.св. СССР 553090, В 24 В 1/00, 1977). Данный способ шлифования позволяет существенно повысить виброустойчивость упругой системы станка за счет частичного подавления вредных самовозбуждающихся колебаний (автоколебаний), свойственных процессу шлифования. The closest in technical essence is the grinding method, according to which the system grinding grinding spindle tool set torsional vibrations around their axis (ed. St. USSR 553090, 24 V 1/00, 1977). This grinding method can significantly increase the vibration resistance of the elastic system of the machine due to the partial suppression of harmful self-excited vibrations (self-oscillations) inherent in the grinding process.
Известный способ не позволяет полностью устранить автоколебания в процессе шлифования, частота относительной осцилляции системы шлифовальный шпиндель - инструмент не связана с условиями реализации процесса шлифования и их изменением во времени. Происходит прогрессирующее изменение макрогеометрии рабочей поверхности инструмента во времени, что приводит к потере его режущих свойств, ухудшению шероховатости и образованию прижогов на обрабатываемой поверхности. The known method does not allow to completely eliminate self-oscillations in the grinding process, the frequency of the relative oscillations of the grinding spindle system - the tool is not related to the conditions for the implementation of the grinding process and their change in time. A progressive change in the macrogeometry of the working surface of the tool in time occurs, which leads to the loss of its cutting properties, deterioration of roughness and the formation of burns on the treated surface.
Задачей настоящего изобретения является улучшение качества обрабатываемой поверхности за счет минимизации динамики изменения макрогеометрии рабочей поверхности инструмента во времени. The objective of the present invention is to improve the quality of the processed surface by minimizing the dynamics of changes in the macrogeometry of the working surface of the tool over time.
Поставленная задача достигается тем, что шлифование производят с адаптивным изменением частоты крутильных колебаний абразивного инструмента относительно шпинделя в соответствии с выражением
ω = ωк•n/2
где ω - частота крутильных колебаний абразивного инструмента относительно шпинделя;
ωк - частота вращения шпинделя с абразивным инструментом;
n - целое число (n = 1, 2, 3,...).The problem is achieved in that the grinding is carried out with an adaptive change in the frequency of torsional vibrations of the abrasive tool relative to the spindle in accordance with the expression
ω = ω k • n / 2
where ω is the frequency of torsional vibrations of the abrasive tool relative to the spindle;
ω to - the frequency of rotation of the spindle with an abrasive tool;
n is an integer (n = 1, 2, 3, ...).
Известен способ шлифования, при котором шлифование производят с адаптивным управлением путем изменения приведенной крутильной жесткости системы шпиндель - шлифовальный инструмент в соответствии с выражением
где Cφ - приведенная крутильная жесткость системы шпиндель - шлифовальный инструмент;
α, β, k - постоянные процесса шлифования;
φ - угловая координата осциллирующего перемещения шлифовального инструмента;
φ1 - угловая скорость осциллирующего перемещения шлифовального инструмента (авт.св. СССР 906670, В 24 В 1/00, 1980).A known method of grinding, in which grinding is carried out with adaptive control by changing the reduced torsional stiffness of the spindle-grinding tool in accordance with the expression
where Cφ is the reduced torsional rigidity of the spindle - grinding tool system;
α, β, k - constants of the grinding process;
φ is the angular coordinate of the oscillating movement of the grinding tool;
φ 1 - the angular velocity of the oscillatory movement of the grinding tool (ed. St. USSR 906670, 24 V 1/00, 1980).
В предлагаемом техническом решении в процессе шлифования зависимость, определяющая регенеративный эффект вследствие износа абразивного инструмента, имеет вид
Rк(t)=Rк(t-T)-ΔR(t), (1)
где Rк(t) - динамическое изменение радиуса абразивного инструмента после окончания резания;
Rк(t-T) - динамическое изменение радиуса крута до начала резания;
ΔR(t) - динамическое изменение приращения износа абразивного инструмента за один цикл резания (ΔR(t)=G•Fd);
Т - время одного оборота абразивного инструмента (T = 2π/ωк);
G - коэффициент износа абразивного инструмента;
Fd - динамическая составляющая тангенциальной силы резания;
t - время.In the proposed technical solution in the grinding process, the dependence determining the regenerative effect due to wear of the abrasive tool has the form
R to (t) = R to (tT) -ΔR (t), (1)
where R to (t) is a dynamic change in the radius of the abrasive tool after cutting;
R to (tT) - dynamic change of the radius of the steep before cutting;
ΔR (t) is the dynamic change in the wear increment of the abrasive tool for one cutting cycle (ΔR (t) = G • Fd);
T is the time of one revolution of the abrasive tool (T = 2π / ω k );
G is the wear coefficient of the abrasive tool;
Fd is the dynamic component of the tangential cutting force;
t is time.
Приняв изменение динамической составляющей тангенциальной силы резания по моногармоническому закону Fd = Fsinωt, где F - амплитуда динамической составляющей силы, стационарное решение уравнения (1) имеет вид
Исследуем динамическое изменение радиуса абразивного инструмента Rк(t) на экстремум. Амплитуда макрогеометрии поверхности абразивного инструмента Ак определяется выражением
Взяв производную dAк/dω от выражения (3) и приравняв ее нулю, получим выражение для ω, соответствующее минимальному значению амплитуды Ак макрогеометрии поверхности абразивного инструмента
ωT = πn. (5)
Из (5) получаем
ω = π•n/T = ωк•n/2 (6)
Задание циклической частоты ω крутильных колебаний инструмента относительно шпинделя в соответствии с выражением (6) позволяет минимизировать динамику изменения макрогеометрии рабочей поверхности абразивного инструмента во времени и соответственно стабилизировать процесс шлифования. В процессе шлифования при периодических врезаниях инструмента в шлифуемую деталь, а также других причин случайного характера возможно изменение циклической частоты ωк вращения шпинделя с абразивным инструментом. Поэтому следует производить адаптивное изменение частоты ω крутильных колебаний абразивного инструмента относительно шпинделя в соответствии с выражением (6).Having accepted the change in the dynamic component of the tangential cutting force according to the monoharmonic law Fd = Fsinωt, where F is the amplitude of the dynamic component of the force, the stationary solution of equation (1) has the form
We investigate the dynamic change in the radius of the abrasive tool R to (t) by extremum. The amplitude of the macrogeometry of the surface of the abrasive tool And to is determined by the expression
Taking the derivative dA to / dω of expression (3) and equating it to zero, we obtain the expression for ω corresponding to the minimum value of amplitude A to the macrogeometry of the surface of the abrasive tool
ωT = πn. (5)
From (5) we obtain
ω = π • n / T = ω к • n / 2 (6)
Setting the cyclic frequency ω of torsional vibrations of the tool relative to the spindle in accordance with expression (6) allows one to minimize the dynamics of changes in the macrogeometry of the working surface of the abrasive tool in time and accordingly stabilize the grinding process. In the grinding process with periodic cutting of the tool into the grinding part, as well as other reasons of a random nature, it is possible to change the cyclic frequency ω to the rotation of the spindle with an abrasive tool. Therefore, an adaptive change in the frequency ω of torsional vibrations of the abrasive tool relative to the spindle should be made in accordance with expression (6).
Для осуществления предлагаемого способа абразивный инструмент устанавливают на шпинделе станка в планшайбу, обеспечивающую упругую коаксиальную связь инструмента со шпинделем. Затем задают вращение системе шлифовальный шпиндель - инструмент и осуществляют шлифование с наложением крутильных колебаний при адаптивном изменении частоты крутильных колебаний инструмента относительно шпинделя в соответствии с полученной зависимостью. To implement the proposed method, the abrasive tool is installed on the spindle of the machine in the faceplate, providing elastic coaxial connection of the tool with the spindle. Then the rotation of the grinding spindle-tool system is set and grinding is performed with superposition of torsional vibrations with an adaptive change in the frequency of torsional vibrations of the tool relative to the spindle in accordance with the obtained dependence.
Способ реализуют следующим образом. The method is implemented as follows.
Абразивный инструмент устанавливают на шпинделе и абразивному инструменту задают вращение вокруг оси. Одновременно на абразивный инструмент налагают крутильные колебания в соответствии с выражением
ω = ωк•n/2,
где ω - частота крутильных колебаний абразивного инструмента относительно шпинделя;
ωк - частота вращения шпинделя с абразивным инструментом;
n - целое число (n = 1, 2, 3,...).The abrasive tool is mounted on the spindle and the abrasive tool is set to rotate around an axis. At the same time, torsional vibrations are imposed on the abrasive tool in accordance with the expression
ω = ω k • n / 2,
where ω is the frequency of torsional vibrations of the abrasive tool relative to the spindle;
ω to - the frequency of rotation of the spindle with an abrasive tool;
n is an integer (n = 1, 2, 3, ...).
Крутильные колебания гасят автоколебания, возникающие при шлифовании, что уменьшает износ абразивного инструмента и повышает качество обработанной поверхности. Torsional vibrations dampen self-oscillations that occur during grinding, which reduces the wear of an abrasive tool and improves the quality of the processed surface.
Эффективность осуществления шлифования по предлагаемому способу заключается в минимизации динамики изменения макрогеометрии рабочей поверхности абразивного инструмента во времени. В результате этого уменьшается износ абразивного инструмента, повышается его стойкость и улучшается качество обрабатываемой поверхности. The effectiveness of grinding by the proposed method is to minimize the dynamics of changes in macrogeometry of the working surface of the abrasive tool in time. As a result of this, the wear of the abrasive tool is reduced, its durability is increased and the quality of the machined surface is improved.
Пример конкретного выполнения. An example of a specific implementation.
На плоскошлифовальном станке модели 3Г71М кругом П 250х75х25 шлифовались плоские образцы из стали 12Х2Н4А (HRCэ ≥ 60 ед.) на режимах: глубина - 0,03 мм, скорость стола - 12 м/мин, ωк = 301,6 рад/с, n = 2.On a 3G71M model surface grinding machine, P 250x75x25 round grinding flat samples of steel 12Kh2N4A (HRC e ≥ 60 units) in the following modes: depth - 0.03 mm, table speed - 12 m / min, ω k = 301.6 rad / s, n = 2.
Эффективность предложенного способа шлифования в сравнении с обычным оценивалась по выходным эксплуатационным и качественным показателям (стойкость шлифовального круга, изменение микротвердости поверхностного слоя образцов во времени). The effectiveness of the proposed method of grinding in comparison with the usual was evaluated by the output operational and quality indicators (the resistance of the grinding wheel, the change in microhardness of the surface layer of the samples over time).
При шлифовании обычным способом после 18 минут возникают интенсивные вибрации системы станка, появляются прижоги на обрабатываемой поверхности, круг теряет свои режущие свойства. При шлифовании по предлагаемому способу стойкость круга между правками возрастает в 1,5-1,8 раза. Одинаковое изменение микротвердости поверхностного слоя образцов происходит через период времени, в 1,4 раза больший, чем при шлифовании по известному способу. When grinding in the usual way after 18 minutes, intense vibrations of the machine system occur, burns appear on the machined surface, the wheel loses its cutting properties. When grinding according to the proposed method, the durability of the circle between edits increases by 1.5-1.8 times. The same change in the microhardness of the surface layer of the samples occurs after a period of time 1.4 times greater than when grinding by a known method.
Предложенный способ шлифования обеспечивает улучшение качества обрабатываемой поверхности. The proposed method of grinding provides improved quality of the processed surface.
Claims (1)
ω = ωкn/2,
где ω - частота крутильных колебаний абразивного инструмента относительно шпинделя;
ωк - частота вращения шпинделя с абразивным инструментом;
n - целое число (n= 1, 2, 3, . . . ).The grinding method, in which the abrasive tool is given torsional vibrations around its axis, characterized in that the grinding is performed with an adaptive change in the frequency of torsional vibrations of the abrasive tool relative to the spindle in accordance with the expression
ω = ω to n / 2,
where ω is the frequency of torsional vibrations of the abrasive tool relative to the spindle;
ω to - the frequency of rotation of the spindle with an abrasive tool;
n is an integer (n = 1, 2, 3,...).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001118504/02A RU2204470C2 (en) | 2001-07-04 | 2001-07-04 | Grinding method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001118504/02A RU2204470C2 (en) | 2001-07-04 | 2001-07-04 | Grinding method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2204470C2 true RU2204470C2 (en) | 2003-05-20 |
Family
ID=20251402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001118504/02A RU2204470C2 (en) | 2001-07-04 | 2001-07-04 | Grinding method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2204470C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2608867C2 (en) * | 2014-12-19 | 2017-01-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Псковский государственный университет" | Flat surfaces abrasive machining method with variable cutting speed |
-
2001
- 2001-07-04 RU RU2001118504/02A patent/RU2204470C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2608867C2 (en) * | 2014-12-19 | 2017-01-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Псковский государственный университет" | Flat surfaces abrasive machining method with variable cutting speed |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2013240837A5 (en) | ||
| JP2018513024A (en) | Method to reduce regenerative vibration of cutting machine | |
| RU2204470C2 (en) | Grinding method | |
| Sørby | Development and optimization of vibration-damped tool holders for high length-to-diameter boring operations | |
| EP3412407B1 (en) | Dynamically dampened centerless grinding machine tool and grinding method | |
| US4266454A (en) | Method and apparatus for dampening vibrations during turning of a rotor | |
| Gurney | An analysis of surface wave instability in grinding | |
| Sexton et al. | The use of increased wheel flexibility to improve chatter performance in grinding | |
| JP3850345B2 (en) | Precision hole finishing device | |
| CN108472734A (en) | With the chamfer tool for vibrating the guiding eliminated | |
| RU2703063C1 (en) | Abrasive tools impregnation method | |
| RU2146587C1 (en) | Method of grinding | |
| RU2095225C1 (en) | Method of forming surface layer of part | |
| JPS6362659A (en) | Precise finishing method with complex vibration grinding wheel | |
| RU2146599C1 (en) | Grinding wheel fastening device | |
| RU228823U1 (en) | Cutting disc with impact vibration dampers | |
| SU1201110A1 (en) | Method of finishing process | |
| RU2093339C1 (en) | Method for obtaining flat surfaces of articles | |
| Kaliszer et al. | ‘Apparent’Run-Out of the Grinding Wheel Periphery and Its Effect on Surface Topography | |
| SU1502281A1 (en) | Arrangement for vibration dressing of abrasive wheels | |
| RU2180283C1 (en) | Method of dressing abrasive grinding wheel | |
| EP0738197A1 (en) | Grinding method and apparatus | |
| SU1232491A1 (en) | Method of forming regular raised work | |
| SU906670A2 (en) | Grinding method | |
| RU2146994C1 (en) | Method of abrasive working |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090705 |