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研磨剤の混合粒度による研削砥石の研削性能の調整

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研磨剤の混合粒度による研削砥石の研削性能の調整

2024-10-14

研削は、研磨砥石(GS、図1参照)を用いて一定の回転速度で材料を除去する加工プロセスである[1]。 研削砥石は、研磨材、結合剤、充填剤、気孔などから構成されており、研磨材は研削プロセス中に刃先の役割を果たします。 研磨材の靭性、強度、破壊挙動、形状は、研削砥石の研削性能(研削能力、加工ワークピースの表面の完全性など)に大きな影響を与えます[2、3]。

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図1.混合粒度の研磨材を使用した代表的な研削砥石。

粒度F14~F30のジルコニアアルミナ(ZA)の強度を試験した。調製したGS中のF16またはF30の研磨剤含有量は、高から低まで、超高(UH)、高(H)、中(M)、低(L)、極低(EL)の5つの等級に分けられた。ZAのF14、F16、F30のワイブル圧縮強度は、それぞれ198.5 MPa、308.0 MPa、410.6 MPaであり、研磨剤粒度の減少とともにZAの強度が増加することがわかる。ワイブル係数が大きいほど、強度は高くなる。メートル試験した粒子間の多様性が低いことを示した[4-6]。メートル値は研磨剤の粒度が小さくなるにつれて減少し、試験した研磨剤間の差異は研磨剤の粒度が小さくなるにつれて大きくなることが明らかになった[7, 8]。研磨剤の欠陥密度は一定であるため、より小さな研磨剤は欠陥の量が少なく強度が高く、したがってより細かい研磨剤は壊れにくいということになる。

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イチジク。2 ワイブル特性応力p0ワイブル係数メートルZA のさまざまな粒度について。

理想的なサービスプロセスの研磨材総合摩耗モデルが開発されました[9](図3参照)。理想的な条件下では、研磨材の利用率が高く、GSは優れた研削性能を発揮します[3]。与えられた研削荷重と結合剤強度の下では、主な摩耗メカニズムは、研磨材の破砕強度の違いにより、F16の摩耗と微細構造から、F30の摩耗と引き抜きに変化しました[10,11]。摩耗によって引き起こされるGSの劣化と、引き抜かれた研磨材による自己研磨が平衡状態に達し、研削能力が大幅に向上します[9]。GSをさらに開発するには、研磨材の破砕強度、結合剤強度、研削荷重、および研磨材の摩耗メカニズムの進化を調整および制御して、研磨材の利用率を高める必要があります。

写真3.png

イチジク。3研磨材の理想的なメンテナンスプロセス

GS の研削性能は、研磨材の破砕強度、結合剤の強度、研削負荷、研磨材の切削挙動、研削条件など、多くの要因によって左右されますが、研磨材の混合粒度の制御メカニズムの調査は、GS の設計と製造に大いに役立ちます。

参考文献 

  • I.Marinescu、M. Hitchiner、E. Uhlmanner、Rowe、I. Inasaki、「研削砥石による機械加工ハンドブック」、ボカラトン:Taylor & Francis Group Crc Press (2007) 6-193。
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  • Li,T. Jin、H. Xiao、ZQ Chen、MN Qu、HF Dai、SY Chen、「N-BK7光学ガラスの研削におけるさまざまな処理段階でのダイヤモンドホイールのトポグラフィ特性と摩耗挙動」、Tribol Int 151 (2020) 106453。
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  • Shi、LY Chen、HS Xin、TB Yu、ZL Sun、チタン合金用高熱伝導性ビトリファイドボンドCBN研削ホイールの研削特性に関する調査、Mat Sci Eng A-Struct 107 (2020) 1-12。
  • Nakata, AFL Hyde, M. Hyodo, H. Murata, 三軸試験における砂粒子破砕に対する確率論的アプローチ、Geotechnique49(5) (1999) 567-83。
  • 中田 勇、加藤 勇、兵頭 正之、AFL Hyde、村田 秀、均一粒度砂の1次元圧縮挙動と単一粒子の破砕強度の関係、Soils Found 41(2) (2001) 39-51。
  • L. Zhang、CB Liu、JF Peng、他「ジルコニアコランダムの混合粒度による高速鉄道研削石の研削性能の向上」Tribol Int、2022、175:107873
  • L. Zhang、PF Zhang、J. Zhang、XQ Fan、MH Zhu、「レール研削挙動に対する研磨粒度の影響の調査」、J Manuf Process53 (2020) 388-95。
  • L. Zhang、CB Liu、YJ Yuan、PF Zhang、XQ Fan、「レール研削石の研削性能に対する研磨摩耗の影響の調査」、J Manuf Process 64 (2021) 493-507。