研磨材の混合粒度による研削ホイールの研削性能の調整
研削加工は、砥粒砥石（GS、図1参照）を用いて一定の回転速度で材料を削り取る加工プロセスである[1]。研削砥石は、研磨材、結合剤、充填材、気孔などから構成されており、研磨材は研削加工において刃先としての役割を担う。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、加工対象物の表面性状など）に大きな影響を与える[2, 3]。
図1.混合粒度の研磨材を使用した代表的な研削ホイール。
粒度F14～F30のジルコニアアルミナ（ZA）の強度を試験した。調製した粒度F16またはF30の研磨剤含有量を、高から低の順に、超高（UH）、高（H）、中（M）、低（L）、極低（EL）の5段階に分類した。ZAのF14、F16、F30のワイブル圧縮強度はそれぞれ198.5MPa、308.0MPa、410.6MPaであり、研磨剤粒度の減少に伴いZAの強度が上昇することがわかる。ワイブル係数が大きいほど、ZAの強度は高くなる。 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]。 メートル研磨材の粒度が小さくなるにつれて、値は減少し、試験した研磨材間の差異は研磨材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]。研磨材の欠陥密度は一定であるため、より細かい研磨材は欠陥量が少なく、強度が高く、したがってより細かい研磨材は破損しにくい。
イチジク。2。 ワイブル特性応力 s0ワイブル係数 メートルZA のさまざまな粒度について。
図3に示すように、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]。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、研磨材の破砕強度の差により、主な摩耗メカニズムは、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発芽が平衡状態に達することができ、それによって研削能力が大幅に向上します[9]。GSのさらなる開発のためには、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、研磨材の利用率を高める必要があります。
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
- [1] 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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- [3] P. 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加工段階でのダイヤモンドホイールの地形特性と摩耗挙動」、Tribol Int 151 (2020) 106453。
- [4] B. Zhao、GD Xiao、WF Ding、XY Li、HX Huan、Y. Wang、Ti-6Al-4V合金研削中の材料除去メカニズムにおける単一凝集立方晶窒化ホウ素粒子の粒子含有量の影響、Ceram Int 46(11) (2020) 17666-74。
- [5] WF Ding、JH Xu、ZZ Chen、Q. Miao、CY Yang、Cu-Sn-Ti合金を用いたろう付け多結晶CBN粒子の界面特性と破壊挙動、Mat Sci Eng A-Struct 559 (2013) 629-34。
- [6] Y. Shi、LY Chen、HS Xin、TB Yu、ZL Sun、チタン合金に対する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。
- [7] Y. Nakata, AFL Hyde, M. Hyodo, H. Murata, 三軸試験における砂粒子の破砕に対する確率論的アプローチ, Geotechnique49(5) (1999) 567-83.
- [8] 中田雄志、加藤雄志、兵頭正之、AFL Hyde、村田秀次、均一粒度砂の一次元圧縮挙動と単一粒子の破砕強度との関係、土壌研究41(2) (2001) 39-51。
- [9] WL 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向上」Tribol Int、2022、175：107873。
- [10] WL Zhang、PF Zhang、J. Zhang、XQ Fan、MH Zhu、「レール研削挙動に対する研磨剤粒度の影響の調査」、J Manuf Process53 (2020) 388-95。
- [11] WL 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。