Регулирование производительности шлифования шлифовальных кругов путем смешивания зернистости абразивов

Шлифование представляет собой процесс обработки, при котором абразивный шлифовальный круг (GS, как показано на рис. 1) используется для удаления материалов с определенной скоростью вращения [1]. Шлифовальный круг состоит из абразивов, связующего вещества, наполнителей и пор и т. д. При этом абразив играет роль режущей кромки в процессе шлифования. Прочность, прочность, поведение при разрушении, геометрия абразива оказывают значительное влияние на производительность шлифования (шлифовальную способность, целостность поверхности обрабатываемой детали и т. д.) шлифовального круга [2, 3].

Рис. 1.Типичные шлифовальные круги со смешанной зернистостью абразивов.

Была испытана прочность циркониевого оксида алюминия (ZA) с зернистостью F14~F30. Содержание абразива F16 или F30 в подготовленном GS было разделено на пять классов от высокого к низкому: сверхвысокое (UH), высокое (H), среднее (M), низкое (L) и крайне низкое (EL). Было обнаружено, что прочность на раздавливание по Вейбуллу F14, F16 и F30 ZA составила 198,5 МПа, 308,0 МПа и 410,6 МПа соответственно, что указывает на то, что прочность ZA росла с уменьшением размера абразивного зерна. Больший модуль Вейбуллампоказали меньшее разнообразие между протестированными частицами [4-6].мЗначение уменьшалось с уменьшением размера зернистости абразива, показывая, что разнообразие между протестированными абразивами становилось больше с уменьшением размера зернистости абразива [7, 8]. Поскольку плотность дефектов абразива постоянна, более мелкие абразивы имеют меньшее количество дефектов и более высокую прочность, таким образом, более мелкие абразивы было сложнее сломать.

Инжир.2. Характеристическое напряжение Вейбуллас₀и модуль Вейбулламдля различной детализации ZA.

Была разработана модель абразивного комплексного износа идеального процесса обслуживания [9], как показано на рис. 3. В идеальных условиях абразив имеет высокий коэффициент использования, а GS демонстрирует хорошую производительность шлифования [3]. При заданной нагрузке шлифования и прочности связующего агента основные механизмы износа были изменены с износа истиранием и микротрещин для F16 на износ истиранием и вырывание для F30 из-за разницы в прочности абразива на раздавливание [10,11]. Износ истиранием, вызванный деградацией GS, и самозатачивание, вызванное вырыванием абразива, могут достичь равновесного состояния, тем самым значительно повышая производительность шлифования [9]. Для дальнейшего развития GS следует регулировать и контролировать прочность абразива на раздавливание, прочность связующего агента и нагрузку шлифования, а также эволюцию механизмов износа абразивов, чтобы повысить степень использования абразивов.

Инжир.3.Идеальный процесс обслуживания абразивного инструмента

Хотя на производительность шлифования GS влияют многие факторы, такие как прочность абразива на раздавливание, прочность связующего вещества, шлифовальная нагрузка, абразивные режущие свойства, условия шлифования и т. д., исследования механизмов регулирования зернистости смеси абразивов могут предоставить ценную информацию по проектированию и производству GS.

Ссылки 

• И. Маринеску, М. Хитчинер, Э. Ульманнер, Роу, И. Инасаки, Справочник по обработке шлифовальным кругом, Бока-Ратон: Taylor & Francis Group Crc Press (2007) 6-193.
• Ф. Яо, Т. Ван, Дж. К. Рен, В. Сяо, Сравнительное исследование остаточного напряжения и затронутого слоя при шлифовании стали Aermet100 кругами из оксида алюминия и cBN, Int J Adv Manuf Tech 74 (2014) 125-37.
• Ли, Т. Цзинь, Х. Сяо, ЗЦ Чэнь, МН Цюй, ХФ Дай, СЙ Чэнь, Топографическая характеристика и износ алмазного круга на различных этапах обработки при шлифовании оптического стекла N-BK7, Tribol Int 151 (2020) 106453.
• Чжао, ГД Сяо, ВФ Дин, XY Ли, ХХ Хуан, И. Ван, Влияние содержания зерен в одноагрегированном кубическом зерне нитрида бора на механизм удаления материала во время шлифования сплава Ti-6Al-4V, Ceram Int 46(11) (2020) 17666-74.
• F. Ding, JH Xu, ZZ Chen, Q. Miao, CY Yang, Характеристики интерфейса и поведение разрушения спаянных поликристаллических зерен CBN с использованием сплава Cu-Sn-Ti, Mat Sci Eng A-Struct 559 (2013) 629-34.
• Ши, LY Chen, HS Xin, TB Yu, ZL Sun, Исследование шлифовальных свойств шлифовального круга на основе керамической связки CBN с высокой теплопроводностью для титанового сплава, Mat Sci Eng A-Struct 107 (2020) 1-12.
• Наката, А.Ф.Л. Хайд, М. Хёдо, Х. Мурата, Вероятностный подход к дроблению частиц песка в трехосном испытании, Geotechnique49(5) (1999) 567-83.
• Наката, И. Като, М. Хёдо, А.Ф.Л. Хайд, Х. Мурата, Одномерное поведение сжатия однородного песка в зависимости от прочности на раздавливание отдельных частиц, Soils Found 41(2) (2001) 39-51.
• L. Zhang, CB Liu, JF Peng и др. Улучшение производительности шлифования высокоскоростного рельсового шлифовального камня с помощью смешанной зернистости циркониевого корунда. Tribol Int, 2022, 175: 107873.
• L. Zhang, PF Zhang, J. Zhang, XQ Fan, MH Zhu, Исследование влияния размера абразивного зерна на поведение шлифования рельсов, J Manuf Process53 (2020) 388-95.
• L. Zhang, CB Liu, YJ Yuan, PF Zhang, XQ Fan, Исследование влияния абразивного износа на эффективность шлифования рельсовых шлифовальных брусков, J Manuf Process 64 (2021) 493-507.