Регулювання продуктивності шліфування шліфувальних кругів за допомогою змішаної зернистості абразивів

Шліфування — це процес механічної обробки, при якому абразивний шліфувальний круг (GS, як показано на рис. 1) використовується для видалення матеріалів з певною швидкістю обертання [1]. Шліфувальний круг складається з абразивів, сполучного агента, наповнювачів і пор тощо, у яких абразив відіграє роль ріжучої кромки під час процесу шліфування. В’язкість, міцність, руйнівна поведінка, геометрія абразиву мають значний вплив на продуктивність шліфування (ємність шліфування, цілісність поверхні обробленої заготовки тощо) шліфувального круга [2, 3].

Рис. 1.Типові шліфувальні круги зі змішаною зернистістю абразивів.

Випробовувалася міцність оксиду алюмінію цирконію (ZA) із зернистістю F14~F30. Вміст абразиву F16 або F30 у підготовленому GS було розділено на п’ять ступенів від високого до низького: надвисокий (UH), високий (H), середній (M), низький (L) і дуже низький (EL). Було виявлено, що межа міцності на роздавлювання за Вейбулом F14, F16 і F30 ZA становила 198,5 МПа, 308,0 МПа і 410,6 МПа відповідно, що вказує на те, що міцність ZA зростала зі зменшенням розміру абразивного зерна. Більший модуль Вейбулламвказує на меншу різноманітність між тестованими частинками [4-6]. Theмзначення зменшувалося із зменшенням зернистості абразивів, показуючи, що різноманітність між тестованими абразивами ставала більшою зі зменшенням зернистості абразиву [7, 8]. Оскільки щільність дефектів абразиву постійна, менші абразиви мають меншу кількість дефектів і вищу міцність, тому дрібніші абразиви важче зламати.

Рис.2. Характеристика Вейбуллас₀і модуль Вейбулламдля різної зернистості ЗА.

Була розроблена модель повного зносу абразиву для ідеального процесу обслуговування [9], як показано на рис. 3. За ідеальних умов абразив має високий коефіцієнт використання, а GS демонструє хороші характеристики шліфування [3]. При заданому навантаженні на шліфування та міцності зв’язуючого агента основні механізми зносу змінювалися від зносу від стирання та мікроструктури для F16 до зносу від стирання та витягування для F30 через різницю в міцності на абразивне роздавлювання [10,11]. Деградація GS, спричинена зносом, і самозаточування, спричинене витягуванням абразиву, можуть досягти рівноважного стану, таким чином значно підвищуючи шліфувальну здатність [9]. Для подальшого розвитку GS міцність абразиву на роздавлювання, міцність зв’язуючого агента та навантаження на шліфування, а також розвиток механізмів зношування абразивів слід регулювати та контролювати, щоб підвищити швидкість використання абразивів.

Рис.3.Ідеальний процес обслуговування абразиву

Незважаючи на те, що продуктивність шліфування GS залежить від багатьох факторів, таких як міцність на роздавлювання абразиву, міцність зв’язуючого агента, навантаження при шліфуванні, поведінка абразивного різання, умови шліфування тощо, дослідження регулятивних механізмів зернистості суміші абразивів можуть надати велику довідкову інформацію про проектування та виробництво GS.

Список літератури 

• I.Marinescu, M. Hitchiner, E. Uhlmanner, Rowe, I. Inasaki, Handbook of machining with grinding wheel, Boca Raton: Taylor & Francis Group Crc Press (2007) 6-193.
• F. Yao, T. Wang, JX Ren, W. Xiao, Порівняльне дослідження залишкової напруги та ураженого шару при шліфуванні сталі Aermet100 за допомогою кругів з оксиду алюмінію та cBN, Int J Adv Manuf Tech 74 (2014) 125-37.
• Лі Т. Jin, H. Xiao, ZQ Chen, MN Qu, HF Dai, SY Chen, Топографічні характеристики та поведінка зношування алмазного круга на різних етапах обробки під час шліфування оптичного скла N-BK7, Tribol Int 151 (2020) 106453.
• Zhao, GD Xiao, WF Ding, XY Li, HX Huan, Y. Wang, Вплив вмісту зерна одноагрегованого зерна кубічного нітриду бору на механізм видалення матеріалу під час шліфування сплаву Ti-6Al-4V, Ceram Int 46(11) (2020) 17666-74.
• F. Ding, JH Xu, ZZ Chen, Q. Miao, CY Yang, Характеристики поверхні та поведінка руйнування паяних полікристалічних зерен CBN з використанням сплаву Cu-Sn-Ti, Mat Sci Eng A-Struct 559 (2013) 629-34.
• Shi, LY Chen, HS Xin, TB Yu, ZL Sun, Дослідження шліфувальних властивостей шліфувального круга CBN з високою теплопровідністю на склінній основі для титанового сплаву, Mat Sci Eng A-Struct 107 (2020) 1-12.
• Наката, А.Ф.Л. Хайд, М. Хіодо, Х. Мурата, ймовірнісний підхід до дроблення частинок піску в тривісному випробуванні, Geotechnique49(5) (1999) 567-83.
• Наката, Ю. Като, М. Хіодо, А.Ф.Л. Хайд, Х. Мурата, Одновимірна поведінка стиснення однорідного піску, пов’язана з міцністю на роздавлювання окремої частинки, Soils Found 41(2) (2001) 39-51.
• L. Zhang, CB Liu, JF Peng та ін. Покращення продуктивності шліфування високошвидкісного шліфувального каменю за допомогою змішаної зернистості цирконієвого корунду. Tribol Int, 2022, 175: 107873.
• L. Zhang, PF Zhang, J. Zhang, XQ Fan, MH Zhu, Дослідження впливу розміру зерна абразиву на поведінку шліфування рейок, J Manuf Process53 (2020) 388-95.
• L. Zhang, CB Liu, YJ Yuan, PF Zhang, XQ Fan, Дослідження впливу абразивного зношування на продуктивність шліфування шліфувальних каменів для рейок, J Manuf Process 64 (2021) 493-507.