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研削ホイールの摩耗は、エンジニアリング部品や工具の製造工程における研削の重要な測定要素です。研削には、材料の除去プロセスと、従来の機械加工プロセスでは達成できない可能性のある、ワークピースの表面を望ましい仕上げに修正することが含まれます。 [1]研削プロセス自体は、マルチポイント切削工具を使用する機械加工操作と比較されています。ホイールの全体的な形状を構成する研磨粒子は、独立した小さな切削工具として機能します。研削ホイールの摩耗の品質、特性、および速度は、ワークピースの材料の特性、ワークピースの温度上昇、および研削ホイール自体の摩耗速度の寄与によって影響を受ける可能性があります。適度な摩耗速度により、より一貫した材料サイズが可能になります。ワークピースからの材料除去の有効性が低下する可能性がある高いホイール摩耗速度よりも、安定した研削力を維持することが望ましいです。[2]
ホイール摩耗のメカニズム
砥石の摩耗に共通する要因は砥粒の破砕ですが、これは利点にもなり得ます。砥石表面の個々の砥粒の一部が砕け、残りの砥粒が砥石に接着したままになります。破砕された砥粒には新たに露出した鋭いエッジが残り、これが研削砥石や切削工具全般の自己研磨特性の原因となります。一般的に望ましくない摩耗または進行性摩耗[3]により砥粒が鈍くなり、砥石に平らな部分や丸いエッジができ、砥石の材料除去能力が低下する可能性があります。また、平らな部分があると表面接触が増えて過度の熱が発生し、結合破壊、つまり砥粒間の接着結合の脆性破壊が発生する可能性があります。これらの摩耗した砥粒を接着結合から除去すると、砥石の切削能力が再び回復します。[4]研削砥石は、砕けやすさのレベルに応じて砥粒の破砕能力が増加するという特徴もあります。 研削砥石の用途に応じて、さまざまな結合材料が使用されます。接着剤はホイールグレードと呼ばれる個々の強度によって分類されます。[5]
研削力
研削砥石の寿命と切削能力は、使用中に発生する研削力によって影響を受ける可能性があります。実験的調査により、切削速度、砥石形状、チップ形状、および研削力、すなわち結果として生じる垂直力成分（F n）、接線力成分（F t）、およびワークピースと接触したときのそれらの比率との間に直接的な関係があることが明らかになりました。[3]
ステージ I: ワークピースが研削ゾーンに入ると、初期の接触力は不安定で、短時間で急激に上昇し、小さな摩耗スポットが形成されます。この不安定な上昇力の瞬間におけるホイールの全体的なパフォーマンスは、使用前に適切なドレッシング条件を設定することで最小限に抑えることができ、通常は短時間内に抑えられるはずの高ピークおよび定常状態の力に影響を与えることができます。
ステージ II: 定常摩耗段階では、反力は一定で、ワークピースとホイールの両方で熱発生の流れが平衡状態を維持します。この段階で測定可能なデータは、ドレッサーアプリケーションの作業時間またはツール寿命 ( T d ) の関数として、摩耗の線形速度として表されます。[6]ツール寿命は、使用前のドレッシング中に研削ホイールに与えられた初期形状を維持する能力に対応します。ワークピースは定常状態で研削ゾーンと完全に接触しているため、ワークピースとホイールの熱発生の流れは平衡状態を維持します。この段階では通常、結合破壊と一致する温度は生成されませんが、結合強度の材料特性により、ホイールグリットが破壊前に耐えることができる最大印加力が決まります。[3]
ステージIII：反力の変化率が低下すると、ワークピースの摩耗率が悪化します。工具寿命の終わりは、初期のドレッシング条件がもはや効果的ではないことを意味します。この段階で生成される力の変化率は最小限であり、ワークピースの摩耗は指数関数的な傾向を示します。[7]
切削温度の影響
研削砥石の寿命とワークピースの最終表面特性は、動作切削温度に直接影響されます。研削中に発生した熱は、研削砥石とワークピースに浸透し、熱膨張による寸法誤差を引き起こす可能性があります[4]
高い切削温度による悪影響としては、次のようなものがあります。
研削液の添加により切削温度を効果的に制御し、砥石とワークピースへの熱による表面影響を低減することができる。[4]
熱流束密度が高いと、研削砥石が溶けて摩耗が増加する可能性があります。研削砥石とワークピースを貫通する熱流束 (Φ) は、主に切削速度 (v s ) と切削力 (F c ) に依存します。研削砥石の温度は、発生する熱流束密度 (φ = dΦ/dA) に関係しています (これは送り速度にも正比例します)。[8]熱流束のおおよその値は、次のように計算できます。Φ = F c • v s
研削砥石の種類
研削砥石は、使用時に必要とされる研磨品質に応じて、さまざまな材料で作ることができます。研削に使用される天然または合成の研磨材には、いくつかの一般的なタイプの研削砥石形状が含まれます。[9]
- 真っ直ぐ
- シリンダー
- ストレートカップ
- 多様な素材
研磨粒子
研削加工には、加工対象物よりも硬い材質の研磨部品が必要です。最も一般的な研削盤は、回転面を加工面と接触させる方式です。研削盤のホイール部品自体は、通常、ある程度の多孔性を持つ結合構造によって結合された研磨粒子で構成されています。[9]
車輪速度
研削砥石は通常、高速回転で動作します。[4] 砥石速度は、砥石の研削性、部品の形状、ワークピースの材質など、いくつかの要因に依存します。これらの特性は、表面仕上げ、表面の完全性、砥石の摩耗などの重要なパラメータに影響します。[1] 同様に、研削砥石速度は、必要な研磨プロセスと望ましい仕上げプロセスによって異なります。
ドレッシング
摩耗した研削砥石は、ドレッシングすることで研削特性を回復できます。研削砥石をドレッシングすると、艶出し砥石または目詰まり砥石に新しい砥粒が生成されます。艶出し砥石は、高度の摩耗により砥粒が鈍くなった結果です。目詰まり砥石は、軟質材料の研削、不適切な研削砥石の選択、処理パラメータにより、砥石の砥粒にチップが詰まった結果です。研削砥石を研ぐことに加えて、ドレッシングは、真円でない研削砥石を真っ直ぐにしたり、ワークピースに特定の特徴を生み出すために研削砥石のプロファイルを整形したりするためにも使用できます。
参照
参考文献
- ^ ab Schmid、Serope Kalpakjian、Steven (2007)。エンジニアリング材料の製造プロセス（第5版）。ハーロー：Prentice Hall。第9章。ISBN 978-0132272711。
{{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^ Rowe, W. Brian (2009).現代研削技術の原理（第1版）. ノーウィッチ、ニューヨーク：ウィリアム・アンドリュー. ISBN 0815520182。
- ^ abc Mark J. Jackson、J. Paulo Davim編 (2011)。『研磨材による機械加工』（第1版）。ニューヨーク：Springer。pp. 47–51。ISBN 978-1441973016。
- ^ abcd Marinov, Valery (2012).製造プロセス設計（第2版）. Kendall Hunt Pub Co. ISBN 1465202560。
- ^ Groover, Mikell P. (2010). 現代製造業の基礎: 材料、プロセス、システム(PDF) (第4版). ホーボーケン、ニュージャージー: J. Wiley & Sons. p. 613. ISBN 978-0470467008. 2016年2月17日閲覧。
- ^ al.]、Ioan D. Marinescu ... [et (2012)。研磨加工プロセスのトライボロジー（第2版）。ノーウィッチ、ニューヨーク：ウィリアム・アンドリュー。pp. 356–359。ISBN 978-1437734676。
- ^ Ioan D. Marinescu; et al. (2012).研磨加工プロセスのトライボロジー（第2版）. ノーウィッチ、ニューヨーク：ウィリアム・アンドリュー。pp. 356–359。ISBN 978-1437734676。
- ^ Kaczmarek, Jozef (2008). 「研磨切削が研削砥石の温度とその相対効率に与える影響」。土木機械工学アーカイブ。
- ^ ab 現代製造業の基礎：材料、プロセス、システム（PDF）。Wiley & Sons Canada、Limited、John。2012年。604〜624ページ。ISBN 978-1118393673. 2016年2月13日閲覧。