Slipprincipen och slitmekanismen för slipskivor på skärverktyg

Slipprincipen och slitmekanismen för slipskivor på skärverktyg.

 

1. Slipprocessprinciper

Slipning är också en typ av skärprocess, och slipskivan kan betraktas som en fräs med många små skäreggar när den används för bearbetning av verktyg. Under slipprocessen utsätts verktygsytan för friktion och repor av slipskivan, och de utskjutande och relativt skarpa slipkornen på hjulytan skär in i materialet och bildar spån. Slipningsprocessen är i huvudsak en kombination av skärande, repande och glidande åtgärder. Spånen är små i storlek och varierar i form, inklusive band-liknande spån, segmenterade spånor och lite smält och bränd flisaska, samt metalldamm.

 

Slipningen är uppdelad i tre steg: det initiala slipsteget, det stabila steget och slutsteget. I det inledande slipsteget är det faktiska slipdjupet mindre än den radiella matningshastigheten. Detta beror på den elastiska deformationen av verktygsmaskinen, arbetsstycket och fixtursystemet under det inledande slipsteget. När systemets elastiska deformation når en viss nivå går det in i det stabila stadiet. Under fortsatt matning är det faktiska slipdjupet i stort sett lika med den radiella matningshastigheten. I slutskedet, när den elastiska deformationen av processsystemet gradvis elimineras, blir det faktiska slipdjupet större än noll.

Slipning med slipskiva har följande egenskaper: hög precision och låg ytjämnhet. Slipskivan har en själv-slipande funktion, vilket gör att slipkornen skär arbetsstycket med relativt skarpa kanter. Den radiella kraftkomponenten är stor. I likhet med svarvning kan skärkraften under slipning delas upp i tre inbördes vinkelräta komponenter, men den radiella kraftkomponenten är större. Malningstemperaturen är hög. Eftersom slipning med en slipskiva innebär negativ spånvinkelskärning och en mycket hög skärhastighet, är sliptemperaturen hög. Slipskivan har en själv-skärpande effekt, vilket gör att slipkornen kontinuerligt skär arbetsstycket med relativt skarpa kanter. Sliprörelsen består av huvudrörelsen, den radiella matningshastigheten och den axiella matningshastigheten. Huvudrörelsen är slipskivans rotationsrörelse; den linjära hastigheten för den yttre omkretsen av slipskivan är huvudrörelsehastigheten; den radiella matningshastigheten hänvisar till avståndet som arbetsstycket rör sig radiellt i förhållande till slipskivan under varje dubbel (enkla) slag av arbetsbordet; och den axiella matningshastigheten hänför sig till det avstånd som arbetsstycket rör sig axiellt i förhållande till slipskivan under varje varv eller varje slag av arbetsbordet.

 

2. Slitskivans slitagemönster och orsaker

Under slipprocessen för skärverktyg kommer slipskivan att uppleva olika grader av slitage på grund av olika faktorer, inklusive fysiska, kemiska och mekaniska effekter, vilket leder till en minskning av slipförmågan och påverkar noggrannheten hos det spiralformade spåret. Om en hårt sliten slipskiva inte byts ut och fortsätter att användas kommer det att orsaka vibrationer, buller och andra fenomen. Omfattande forskning kring slitage på slipskivor har visat att de huvudsakliga formerna av slitage är nötande slitage, brottslitage och igensättning/vidhäftning.

 

2.1 Slitande slitage

Under slipningsprocessen utsätts varje slipkorn för slitage och uppvisar olika grader av slitage, som visas i C-C-planet i figuren nedan. När antalet trubbiga slipkorn ökar, uppvisar slipskivan trubbiga egenskaper, såsom en betydande ökning av slipkraften, bränning av arbetsstyckets yta och skrammel under bearbetningsprocessen, vilket leder till en allvarlig försämring av bearbetningskvaliteten för de bearbetade delarna.

2.2 Fraktur och slitage

Slipskivornas brott och slitage kan delas in i två typer: slipkornsbrott och slipkornsbortfall. Slipkornsbrott avser fenomenet där, när spänningen som verkar på slipkornet överstiger dess egen styrka, en del av slipkornet bryter av i form av små fragment. Slipning av slipkorn hänvisar till brottet på bindemedlet mellan de slipande kornen, vilket gör att slipkornen lossnar från slipskivan. Detta skapar tomrum där de lossnade kornen fanns. Lossandet av brutna slipkorn från slipskivan leder till tangentiellt slitage på arbetsstycket, vilket gör det omöjligt att garantera detaljens dimensionella noggrannhet. Bildandet av nya skäreggar från trubbiga slipkorn, påverkade av slipkornsbrott och avfall, kan definieras som den "självslipande" effekten av slipskivan.

 

2.3 Igensättning och vidhäftning

Under slipningsprocessen, på grund av ökad temperatur och tryck, fäster arbetsstyckets material som tas bort till slipkornen när de passerar genom slipzonen. Oavsett om det vidhäftade materialet kommer i kontakt med arbetsstycket eller inte är en viktig orsak till brott och sönderfall av abrasiva korn. Slipförmågan är också relaterad till det vidhäftade materialet. Det vidhäftade materialet kan också täppa till mellanrummen mellan slipkornen. Allvarlig igensättning kan också leda till nötande kornbrott och till och med avfall, vilket avsevärt minskar slipskivans slipförmåga.

 

För att utforska arten av slitage på slipskivor har många forskare studerat orsakerna till slitage på slipskivor.

 

För närvarande klassificeras orsakerna till slitage på slipskivor i följande typer:

• Slipande slitage: Friktion genereras av den relativa rörelsen mellan slipkornen och arbetsstycket, vilket leder till mekaniskt slitage av slipkornen. Detta slitage bildas gradvis med tiden när slipningen fortskrider. Vid slipning, om arbetsstyckets struktur är ojämn och innehåller hårda punkter med högre hårdhet, kommer den relativa glidfriktionen mellan de slipande kornen och de hårda punkterna att förvärra det mekaniska slitaget av slipkornen. Plastslitage: När sliptemperaturen når en viss nivå kommer slipkornen att deformeras på grund av plasticitet. Den termiska hårdheten hos arbetsstyckets material påverkar direkt slipskivans plastiska slitage. När slipkornen passerar genom slipzonen stiger deras temperatur. När den når smältpunkten för arbetsstyckets material, om den termiska hårdheten på skjuvplanet är större än den termiska hårdheten i slipkornens kontaktyta, kommer slipkornen att genomgå motsvarande plastisk deformation i kontaktytan, vilket leder till abrasivt slitage.
• Oxidativt slitage: Vissa gaser i luften kan stimulera malning. När slipningsprocessen utförs i vakuum är slipningen av låg-kolstål med en aluminiumoxidslipskiva inte lika jämn som i luft. Analys visar att slipskivans rotation driver luftflödet, vilket minskar temperaturen i slipzonen. Vid höga temperaturer genomgår arbetsstycket och spånen oxidation och bildar en oxidfilm på ytan, vilket förhindrar adhesivt slitage på arbetsstyckets yta.
• Kemiskt slitage:Under slipning uppvisar slipskivans yta och arbetsstyckets yta en komplex rumsfördelning. Ökad sliphastighet leder till högre sliptemperaturer, vilket orsakar kemiska reaktioner mellan det slipande materialet, arbetsstyckets material och slipvätskan. De olika kemiska grundämnena som produceras av dessa kemiska reaktioner kan genomgå ytterligare kemiska reaktioner i flera-steg. Den kemiska reaktionen mellan det slipande materialet och arbetsstyckets material är en viktig faktor i det kemiska slitaget på slipskivan.
• Diffusionsslitage:När slipskivan slipar arbetsstycket diffunderar elementen på ytan av slipskivan och arbetsstycket vid höga temperaturer, vilket försvagar ytskiktet av slipkornen och orsakar slitage. Två nära berörande metallmaterial, under hög temperatur och tryck, kommer att genomgå diffusion i kontaktytan efter en viss sliptid, vilket leder till slitage på slipskivan.
• Termisk stressfrakturslitage:Under slipningen av arbetsstycket når slipkornen omedelbart en hög temperatur och svalnar sedan snabbt under inverkan av slipvätskan. Under upprepad intermittent kylning och uppvärmning ökar den termiska spänningen i slipkornen, vilket leder till sprickbildning och sprickbildning på ytan av slipkornen. Termisk stress är huvudsakligen relaterad till värmeledningsförmåga, värmeutvidgningskoefficient och slipvätska. Värmeledningsförmågan är omvänt proportionell mot värmespänningen, medan värmeutvidgningskoefficienten är direkt proportionell mot värmespänningen. Ju bättre prestanda slipvätskan har, desto lägre är arbetsstyckets yttemperatur och desto större termisk spänning.