Tiểu luận mài bằng đá mài xẻ rãnh

So với các quy trình gia công khác, mài đòi hỏi năng lượng lớn trên một đơn vị khối lượng vật liệu bị loại bỏ. Nói cách khác, với cùng một lượng vật liệu bị loại bỏ, việc mài cần nhiều năng lượng và lực hơn. Lực mài cao có nghĩa là nhiệt độ cao hơn dẫn đến việc sử dụng chất làm mát nhiều hơn. Cả hai lực và nhiệt độ đều ảnh hưởng đến độ chính xác của phôi. Lực mài cao cũng làm cho các công cụ gia công mòn nhanh hơn. Do đó, các phương pháp để giảm lực mài là mong muốn. Ví dụ, mài tốc độ cao đã được sử dụng để giảm lực mài 1,2. Ngưỡng là khoảng 80180 ms tùy thuộc vào điều kiện mài và vật liệu phôi. Ngoài ra, xẻ rãnh trên bánh mài làm cho lực mài giảm.

LỜI NÓI ĐẦU Việc ứng dụng mài nguyên công gia công lần cuối xuất trước khoảng triệu năm, mà dụng cụ thời tiền sử sản xuất trình mài (chipping-abrade) Các hạt mài tự nhiên sử dụng năm 1980, mà quặng phát khai thác để chế tạo Al2O3 SiC Các hạt mài nhân tạo tỏ có nhiều ưu điểm vượt trội so với hạt mài tự nhiên khống chế lượng tạp chất đó, điều khiển chất lượng hạt mài trình sản xuất Công nghiệp sản xuất hạt mài điều khiển tính chất kích thước hạt, độ bền hạt phù hợp với ứng dụng mài khác Trong Thế chiến thứ II, việc cung cấp không liên tục kim cương tự nhiên để làm đá mài thúc đẩy nghiên cứu phát triển vật liệu thay chúng Năm 1955, nhiều phát kiến việc phát triển vật liệu mài đưa đến thành công chế tạo kim cương nhân tạo Rất nhanh sau đó, Nitrit Bor lập phương (CBN-Cubic Bor Nitride) chế tạo Kim cương CBN nhân tạo biết đến tên Superabrasive chúng có tính chất tốt, đáp ứng độ cứng, độ bền mòn, độ bền nén hệ số dẫn nhiệt, … Ngày nay, với phát triển khoa học kỹ thuật nói chung ngành chế tạo máy nói riêng, ngày có nhiều loại vật liệu đời đáp ứng yêu cầu ngày cao lí tính tính chất đặc biệt khác, tính gia cơng loại vật liệu thấp (khó gia cơng), đồng thời chi tiết có yêu cầu ngày cao chất lượng độ xác Do phạm vi sử dụng phương pháp mài ngày mở rộng Trong ngành chế tạo máy đại, mài chiếm tỷ lệ lớn, máy mài chiếm khoảng 30% tổng số máy cắt kim loại Đặc biệt ngành chế tạo ổ bi, ngun cơng mài chiếm khoảng 60% tồn quy trình cơng nghệ Q trình mài q trình cắt gọt đá mài vào chi tiết, tạo nhiều phoi vụn… Như mài trình phức tạp, tượng vật lý xảy trình cắt phụ thuộc lớn vào tương tác hạt mài, đá mài với vật liệu gia cơng (phơi).Trong q trình mài xuất bốn tương tác sau: - Tương tác hạt mài phôi - Tương tác phoi chất kết dính - Tương tác phoi phơi - Tương tác chất kết dính phơi Trong đó, tương tác hạt mài phơi quan trọng nhất, có ảnh hưởng tới tồn Dưới phát triển khoa học cơng nghệ ngày việc làm tăng suất gia công cải thiện chất lượng bề mặt mài điều hết sứt quan trọng cấp thiết Nhiều phương án đưa ra, nhiên với phạm vi tiểu luận chủ yếu tập trung vào việc “ Nghiên cứu phương án mài đá mà xẻ rãnh” PHÂN TÍCH LỰC MÀI VỚI BÁNH MÀI XẺ RÃNH Tác giả: Xiaorui Fan, Michele Miller (Michigan Technological University, Houghton, MI) Giới thiệu Do đa dạng tính chất hóa học, điện, sinh học học mà gốm sứ có nhiều ứng dụng xã hội cơng nghiệp Mặt khác, số tính chất mong muốn gốm gây khó khăn việc gia cơng chúng với kích thước hình dạng xác Nghiền công nghệ cho phép sản xuất thành phần gốm tạo hình dạng xác cách xác định So với quy trình gia cơng khác, mài địi hỏi lượng lớn đơn vị khối lượng vật liệu bị loại bỏ Nói cách khác, với lượng vật liệu bị loại bỏ, việc mài cần nhiều lượng lực Lực mài cao có nghĩa nhiệt độ cao dẫn đến việc sử dụng chất làm mát nhiều Cả hai lực nhiệt độ ảnh hưởng đến độ xác phơi Lực mài cao làm cho cơng cụ gia cơng mịn nhanh Do đó, phương pháp để giảm lực mài mong muốn Ví dụ, mài tốc độ cao sử dụng để giảm lực mài [1,2] Ngưỡng khoảng 80-180 m/s tùy thuộc vào điều kiện mài vật liệu phơi Ngồi ra, xẻ rãnh bánh mài làm cho lực mài giảm Một số nhà nghiên cứu chứng minh mài phân đoạn cách tiếp cận đầy hứa hẹn để giảm lực mài Sử dụng bánh xe phân đoạn cách thuận tiện để thực mài không liên tục miếng đệm bánh xe không tiếp xúc với phôi Lee cộng [3] khám phá lực cắt để mài mặt gốm cách sử dụng bánh xe kim cương có rãnh chế tạo mơ hình nhiệt độ để mài mặt Brecker et al [4] phát triển bánh xe cốc phân đoạn để cải thiện hiệu suất mài tốc độ di chuyển ngang làm việc thấp Ông phát bề mặt cắt bị gián đoạn cho phép cải thiện hiệu chất lỏng cắt dẫn đến lực ma sát thấp đáng kể, lượng bề mặt hồn thiện tốt A.V Gordeev [5] nhận thấy bánh mài xe rãnh ngoại quan kim loại mòn chậm bánh mài có bề mặt làm việc liên tục Bài viết tập trung vào phát triển mơ hình lực để mài bánh xe phân khúc Dựa phân tích mơ hình, xác định hình học bánh mài xẻ rãnh tối ưu Mơ hình lực mài Lực mài chia thành thành phần bình thường tiếp tuyến (tương ứng Fz Fx) Mỗi số chia thành hai phần: thành phần cắt thành phần ma sát Thành phần cắt tăng theo tốc độ loại bỏ vật liệu (MRR) thành phần ma sát độc lập với MRR: kz, kx, mz, mx, Fz0 Fx0 số phụ thuộc vào vật liệu phôi bánh mài Fz0 Fx0 thành phần ma sát theo hướng bình thường tiếp tuyến Phân tích MRR cho mài bánh mài xẻ rãnh Nghiền bánh xe phân đoạn thay đổi mơ hình tiếp xúc bánh xe phôi để tốc độ loại bỏ vật liệu tức thời khác với mài thông thường Dựa vào đó, lực mài để mài bánh xe phân đoạn dự đoán dựa thay đổi MRR tức thời Chu kỳ cắt phân đoạn chia thành bốn giai đoạn: phân đoạn trước rời khỏi khu vực mài, phân khúc tiếp cận khu vực mài, phân khúc vào khu vực mài phân khúc tiếp xúc hồn tồn với phơi Hình dạng bốn giai đoạn phân tích phương trình cho MRR tức thời lấy dựa bán kính bánh xe, tốc độ bánh xe, tốc độ bàn, độ sâu cắt, kích thước phân đoạn khoảng cách Hình cho thấy MRR tức thời tập hợp điều kiện cụ thể cho hai phân đoạn mài, 1, 2, tương ứng với bốn giai đoạn tương ứng Trong sơ đồ này, thời gian tiếp xúc bánh xe phôi nửa chu kỳ (56,8%) MRR cao xảy giai đoạn phân đoạn vào vùng mài khu vực mài độ sâu cắt tức thời cao quá) Hình 1: MRR tức thời cho hai chu kỳ phân khúc Kiểm tra hiệu chuẩn mẫu Để tìm k’s, m’s F0, phương trình (1), loạt thử nghiệm mài bề mặt thực với bánh xe thông thường Thiết lập thử nghiệm hiển thị Hình điều kiện mài thể Bảng Bánh xe thử với nhiều đường chuyền để giảm thiểu sai số làm trịn Cả lực Fz bình thường lực tiếp tuyến Fx đo máy đo lực kế ba trục Kistler Sau đó, chúng khuếch đại thu thập máy tính Vật liệu phôi Đá mài Tốc độ đá Bước tiến Độ nhám bề mặt Nước làm mát 4140 Steel (50 x x 10 mm) Aluminum oxide 32AR46JV40 162 mm dia x 6.4 mm 29.4 m/s 45, 82, 114, 150 mm/s 5, 25, 50, 75, 100 µm No Bảng 1: Điều kiện kiểm tra mài thường xuyên Hình 2: Thiết lập thử nghiệm mài Các lực mài thay đổi theo độ sâu cắt tốc độ bảng Hình Mỗi điểm hình trung bình ba phép đo Các thành phần cọ xát Fz0 Fx0 đo tia lửa vật liệu bị loại bỏ Các phép đo thành phần cọ xát thực cho tất điều kiện mài Bảng Các thành phần cọ xát theo hai hướng chứng minh không phụ thuộc vào tốc độ bảng độ sâu cắt lần trước Trong thí nghiệm này, Fz0 Fx0 0,74 0,43 newton Các thử nghiệm thực năm độ sâu cắt bốn tốc độ bảng với tổng số hai mươi tốc độ loại bỏ vật liệu Các đường cong Hình đường xu hướng công suất phù hợp với hai mươi điểm Khi MRR nhỏ, cần nhiều lượng để nghiền vật liệu Từ hình này, tìm thấy kz, kx, mz mx phương trình (1) Trong thí nghiệm này, chúng 4,13, 2,51, 0,77 0,81 Vì vậy, điều kiện mài này, phương trình mơ hình lực là: Fx Vs DOC Hình 3: Chiều sâu cắt Fz Fx Vs Fz Vs table speed Hình 4: Tốc độ bàn Fz Fx Vs (F-F0)/MRR Vs MRR Hình 5: Các thành phần cắt Vs MRR Thử nghiệm mài phân đoạn Với MRR tức thời (như minh họa Hình 1), phương trình sử dụng để dự đốn lực mài phân đoạn Hình mơ tả bánh xe phân đoạn sử dụng thí nghiệm để xác nhận mơ hình Chúng cắt từ bánh xe oxit nhơm thơng thường Bánh xe phân khúc số có bốn mươi tỷ lệ chiều dài phân khúc với chiều dài notch 1: Bánh xe phân khúc số có hai mươi phân khúc số có mười phân khúc Bánh xe số có phân khúc dài tới 3: Các thí nghiệm thực với bốn bánh xe phân đoạn theo Bảng Bánh mài xẻ rãnh (40_1:1) Bánh mài xẻ rãnh (20_1:1) Bánh mài xẻ rãnh (20_3:1) Bánh mài xẻ rãnh (10_3:1) Hình 6: Bánh mài xẻ rãnh 4140 Steel (50 x x 10 mm) Cut from aluminum oxide Bánh mài xẻ rãnh 32AR46-JV40 162 mm dia x 6.4 mm Tốc độ đá mài 29.4 m/s Bước tiến 40-150 mm/s Độ nhám 25 µm Nước làm mát No Bảng 2: Điều kiện mài bánh mài xẻ rãnh Vật liệu phơi Kết thảo luận Hình so sánh dự đốn mơ hình từ phương trình (đường liên tục) lực trung bình (của ba) lực đo (điểm riêng lẻ) Thanh lỗi tương ứng với khoảng tin cậy 95% Để so sánh, lực mô hình hóa đo lường cho mài thơng thường (khơng có phân đoạn) hiển thị Các kết thí nghiệm dự đốn mơ hình phù hợp Những sơ đồ cho thấy lực mài giảm sử dụng bánh xe phân đoạn Ngồi ra, phân khúc dẫn đến lực thấp khoảng cách phân khúc lớn dẫn đến lực Theo phân tích MRR, khơng gian phân khúc lớn phân khúc làm tăng vật liệu bị loại bỏ Giai đoạn giảm Giai đoạn Vì MRR Giai đoạn cao phần lại lượng cụ thể thấp với MRR lớn hơn, hiệu ứng kích thước dẫn đến lực lượng trung bình thấp Kết luận công việc tương lai Bánh mài xẻ rãnh cách hiệu để giảm lực mài Tuy nhiên, số lo ngại Khi số lượng phân khúc giảm, độ nhám bề mặt hoàn thiện tăng lực đỉnh tăng Trong đó, phân khúc bị suy yếu không gian chúng lớn Công việc tương lai tập trung vào thiết kế tối ưu hình học phân khúc cân khía cạnh sau: hồn thiện bề mặt, lực trung bình, lực đỉnh, thiệt hại bề mặt độ mòn bánh xe Tài liệu tham khảo [1] Yin, L and Huang, H., “Ceramic response to high speed grinding,” Machining Science and Technology, v 8, n 1, 2004, pp 21-37 [2] Klocke, F and Muckli, J., “Grinding at its limits - high-speed grinding,” Technical Paper - Society of Manufacturing Engineers MR, n MR99-232, 1999, pp 1-23 [3] Lee, K.W., Wong, P.K., and Zhang, J.H., “Study on the grinding of advanced ceramics with slotted diamond wheels,” Journal of Materials Processing Technology, v 100, n 1, 2000, pp 230-235 [4] Brecker, James N and Shaw, Milton C., “Segmental Cup Grinding Wheel,” Avtomaticheskaya Svarka, 1975, pp 441-452 [5] Gordeev, A V., “Wear Resistance of Segmental Diamond Wheels,” Machines & Tooling (English translation of Stanki i Instrument), v 48, n 2, 1977, pp 21-22 Z-force Comparison (DOC=25um) 40_1:1 Vs 20_1:1 X-force Comparison (DOC=25um) 40_1:1 Vs 20_1:1 Z-force Comparison (DOC=25um) 20_3:1 Vs 20_1:1 X-force Comparison (DOC=25um) 20_3:1 Vs 20_1:1 Hình 7: So sánh lực cắt với bánh mài xẻ rãnh KHẢ NĂNG CẢI THIỆN HIỆU QUẢ QUÁ TRÌNH MÀI TRỤ BẰNG CÁCH SỬA ĐỔI CẤU TRÚC BÁNH MÀI PHẦN I: ĐÁ MÀI LÀM BẰNG HẠT MÀI THÔNG THƯỜNG Tác giả: Krzysztof Nadolny (Faculty of Mechanical Engineering, Department of Production Engineering, Koszalin University of Technology, Poland); Witold Habrat (Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Rzeszow University of Technology, Poland) Tóm tắt Bài viết cung cấp nhìn tổng quan 14 sửa đổi xây dựng bánh mài sử dụng mài ngoại vi bề mặt hình trụ bên bên ngoài, bánh mài làm hạt mài mịn thơng thường sử dụng (Al 2O 3, alumina gel, SiC, v.v.) Văn chứa đặc điểm đá mài với hạt hỗn hợp, liên kết tinh thể thủy tinh, chất làm mát ly tâm vào vùng mài, hạt tổng hợp, vùng có đường kính khác nhau, vùng mài thô xuyên tâm, phân đoạn mài hồn thiện mở rộng, vĩ mơ bề mặt hoạt động không liên tục vi mô, đa dạng, ngâm tẩm (tự bôi trơn), bánh sandwich, bánh xe cắt phân khúc Mỗi sửa đổi cấu trúc trình bày mô tả cách đưa sơ đồ xây dựng, hạt mài mòn sử dụng, phạm vi ứng dụng, ưu điểm nhược điểm Sửa đổi cấu trúc bánh mài cho phép hiệu hai điều kiện kết trình mài Một phạm vi rộng cho phép lựa chọn m cho phép lựa chọn phù hợp tùy thuộc vào tiêu chí cần thiết để đánh giá hiệu có tính đến đặc tính cụ thể hạt mài mịn thơng thường Kết là, có ảnh hưởng tích cực đến số yếu tố cơng nghệ q trình nghiền Các biến thể m mơ tả cấu trúc bánh mài nguồn cảm hứng sở để tạo giải pháp lĩnh vực Từ khóa Sửa đổi bánh mài, cấu trúc bánh mài, đá mài, hạt mài mịn thơng thường, hiệu sản xuất Giới thiệu Một số yếu tố ảnh hưởng đến điều kiện vùng mài, bao gồm loại, tính chất điều kiện phôi, môi trường gia công (loại, chi tiêu phương pháp phân phối chất làm mát), tính chất máy mài (độ cứng, độ rung) , thông số gia công, phương pháp chuẩn bị bề mặt hoạt động đá mài (GWAS), tình trạng trước gia cơng cấu trúc bánh mài Dường cách hiệu kinh tế để cải thiện hiệu việc mài cách sửa đổi cấu trúc bánh mài Những sửa đổi thường không yêu cầu can thiệp đến cấu trúc máy mài đồ gá nó, điều làm cho chúng áp dụng phổ biến có khả sử dụng rộng rãi Các tài liệu chủ đề mô tả số sửa đổi cấu trúc bánh mài có mục đích để cải thiện hiệu trình mài Phần lớn sửa đổi biết liên quan đến bánh mài lớn sử dụng bề mặt, hình trụ bên ngồi, hình trụ bên sâu mài hình dạng Ngồi cịn có số lượng nhỏ sửa đổi áp dụng bánh mài để mài trụ Dường thực thành công sửa đổi biết bánh mài cỡ nhỏ sử dụng để mài trụ Hình I Sản lượng hạt mài mịn giới: (a) lực sản xuất đá mài thông thường năm 20111; (b) cấu lực sản xuất vật liệu mài mòn siêu cứng năm 20082; (c) giá trị gần thị trường toàn cầu hạt mài mòn năm 20082 Bảng I Thành phần hóa học tính chất loại hạt mài mịn thơng thường lựa chọn.3-7 Thơng số Kích thước tinh thể Hình dạng Mật độ riêng Độ cứng HK Độ dẻo Cường độ ứng suất tới hạn 99A White fused alumina Al2O3 Al2O3: 99.7% Si02: 0.01 % Fe203: 0.02% Na20 : 0.16% CaO+ MgO: m Pointed, sharp 3.96 g/cm3 20.3 GPa 2.0 Mpa.m1/2 2.7 Mpa.m1/2 Hệ số ma sát ( Với thép cứng) Hệ số dẫn nhiệt  Tên loại hạt mài Thành phần hoá học SG/Cubitron Microcrystalline sol-gel sintered alumina < 1m Pointed, very 3.87 g/cm3 21.5 GPa 3.7 Mpa.m1/2 3.5-4.3 Mpa.m1/2 99C Silicon carbide green SiCg >98.5% SiC ~0.30% C ~0.02% Fe ~0.03% Si < 1m sharp, 3.12-3.21 24-30 GPa 2.2-3.3 1/21/2 1.9 Mpa.m 0.34 0.19 - 27-35 W/m.K 27-35 W/m.K 42.5 W/m.K Al2O3: 95-99% Mg0/Fe203: 0-5% Bài viết trình bày phân tích tài liệu liên quan đến sửa đổi cấu trúc biết bánh mài làm từ hạt mài thơng thường (Phần I) hạt mài mịn siêu cứng (Phần II), có ảnh hưởng tích cực đến số yếu tố cơng nghệ q trình mài Các tác giả nhằm mục đích trình bày phổ biến rộng sửa đổi cấu trúc đá mài mô tả tài liệu, để xác định nguồn thư tịch cho phép tìm kiếm liệu chi tiết chất học thuật thực dụng Trong báo này, sửa đổi cấu trúc bánh mài thường góp phần vào phát triển trình mài, đặc biệt kích hoạt - Một mở rộng đáng kể ứng dụng quy trình mài, ví dụ lĩnh vực vật liệu gia cơng thuộc nhóm khó cắt đặc tính chúng (như hợp kim niken, coban titan); - Sự gia tăng tỷ lệ loại bỏ trình nghiền tiến hành cách sử dụng công cụ sửa đổi; - Cải thiện độ bền bánh mài; - Giảm thiểu xuất khuyết tật mài bề mặt phôi gia công; - Cải thiện độ lặp lại kết mài giảm số lần cắt băng; - Tích hợp nhiều vết cắt mài (nghĩa mài thô hồn thiện) lần chạy; - Chẩn đốn tồn diện q trình mài (Bánh mài mài thơng minh) Bảng Đá mài với hạt hỗn hợp Đặc điểm sửa đổi Đề án xây dựng Các loại hạt mài mòn: loại khác (SiC, alumina hợp nhất, alumina sol-gel) Quá trình nghiền: phần lớn trình Mô tả: đá mài với hỗn hợp loại ngũ cốc sử dụng để hỗ trợ lợi loại ngũ cốc đắt tiền sol-gel alumina cách giới thiệu loại ngũ cốc thông thường rẻ (99A, SiC, v.v.) Ưu điểm: - Giảm chi phí cơng cụ - Giảm lượng nghiền - Giảm độ nhám bề mặt phôi Nhược điểm: - Cần thiết phải sử dụng liên kết đặc biệt để đảm bảo kết dính loại hạt mài Vi tinh thể thiêu kết corundum TGP Alumina hồng hợp Bảng Bánh mài đa Đặc điểm sửa đổi Đề án xây dựng kết lựa chọn sử dụng Hạt mài mòn Hạt mài mòn: nhiều loại Q trình mài: mài vật liệu khó cắt, q trình mài có tiếp xúc lâu bánh mài phơi Mô tả: sửa đổi liên kết bao gồm củng cố giảm tham gia vào bánh xe cười thêm chất tạo lỗ chân lông Ưu điểm: - Tăng độ xốp bánh mài - Hạn chế dính GWAS - Giảm nhiệt độ nghiền Nhược điểm: - Tăng đáng kể chi phí bánh mài -Giảm độ nhám bề mặt gia công Cầu liên kết Không gian trống vùng Một đánh giá sửa đổi biết cấu trúc bánh mài trình bày viết nguồn cảm hứng sở để tạo giải pháp lĩnh vực Bảng Đá mài với liên kết tinh thể - thủy tinh Đặc điểm sửa đổi Đề án xây dựng Các hạt mài mòn: nhiều loại khác nhau, đặc biệt hữu ích sử dụng với hạt vi tinh thể (ví dụ: alumina sol-gel thiêu kết) Quá trình nghiền: phần lớn q trình Mơ tả: giới thiệu giai đoạn tinh thể liên kết thủy tinh hóa thơng qua bổ sung đặc biệt cho thủy tinh gia công nhiệt thích hợp Ưu điểm: - Vi mạch cầu liên kết với cường độ gần với cường độ mài mòn hạt mài mòn Nhược điểm: - Tăng đáng kể chi phí đá mài Dư lượng thủy tinh vơ định hình Pha tinh thể Bảng Bánh mài (tự bôi trơn) Đề án xây dựng kết lựa chọn sử dụng Đặc điểm sửa đổi Đá mài chứa lưu huỳnh Ưu điểm: - Giảm độ bám dính chip vật liệu gia công vào GWAS - Thêm hiệu bôi trơn - Gia cố bánh mài để giảm mài mòn cạnh Nhược điểm: - Tăng chi phí bánh mài Surface share of smears on the GWAS, % Hạt mài mịn: nhiều loại Q trình mài: mài vật liệu khó cắt, q trình mài có tiếp xúc lâu bánh mài phôi Mô tả: đưa chất trám vào khối lượng đá mài (lưu huỳnh, sáp, nhựa, than chì) quy trình ngâm tẩm Nonimpregnated Sulphur Amorphous carbon Graphite Hạt mài mịn thơng thường Mặc dù ngày có nhiều ứng dụng hạt siêu mài mòn (kim cương tự nhiên tổng hợp, boron nitride khối đơn vi tinh thể - cBN) gia cơng mài mịn, hạt mài mịn thơng thường (được làm từ vật liệu alumina Al2O3 silicon carbide SiC) nhóm vật liệu mài mịn lớn sản xuất (Hình 1) sử dụng việc xây dựng công cụ mài Điều chủ yếu khác biệt lớn giá - vật liệu mài mòn thơng thường chí cịn rẻ hàng trăm lần so với loại siêu mài mòn Đá mài làm hạt mài mịn thơng thường địi hỏi máy mài (đặc biệt liên quan đến độ cứng chúng) Ngoài ra, loại bánh xe định hình dễ dàng nhiều việc định hình, mài sắc thực cắt băng Vật liệu mài mịn thơng thường có khả mài hầu hết vật liệu Mặc dù loại ngũ cốc dựa alumina có hiệu hầu hết loại thép, chúng hiệu chất mài mòn dựa SiC trường hợp mài kim loại màu chất phi kim loại 3-7 Tất tính dẫn đến việc mài mịn thơng thường trở thành loại phổ biến cơng nghệ mài mịn đại, có khả cắt nhiều lần so với công cụ làm từ siêu vật liệu.3 ~ Trong Bảng 1, thành phần hóa học tính chất hợp trắng alumina, alumina sol-gel thiêu kết vi hạt hạt mài mòn silicon carbide đưa Thật vậy, loại hạt mô tả đại diện cho nhóm mài mịn thơng thường lớn sử dụng Bảng Đá mài với cung cấp ly tâm chất làm mát vào khu vực mài Đặc điểm sửa đổi Hạt mài mòn: nhiều loại Quá trình mài: mài hình trụ bên (với khả cung cấp chất làm mát thông qua trục mài), mài hình trụ bên ngồi, mài bề mặt hình dạng Sự miêu tả: Nhiều phương pháp tuần hoàn chất làm mát từ bên bánh mài vào khu vực mài biết đến: - Thông qua lỗ mài bánh xe - Thông qua kênh thân bánh mài sau qua lỗ chân lơng bánh mài - Thông qua kênh kho bánh xe mài vào khoảng trống phân đoạn mài mòn Ưu điểm: - Cung cấp hiệu nhiều chất làm mát vào vùng tiếp xúc bánh mài vật liệu gia công (loại bỏ khuyết tật nhiệt phơi) - Khả giảm chi phí làm mát (khía cạnh kinh tế sinh thái) Nhược điểm: - Sự cần thiết phải áp dụng hệ thống làm mát đặc biệt - Khi chất làm mát khơng thể áp dụng thơng qua trục chính, việc thực quy trình mài hình trụ khó khăn kích thước nhỏ bánh mài Đề án xây dựng kết lựa chọn sử dụng Bảng Đá mài với hạt tổng hợp Đặc điểm sửa đổi Hạt mài mòn: nhiều loại Q trình nghiền: phần lớn q trình mài Mơ tả: đá mài có độ mở kết cấu đáng kể, liên kết từ cốt liệu hạt mài mòn sơ hình thành Ưu điểm: - Giảm độ mài mịn bánh mài - Giảm rung động - Giảm khối lượng chip mài Nhược điểm: - Tăng chi phí bánh mài công nghệ sản xuất phức tạp Đề án xây dựng Sửa đổi cấu trúc đá mài làm hạt mài mịn thơng thường Nội dung Bảng 2-15 trình bày đặc điểm sửa đổi cấu trúc bánh mài làm hạt mài mịn thơng thường áp dụng mài ngoại vi bề mặt hình trụ bên bên Trong Bảng 2-15 so sánh 14 ví dụ sửa đổi cấu trúc bánh mài phần quan trọng mô tả thường xuyên tài liệu khoa học porem đương thời Nó cần phải nhấn mạnh, nhiên, danh sách khơng hồn chỉnh Một số giải pháp trình bày phát triển cách nhiều thập kỷ (ví dụ: ngâm tẩm mài vĩ mô GWAS), giải pháp khác phản ánh xu hướng nghiên cứu công cụ mài ngoại quan (ví dụ: sửa đổi cấu trúc vi liên kết gốm) Bảng Bánh mài nhiều lớp Đặc điểm sửa đổi Hạt mài mòn: alumina hợp Quá trình mài: mài hồn tồn (một lần) bên hình trụ, bề mặt hình dạng mài Mơ tả: đá mài xây dựng từ lớp khác kích thước hạt mài mịn Đa dạng hóa cấu trúc độ cứng khu vực cụ thể Kích thước hạt giảm theo hướng thức ăn dọc bánh mài Ưu điểm: - Giảm công suất mài - Tăng hiệu mài - Téo dài thời gian mài bánh xe - Giảm độ nhám bề mặt vật mài Nhược điểm: - Tăng chi phí bánh mài gây cấu trúc bề mặt Đề án xây dựng kết lựa chọn sử dụng Bảng Đá mài với vùng có đường kính khác Đặc điểm sửa đổi Đề án xây dựng kết lựa chọn sử dụng Hạt mài mòn: alumina trắng hợp Q trình mài: mài hồn tồn (một lần) với phụ cấp hình trụ bên ngồi đáng kể Mơ tả: mài bánh xe với vùng có đường kính khác chọn để trải cho phép gia công Ưu điểm: - Giảm công suất mài - Kéo dài thời gian mài bánh xe - Tăng khối lượng phoi mài - Tăng chất lượng bề mặt phôi Nhược điểm: - Yêu cầu gia công bánh mài phải có độ xác cao Bảng 10 Đá mài với khu vực mài thô xuyên tâm Đặc điểm sửa đổi Hạt mài mịn: alumina trắng hợp Q trình mài: mài đơn hình trụ ngồi Mơ tả: đá mài với đường viền xuyên tâm vùng mài thô định hình trình cắt băng Ưu điểm: - Trải lớp cắt bề mặt lớn đá mài - Kéo dài thời gian mài bánh xe - Tăng khối lượng phoi mài - Giảm độ nhám bề mặt phơi Nhược điểm: - Giảm độ xác chi tiết Đề án xây dựng kết lựa chọn sử dụng Bảng 11 Đá mài Đặc điểm sửa đổi Đề án xây dựng Hạt mài mòn: nhiều loại Q trình mài: mài bề mặt hình Mơ tả: đá mài cắt theo chiều dọc từ vài yếu tố (đá mài sơ cấp) Chèn làm từ hạt mài mòn khác so với bánh mài Ưu điểm: - Khả thay đổi hình dạng phác thảo trục GWAS - Tăng độ xác gia cơng thơng qua ứng dụng hạt dao làm từ hạt cứng thêm - Téo dài thời gian mài bánh xe Nhược điểm: - Tăng chi phí mài bánh xe kết cấu trúc chia đôi Bảng 12 Đá mài với gián đoạn vĩ mô bề mặt hoạt động Đặc điểm sửa đổi Hạt mài mịn: nhiều loại Q trình mài: bề mặt hình trụ, bề mặt hình dạng bên ngồi; mài vật liệu khó cắt Mơ tả: đá mài với bề mặt cục bộ, chuyển vị độ lệch hình trình cắt, dập sứt mẻ giai đoạn sản xuất Ưu điểm: - Tăng cường hiệu làm mát vùng mài - Hạn chế thiệt hại nhiệt bề mặt gia công - Hạn chế tượng dính GWAS - Kéo dài thời gian mài bánh xe Nhược điểm: - Các kết thúc khơng liên tục dẫn đến rung động trình hoạt động bánh mài - Giảm GWAS số lượng hạt hoạt động thấp hơn, làm tăng tải thiết bị - Tăng chi phí bánh mài hoạt động bổ sung việc định hình gián đoạn - Có thể tăng độ nhám bề mặt gia công Đề án xây dựng Bảng 13 Đá mài với không liên tục bề mặt làm việc Đặc điểm sửa đổi Đề án xây dựng kết lựa chọn sử dụng Các hạt mài mòn: alumina nung trắng, alumina sol-gel thiêu kết Quá trình mài: mài trụ mài bề mặt Mô tả: đá mài có gián đoạn cục cấu trúc bề mặt định hình trình cắt băng Ưu điểm: - Giảm lượng nhiệt khu vực nghiền - Cải thiện nhiệt gia công sản phẩm Loại bỏ - Cung cấp chất làm mát hiệu vào khu vực nghiền - Kéo dài thời gian mài bánh xe Nhược điểm: - Sự cần thiết phải thực cắt giảm xác bổ sung Bảng 14 Phân khúc đá mài Đặc điểm sửa đổi Hạt mài mịn: nhiều loại Q trình mài: mài hình trụ bên bên (cỡ lớn), mài bề mặt hình dạng Mơ tả: đá mài xây dựng từ phân đoạn mài mòn nằm cấu hình khác chu vi Ưu điểm: - Khả có gián đoạn GWAS - Khả cung cấp chất làm mát vào khu vực mài phân đoạn mài mòn - Khả giới thiệu phân khúc với mỡ sở - Tăng độ xác gia cơng - Tăng khối lượng chip mài - Kéo dài thời gian mài bánh xe Nhược điểm: - Tăng chi phí bánh mài gây việc xây dựng phân khúc Đề án xây dựng Bảng 15 Đá mài với phân đoạn mài kết thúc mở rộng Đặc điểm sửa đổi Đề án xây dựng Hạt mài mòn: alumina trắng hợp Quá trình mài: mài trụ mài bề mặt Mơ tả: bánh mài phân đoạn với phân đoạn cố định vĩnh viễn mài thơ hồn thiện phân đoạn mài mở rộng theo hướng xuyên tâm Ưu điểm: - Mài thơ hồn thiện lần lắp - Khả đa dạng hóa tính phân đoạn mài thơ hồn thiện Nhược điểm: - Xây dựng phức tạp chi phí cao bánh mài - Khó áp dụng trường hợp bánh mài cỡ nhỏ Nhiều sửa đổi mơ tả phổ biến sử dụng quy trình mài nhằm khai thác lợi chúng (ví dụ: đá mài với hạt tổng hợp Bảng 7) Tuy nhiên, nhóm sửa đổi phát triển để khắc phục vấn đề cụ thể cho quy trình, ví dụ: mài trụ Trong trình này, đường tiếp xúc bánh mài bánh w dài, gây cản trở đáng kể cho việc loại bỏ sản phẩm gia công (chủ yếu chip) khỏi vùng mài chất lỏng mài, việc tiếp cận vùng bị cản trở Vấn đề khuyến khích phát triển phương pháp để tăng độ mở cấu trúc bánh xe, bao gồm phát triển liên kết với cường độ cải thiện cho phép tăng thể tích lỗ chân lông cấu trúc bánh mài (Bảng 3) tạo bánh mài cách cho chất làm mát ly tâm vào vùng mài (Bảng 6) Một vấn đề lớn xuất thường xuyên trình mài hình thành guốc bề mặt hoạt động bánh mài Hiện tượng rõ rệt trường hợp mài vật liệu khó cắt đặc trưng chip dài dễ uốn Các sửa đổi mơ tả (được trình bày Bảng 6) làm giảm đáng kể xuất hiện tượng cách tạo điều kiện cho việc vận chuyển chip khỏi khu vực nghiền Tuy nhiên, phương pháp loại bỏ tắc nghẽn khác phát triển thông qua sửa đổi cấu trúc đá mài bánh xe Điều quan trọng số đưa chất thấm vào thể tích bánh mài, thiết kế để tương tác với điều kiện hóa học khu vực mài làm giảm độ bám dính vật liệu gia công với GWAS cung cấp thêm dầu bôi trơn (Bảng 5) Bảng 16 Tóm tắt ưu điểm nhược điểm bánh xe mài sửa đổi cấu trúc Ưu điểm Mô tả sửa đổi cấu trúc bánh xe mài Giảm chi phí cơng cụ Giảm lượng nghiền Giảm độ nhám bề mặt Đá mài với hạt hỗn hợp + + + Bánh mài đa + Tăng độ xốp GWAS Hạn chế dính GWAS + + Giảm nhiệt độ nghiền Tăng hiệu bôi trơn Giảm chi phí làm mát Đá mài với liên kết tinh thể thủy tinh Đá mài tẩm (tự bôi trơn) + Đá mài với chất làm mát ly tâm + + Đá mài với hạt tổng hợp + Tăng tuổi thọ bánh mài Giảm rung động Tăng độ xác gia cơng Tăng chi phí mài bánh xe Suy giảm độ nhám bề mặt + + + + + + Nhược điểm Hệ thống làm mát đặc biệt cần thiết + + + Bánh mài nhiều tầng + + + Đá mài với vùng có đường kính khác + + + + + + + + Đá mài Đá mài với gián đoạn vĩ mô bề mặt hoạt động Đá mài với không liên tục + + Phân khúc đá mài Đá mài với phân đoạn hồn thiện mở rộng + Có thể dẫn đến rung động + + Đá mài với khu vực mài thô xuyên tâm Bánh mài cần phải gia công đặc biệt + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Các vấn đề quan trọng khác trình nghiền chắn chi phí phát sinh từ hoạt động công cụ Sử dụng bánh mài với ngũ cốc hỗn hợp (Bảng 2) cho phép giảm chi phí bảo trì dụng cụ cách giới thiệu loại ngũ cốc thông thường giá rẻ (99A, SiC, v.v.), mang lại lợi tương đương với loại hạt cBN đắt tiền alumina gel Trong trường hợp phát triển loại liên kết tinh thể thủy tinh (Bảng 4), hiệu ứng vi mạch cầu liên kết với cường độ gần với hạt mài mòn đạt Nó giúp giảm đáng kể hao mịn thể tích bánh xe đó, kéo dài tuổi thọ Có thể xác định sửa đổi cấu trúc bánh mài sử dụng để mài bề mặt hình trụ phẳng hình trụ bên (khi sử dụng bánh xe lớn nhiều so với trường hợp mài bên trong) xác định công cụ nhiều lớp (Bảng 8), bánh xe có nhiều vùng có đường kính khác (Bảng 9), mặt cắt (Bảng 11) bánh mài phân đoạn (Bảng 14) bánh mài có đoạn mài hồn thiện mở rộng (Bảng 15) Một nhóm sửa đổi cấu trúc khác thể bánh mài với vùng mài thô xuyên tâm (Bảng 10), bánh mài có vĩ mơ bề mặt hoạt động(Bảng 12) không liên tục vi mô (Bảng 13) Những quan niệm phát triển để cải thiện tốc độ loại bỏ vật liệu với tác động tối thiểu đến chất lượng bề mặt phôi hiệu làm mát khu vực mài (đặc biệt trường hợp không liên tục) Mong muốn sửa đổi trình bày (Bảng 2-15), số cho phép tăng đáng kể tỷ lệ loại bỏ vật liệu Điều đặc biệt áp dụng: bánh mài nghiền (Bảng 8), bánh mài với vùng có đường kính khác (Bảng 9), bánh mài có vùng mài thơ xuyên tâm (Bảng 10) bánh mài có macro bề mặt hoạt động- (Bảng 12) không liên tục vi mô (Bảng 13) Trong ba giải pháp thiết kế (Bảng 810), việc tăng tốc độ loại bỏ vật liệu liên quan đến việc thay đổi động học mài từ đối ứng (đa chuyền) sang mài ngang với tổng phụ cấp gia công loại bỏ lần sử dụng công cụ Sự không liên tục vĩ mô vi mô bề mặt bánh mài (Bảng 12 13) cho phép vận chuyển hiệu chất lỏng nghiền vào khu vực gia công loại bỏ hiệu sản phẩm mài Ngồi khả tăng hiệu suất gia cơng, giúp giảm đáng kể thiệt hại nhiệt (ví dụ mài mài) bề mặt gia công Hiệu ứng đạt cách sử dụng bánh mài đa (Bảng 3) tẩm (tự bôi trơn) (Bảng 5) bánh mài với việc cung cấp chất làm mát ly tâm vào vùng mài (Bảng 6) Lựa chọn cách sửa đổi bánh xe sử dụng cho phép người dùng cuối ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt đất, hiệu suất, tính ổn định khả tái sản xuất q trình mài, độ bền cơng cụ mài mòn Việc sử dụng bánh xe sửa đổi hồn tồn hợp lý q trình mài mịn địi hỏi mài vật liệu khó cắt, hợp kim nhẹ vật liệu composite Bảng 16 trình bày danh sách tổng hợp ưu điểm nhược điểm liên quan đến sửa đổi cấu trúc mô tả bánh mài làm từ hạt mài mòn triệu tập Kết luận Sửa đổi cấu trúc bánh mài cho phép cải thiện hiệu điều kiện kết trình mài Một loạt sửa đổi biết cho phép lựa chọn phù hợp tùy thuộc vào tiêu chí cần thiết để đánh giá hiệu Kết là, có ảnh hưởng tích cực đến số yếu tố cơng nghệ q trình nghiền, bao gồm: - Giảm độ nhám bề mặt phôi; - Giảm công suất nghiền; - Kéo dài thời gian mài bánh xe; - Tăng phụ cấp gia công; - Cung cấp hiệu chất làm mát vào khu vực nghiền hạn chế chi tiêu nó; - Hạn chế tượng nhòe cách mài sản phẩm, chủ yếu chip gia công, bề mặt hoạt động bánh mài Tuyên bố xung đột lợi ích Tác giả tun bố khơng có xung đột lợi ích tiềm liên quan đến nghiên cứu, quyền tác giả / xuất viết Kinh phí Tác giả khơng nhận hỗ trợ tài cho nghiên cứu, quyền tác giả / xuất viết Tài liệu tham khảo U.S Geological Survey Mineral commodity summaries, Abrasives (m anufactured) 2012 Kane T M Global markets and applications of superabrasive materials, http://superabrasives.org/members/membersonly/marketstudies/2009GlobalMarket sand ApplicationsofSuperabrasiveMaterials.pdf (2009; accessed 02 February 2014) Marinescu ID, Rowe WB, Dimitrov B, et al Tribology o f abrasive machining processes Norwich: William Andrew, 2004 Marinescu ID, Hitchiner M, Uhlmann E, et al Handbook o f machining with grinding wheels Boca Raton, FL: C R C Press, 2007 Klocke F Manufacturing processes 2: grinding, honing, lapping Berlin: Springler-Verlag, 2009 Rowe WB Principles of modern grinding technology Burlington: William Andrew, 2009 Jackson MJ and Davim JP Machining with abrasives New York: Springer, 2010 Morozow W, Liance E, Karpinski T, et al Topographic model of active surface of grinding wheel with mixed grains and microbubbles Archive Civil Mech Eng 2002; :45 -51 Project Altos Norton Company, brochures from Norton Company, 1999 10 Project Optimos - Grind in the Fast Line Norton Company, brochures from Norton Company, 1999 11 Davis TD , DiCorleto J, Sheldon D, et al A route to highly porous grinding wheels by selective extraction of pore inducers with dense carbon dioxide J Supercrit Fluid 2004; 30: 349-358 12 Nuslusan M Grinding of Ni-based alloys with grinding wheels of high porosity Adv Product Eng Manage 2009; 4: 29-36 13 Wunsche U and Holl S-E Leistungsfahiges Walzlagerringen VDI-Z 2000; 142: 49-53 (in German) Schleifen von 14 Orlhac X, Jeevanantham M, K rause R, et al Abrasive tools having a perm eable structure Patent 7722691, USA, 2010 15 Barbieri L, Leonelli C and Manfredini T Technological and product requirements for fast firing glass-ceramic glazes Ceram Eng Sci Proc 1996; 17: 1112 16 Herman D Glass and glass-ceramic binder obtained from waste material for binding alundum abrasive grains into grinding wheels Ceram Int 1998; 24: 515520 17 Herman D and Markul J Influence of microstructures of binder and abrasive grain on selected operational properties of ceramic grinding wheels made of alumina Int J M ach Tool Manuf 2004; 44: 511-522 18 Herman D, Plichta J and Karpinski T Effect of glass-crystalline and amorphous binder application to abra-sive tools made of microcrystalline alumina grains type SG Wear 1997; 209: 213-218 19 Yekta Eftekhari B, Alizadech P and Rezazadeh L Synthesis of GlassCeramic Glazes in the ZnO-Al2O3- SiO2- ZrO2 system J Eur Ceram Soc 2007; 27: 2311-2315 20 Benes J All about abrasives American Machinist, http://americanmachinist.com/features/all-about-abrasives (2007, accessed 27 February 2015) 21 Chirkov GV Characteristics of the grinding wheel impregnation processes Russian Eng Res 2007; 27: 387-389 22 Nadolny K, Sienicki W and Wojtewicz M The effect upon the grinding wheel active surface condition when impregnating with non-metallic elements during internal cylindrical grinding of titanium Archive Civil M ech Eng 2015; 15: 71-86 23 Brinksmeier E, Heinzel C and Wittmann M Friction, cooling and lubrication in grinding Ann CIRP 1999; 48: 581-598 24 Karpinski T and Sieniawski J Ecological methods of cooling in grinding processes Archive Civil Mech Eng 2002; 2: 73-81 25 Salje E and Riefenstahl J Kuhlmittelzufuhr durch die Schleifscheibe beim Innenrundschleifen IndustrieAnzeiger 1982; 104: 39-40 (in German) 26 Suto T, Waida T, Noguchi H, et al High performance creep feed grinding of difficult to machine materialswith new-type wheels Bull Japan Soc Precision Eng 1990; 24: 39-44 27 Webster J, Brinksmeier E, Heinzel C, et al Assessment of grinding fluid effectiveness in continuous-dress creep feed grinding Ann CIRP 2002; 51: 235-240 28 Nadolny K Small-dimensional sandwich grinding wheels with a centrifugal coolant provision system for traverse internal cylindrical grinding of steel 100Cr6 J Cleaner Product 2015; 93: 354-363 29 Bonner A Method of roll grinding World Patent 03/086702 Al, Filed 2003 30 Bonner A Abrasive articles with novel structures and methods for grinding World Patent 03/086703 A l, Filed 2003 31 Joseph W Agglomerate production by firing spray dried mixture of abrasive particles and a solution formed of oxide and water World Patent 200238338, Filed 2002 32 Webster J and Tricard M Innovations in abrasive products for precision grinding Ann CIRP 2004; 53: 597-617 33 Nakajima T, Okamura K and Uno Y Traverse grinding techniques for improving both productivity and surface finish In: International grinding conference, Fontana, USA, August 1984, pp.27-29 34 Schultz A Stabilitatsbetrachtung von Schleifprozessen Interaktion von Machine und Prozess In: 1st European conference on grinding Schleiftechnisches Kolloquium , Aachen, Germany, 6-7 November 2003, pp.3-1-321 (in German) 35 Week M, Hennes N and Schultz A Dynamic behaviour of cylindrical traverse grinding process Ann CIRP 2001; 5u: 213-216 36 Burochkm JP Shlifoval’nyjj instrument Stanly i Instrum ent 1992; 4: 2930 (in Russian) 37 Gusev VG Form irovanie poverkhnostejj vrashhenija v processe diskretnogo shlifovanija sbornymi abraziv-nymi krugami Vestnik Mashinostroenija 1993; 10: 20-27 (in Russian) 38 Kim J-D, Kang Y-H, Jin D-X, et al Development of discontinuous grinding wheel with multi-porous grooves Int J Mach Tool Manuf 1997; 37: 16111624 39 Kwak J-S and H a M -K Force modeling and machining characteristics o f the intermittent grinding wheels J Mech Sci Technol 2001; 15: 351-356 40 Smirnov VA Wear dynamics of discontinuous grinding wheels with elastically damping elements Russian Eng Res 2008; 28: 1132-1134 41 Nadolny K M icrodiscontinuities of the grinding wheel and their effects on its durability during internal cylindrical grinding Mach Sci Technol 2013; 17: 74-92 42 N adolny K and K aplonek W Confocal laser scanning microscopy for characterization of surface microdiscontinuities of vitrified bonded abrasive tools Int J Mech Eng Robot Res 2012; 1: 14-29 43 Plichta J and Bil T M ethod of grinding wheel dressing using single-grain dresser P atent 155182, Poland, 1992 44 Kitajima M, Unno K, Takehara H, et al Segmented grinding wheel and m anufacturing method therefor Patent application US 2010/0261420 A l, USA, 2010 45 Wu M, C a rm an LA and Aspensjo L High speed grinding wheel Patent 6047278, USA, 2000 46 K hudobin LV and Psigin JV Tekhnologicheskie vozmozhnosti sbornykh k o m binirovannykh shlifoval’nykh krugov STIN 1995; 9: 14-19 (in Russian)