Analysis of the grinding force components and surface roughness in grinding with the use of a glass-crystalline bonded grinding wheel

• Autorzy: Żółkoś Marcin

Identyfikatory

DOI

10.15199/160.2020.1.7

Warianty tytułu

PL

Analiza składowych siły szlifowania oraz chropowatości powierzchni podczas szlifowania z użyciem ściernicy ze spoiwem szklanokrystalicznym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article concerns an investigation of 100Cr6 steel surface peripheral grinding process with glass-crystalline bonded grinding wheels. More precisely the investigation of surface roughness parameters and grinding force components in relation to different dressing overlap ratio, feed rate and grinding depths values. Seven different values of dressing overlap ratio have been used to determine influence of dressing overlap ratio to grinding force and surface roughness. After determining the stable range of dressing overlap ratio, other tests were conducted with eleven different values of feed rate and two values of grinding depth to determine how they shape the grinding force components and surface roughness parameters. The machining has been performed using a CNC surface grinding machine, together with a surface grinding wheel and up grinding strategy. Additional NI equipment was used for grinding force data acquisition. The surface roughness was assessed using two parameters (Ra, Rz). The contact measurements of surface roughness were carried out using the MarSurf PS 10 profilometer. The dresser effective width was measured with the use of AM7515MZT Dino-Lite microscope to ensure consistent values of dressing overlap ratio throughout the entire experiment. Significant impact of the dressing overlap ratios, feed rate and grinding depths on the grinding force components F_n and F_t as well as the roughness parameters Ra and Rz were obtained.

PL

Artykuł dotyczy badań procesu szlifowania obwodowego stali 100Cr6 za pomocą ściernic o spoiwie szklanokrystalicznym. Dokładniej dotyczy badań parametrów chropowatości powierzchni i składowych sity szlifowania w odniesieniu do różnych wartości wskaźnika pokrycia przy obciąganiu, posuwu i głębokości szlifowania. Siedem różnych wartości wskaźnika pokrycia przy obciąganiu zostało wykorzystanych do określenia wpływu wskaźnika pokrycia na siłę szlifowania i chropowatość powierzchni. Po określeniu stabilnego zakresu wskaźnika pokrycia przy obciąganiu przeprowadzono kolejne badania z jedenastoma różnymi wartościami posuwu i dwiema wartościami głębokości szlifowania, aby określić ich wpływ na składowe sity szlifowania i parametry chropowatości powierzchni. Obróbka została wykonana przy użyciu szlifierki CNC do płaszczyzn wraz ze ściernicą obwodową i strategią szlifowania przeciwbieżnego. Dodatkowo do pomiarów sity szlifowania zostało wykorzystano oprzyrządowanie NI. Chropowatość powierzchni została oceniona za pomocą dwóch parametrów (Ra, Rz). Pomiary stykowe chropowatości powierzchni przeprowadzono przy użyciu profilometru MarSurf PS 10. Czynna szerokość obciągacza byle mierzona przy utyciu mikroskopu Dino-Lite AM7515MZT, aby zapewnić stale wartości wskaźnika pokrycia przy obciąganiu w trakcie wszystkich wykonywanych badań. W efekcie uzyskano istotny wpływ wskaźnika pokrycia przy obciąganiu, posuwu i głębokości szlifowania na składowe sity szlifowania F_n i F F_t oraz na parametry chropowatości Ra i Fz.

Słowa kluczowe

EN

grinding; grinding force components; surface roughness; dressing overlap ratio; glass-crystalline bond

PL

szlifowanie; składowe siły szlifowania; chropowatość powierzchni; wskaźnik pokrycia przy obciąganiu; spoiwo szklanokrystaliczne

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Warszawski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Technologia i Automatyzacja Montażu
• Rocznik: 2020
• Tom: nr 1
• Strony: 44--51
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., fot. kolor., wykr.

Twórcy

autor

Żółkoś Marcin

• Rzeszów University of Technology, The Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Poland

Bibliografia

• [1] Babiarz R., Żyłka Ł., Płodzień M. 2014. ''Concept design of the high-pressure cooling system for the grinding of air alloys''. Mechanik (87): 4-7.
• [2] Chainikova A.S., Orlova L.A., Popovich N.V., Grashchenkov D.V., Lebedeva Y.E., Solntsev S.S. 2015. ''Sr-anorthite glass ceramic with enhanced crack resistance, reinforced with silicon nitride particles''. Russ. J. Appl. Chem. (88): 18-26.
• [3] Habrat W., Żółkoś M., Świder J., Socha E. 2018. ''Forces modeling in a surface peripheral grinding process with the use of various design of experiment (DoE)''. Mechanik (91): 929-931.
• [4] Hecker R.L., Liang S.Y., Wu X.J., Xia P., Jin D.G.W. 2007. ''Grinding force and power modeling based on chip thickness analysis''. Int J Adv Manuf Technol (33): 449-459.
• [5] Herman D. 2006. ''New generation of CBN grinding wheels bonded with glass-ceramic''. Advances in Science and Technology (45): 1515-1519.
• [6] Herman D., Okupski T., Walkowiak W. 2011. ''Wear resistance glass-ceramics with a gahnite phase obtained in CaO-MgO-ZnO-Al2O3-B2O3-SiO2 system''. Journal of the European Ceramic Society (31): 485-492.
• [7] Herman D., Plichta J., Karpiñski T. 1997. ''Effect of glass-crystalline and amorphous binder application to abrasive tools made of microcrystalline alumina grains type SG''. Wear (209): 213-218.
• [8] Herman D., Pobol T., Walkowiak W. 2015. ''Wpływ właściwości termicznych i mechanicznych spoiw szklanokrysta-licznych na mechanizm zużycia ściernic z pcBN''. Mechanik (88): 126-131.
• [9] Höland W., Beall G.H. 2012. ''Glass-ceramic technology''. John Wiley & Sons, Inc.
• [10] Iordanova R.S., Milanova M.K., Aleksandrov L.I., Khanna A., Georgiev N. 2016. ''Optical characterization of glass and glass- crystalline materials in the B2O3-Bi2O3-La2O3 system doped with Eu3+ ions''. Bulg. Chem. Commun. (48): 11-16.
• [11] Karamanov A., Kamusheva A., Karashanova D., Ranguelov B., Avdeev G. 2018. ''Structure of glass- -ceramic from Fe-Ni wastes''. Materials Letters (223): 86-89.
• [12] Kieraś S., Nadolny K., Wójcik R. 2015. ''State in the art of cooling and lubrication of the machining zone in grinding processes''. Mechanik (88): 204-211.
• [13] Marinescu I.D., Rowe W.B., Dimitrov B., Ohmori H. 2013.Abrasives and abrasive tools. In Tribology of Abrasive Machining Processes (Second Edition), 243-311.William Andrew Publishing.
• [14] Moreno M.B.P., Murillo-Gómez F., De Goes M. 2018. ''Effect of different ceramic-primers and silanization-protocols on glass-ceramic bond strength''. Dental Materials (34): e80-e81.
• [15] Nadolny K. 2014. ''State of the art in production, properties and applications of the microcrystalline sintered corundum abrasive grains''. Int J Adv Manuf Technol (74): 1445-1457.
• [16] Nadolny K. 2016. ''Shaping the cutting ability of grinding wheels with zone-diversified structure''. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture (230): 254-266.
• [17] Nadolny K., Habrat W. 2017. ''Potential for improving efficiency of the internal cylindrical grinding process by modification of the grinding wheel structure - Part I: Grinding wheels made of conventional abrasive grains:''. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering (231): 621-632. TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAŻU nr 1/2020 51
• [18] Nadolny K., Habrat W. 2017. ''Potential for improving efficiency of the internal cylindrical grinding process by modification of the grinding wheel structure - Part II: Grinding wheels made of superabrasive grains:''. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering (231): 813-823.
• [19] Nadolny K., Herman D. 2015. ''Effect of vitrified bond microstructure and volume fraction in the grinding wheel on traverse internal cylindrical grinding of Inconel® alloy 600''. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology (81): 905-915.
• [20] Nadolny K., Kapłonek W. 2015. ''Identification of the tribological processes on the grinding wheel surface during the internal cylindrical grinding of 100Cr6 steel, based on SEM-EDS analysis''. International Journal of Surface Science and Engineering (9): 298-313.
• [21] Nadolny K., Kapłonek W., Ungureanu N. 2017. ''Effect of macro-geometry of the grinding wheel active surface on traverse internal cylindrical grinding process''. Journal of Mechanical and Energy Engineering (1): 15-22.
• [22] Oczoś K.E., Habrat W. 2010. ''Doskonalenie procesów obróbki ściernej. Cz. I. Quo vadis szlifowanie?''. Mechanik (83): 449-452.
• [23] Oczoś K.E., Habrat W. 2010. ''Doskonalenie procesów obróbki ściernej. Cz. II. Wysokoefektywne ściernice i procesy szlifowania.''. Mechanik (83): 517-529.
• [24] Shi J., He F., Xie J., Liu X., Yang H. 2019. ''Effect of heat treatments on the Li2O-Al2O3-SiO2-B2O3-BaO glass-ceramic bond and the glass-ceramic bond cBN grinding tools''. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials (78): 201-209.
• [25] Tang J., Du J., Chen Y. 2009. ''Modeling and experimental study of grinding forces in surface grinding''. Journal of Materials Processing Technology (209): 2847-2854.
• [26] Toenshoff H.K., Denkena B. 2013. ''Basics of Cutting and Abrasive Processes''. Springer.
• [27] Żółkoś M., Habrat W., Świder J., Socha E. 2018. ''Analysis of influence of the mono-crystalline corundum grinding wheel wear on grinding forces and roughness parameters in peripheral surface grinding of 100Cr6 steel''. Mechanik (91): 702-704.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).