High-accuracy surface topography measurements of abrasive tools using a 3D optical profiling system

• Autorzy: Kapłonek W. , Nadolny K. , Tomkowski R. , Valicek J.

Warianty tytułu

PL

Precyzyjne pomiary topografii powierzchni narzędzi ściernych z wykorzystaniem optycznego systemu profilometrycznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents and discusses the proposed use of the Talysurf CLI 2000 system for performing high-accuracy measurements of the surface topography of abrasive tools. Specifically, the paper presents a brief description of the Talysurf CLI 2000 system (Fig. 1), as well as one of its modes of use, involving the chromatic aberration phenomenon. The selected results of the analysis of the measurement data obtained for the surface of a small-sized flat grinding wheel 1-20×20×10 SG 80 M 8 V (Fig. 2) and relevant visualizations pertaining to this analysis are given in the paper as well. All analyses of the measurement data were carried out using the TalyMap Silver software (Figs. 3-4). The obtained experiment results confirmed a high degree of usefulness of Talysurf CLI 2000 and the dedicated software (TalyMap Silver) for high-accuracy measurements of abrasive tools (grinding wheels). Therefore, the use of optical analysis methods may be an interesting alternative to the methods currently utilized in the assessment of abrasive tools.

PL

We współczesnym przemyśle wytwórczym dąży się do uzyskania bardzo wysokiej jakości wykończenia powierzchni. Na uzyskanie zakładanej jakości ma wypływ szereg czynników związanych m.in. ze stanem makro- i mikrogeometrii powierzchni narzędzia ściernego. Ocena i odpowiednia analiza stanu powierzchni ściernic ma więc w tym kontekście znaczenie podstawowe. Może być ona prowadzona za pomocą różnego rodzaju systemów pomiarowych, wykorzystujących wybrane metody stykowe oraz metody optyczne. W odniesieniu do ściernic precyzyjne pomiary stykowe i ich analiza mogą okazać się niewystarczające lub trudne do przeprowadzenia. W takim przypadku muszą być one zastąpione lub uzupełnione pomiarami optycznymi. Stwarza to pewne komplikacje wynikające m.in. z każdorazowej kalibracji urządzeń, wprowadzania innych parametrówpomiaru dla każdej z metod, oddzielnej analizy uzyskanych danych za pomocą różnych typów oprogramowania komputerowego. Wymienione działania znacząco wpływają na czas, dokładność i koszt przeprowadzenia pomiarów. Jedną z propozycji rozwiązania ww. problemów może być zastosowanie nowej klasy zintegrowanych systemów pomiarowych, oferujących możliwość oceny badanego przedmiotu za pomocą różnych technik pomiarowych dostępnych na jednej platformie sprzętowej. W pracy zaproponowano wykorzystanie optycznego systemu profilometrycznego Talysurf CLI 2000 firmy Taylor-Hobson Ltd. do precyzy-jnych pomiarów topografii powierzchni narzędzi ściernych. Dokonano krótkiej charakterystyki urządzenia oraz opisano jeden z trybów pomiarów wykorzystujący zjawisko abberacji chromatycznej. W części eksperymentalnej zaprezentowano wybrane wyniki analiz i wizualizacji danych pomiarowych uzyskanych dla powierzchni małogabarytowej ściernicy płaskiej o oznaczeniu technicznym 1-20×20×10 SG 80 M 8 V. Analizy przeprowadzono w oprogramowaniu TalyMap Silver. Uzyskane wyniki potwierdziły dużą użyteczność zastosowanego systemu Talysurf CLI 2000 oraz szerokie możliwości dedykowanego oprogramowania TalyMap Silver, co może stanowić ciekawą alternatywę dla wykorzystywanych już metod oceny stanu narzędzi ściernych (ściernic).

Słowa kluczowe

EN

3D optical profiling system; high-accuracy measurements; surface topography; abrasive tools; grinding wheel

PL

optyczny system profilometryczny; precyzyjne pomiary; topografia powierzchni; narzędzia ścierne; ściernica

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 58, nr 5
• Strony: 443--447
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kapłonek W.

autor

Nadolny K.

autor

Tomkowski R.

autor

Valicek J.

• Koszalin University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Production Engineering, Racławicka 15-17, 75-620 Koszalin,

Bibliografia

• [1] Jackson M. J., et al.: High-Speed Grinding with CBN Grinding Wheels - Applications and Future Technology. Journal of Materials Processing Technology, Vol. 110, No. 1, 2001, pp. 78-88.
• [2] Luetjens P., Mushardt H.: Grinding Out Hardened Parts. American Mechanist, Vol. 148, No. 3, 2004, pp. 52-59.
• [3] Richter A.: Peel Out. Cutting Tool Engineering, Vol. 56, No. 9, 2004.
• [4] Tönshoff, H. K., et al.: Grinding Process Achievements and Consequences on Machine Tools Challenges and Opportunities. Annals of the CIRP, Vol. 47, No. 2, 1998, pp. 651-668.
• [5] Su Y. T., Hung T. C., Weng C. C.: Ultra-Precision Machining by the Cylindrical Polishing Process. International Journal of Machine Tools and Manufacture Vol. 43, No. 12, 2003, pp. 1197-1207.
• [6] Davidson D. A.: Microfinishing and Surface Textures. Metal Finishing, Vol. 100, No. 7, 2002, 10-12.
• [7] Davim J. P. (Ed.): Surface Integrity in Machining. Springer-Verlag, London, 2009.
• [8] Butler D. L. et al.: The Characterisation of Grinding Wheels using 3D Surface Measurement Techniques. Journal of Materials Processing Technology, Vol. 127, No. 2, 2002, pp. 34-237.
• [9] Xie J., et al.: 3D Laser Investigation on Micron-Scale Grain Protrusion Topography of Truncated Diamond Grinding Wheel for Precision Grinding Performance. International Journal of Machine Tools & Manufacture Vol. 51, No. 5, 2011, pp. 411-419.
• [10] Furutani K., et al.: In-Process Measurement of Topography Change of Grinding Wheel by Using Hydrodynamic Pressure. International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 42, No. 13, 2002, pp. 1447-1453.
• [11] Blunt L., Ebdon S.: The Application of Three-Dimensional Surface Measurement Technique to Characterising Grinding Wheel Topography. Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 36, No. 11, 1996, pp. 1207-1226.
• [12] Yan, L., et al.: Three-Dimension Surface Characterization of Grinding Wheel using White Light Interferometer. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 55, No. 1-4, 2011, pp. 133-141.
• [13] Valicek J., et al.: Surface and Topographical Parameters Investigation at Abrasive Waterjet Machining by Means of Optical Measurement. International Journal of Machining and Machinability of Materials, Vol. 5, No. 2-3, 2009, pp. 268-277.
• [14] Kapłonek W., Łukianowicz Cz.: Laser Scatterometry and Image Analysis Used for the Assessment of Surface Roughness of Microfinished Cylindrical Elements Made of Plastics. Measurement Automation and Monitoring, Vol. 56, No. 4/2010, pp. 330-333.
• [15] Kapłonek W., et al.: Confocal Laser Scanning Microscopy used for Assessment of Stereometric Features of Engineering Surfaces. Measurement Automation and Monitoring, Vol. 57, No. 11/2011, pp. 1409-1413 (in Polish).
• [16] Whitehouse D. J.: Stylus Damage Prevention Index. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, Vol. 214, No. 7, 2000, pp. 975-980.
• [17] Nadolny K., et al.: Laser Measurements of Surface Topography of Abrasive Tools using Measurement System CLI 2000. Przegląd Elektrotechniczny (Electrical Review), R. 87, No. 9a, 2011 pp. 24-27, (in Polish).
• [18] Taylor Hobson Ltd.: Talysurf CLI 2000 - Surface Topography System. Product bulletin, 2004.
• [19] Taylor Hobson Ltd.: Non-Contact Range Grows, Precision News, 2004.
• [20] Guo D. M., et al.: Novel Measurement Technique on 3D Surface Topography of Polishing Pad. Advanced Materials Research, Vol. 53-54, 2008, 265-272.
• [21] Barletta M.: Combined use of Scratch Tests and CLA Profilometry to Characterize Polyester Powder Coatings. Surface & Coatings Technology, Vol. 203, 2009, pp. 1863-1878.
• [22] Williams O., et al.: Epoxy Adhesion Strength to Ceramic Surfaces in Commercial Optoelectronic Assemblies. Proceeding of 58th ECTC, 2008, pp. 1673-1678.
• [23] Bhamra G. S., Fleming G. J. P.: Influence of Halogen Irradiance on Short- and Long-Term Wear Resistance of Resin-Based Composite Materials. Dental Materials, Vol. 5, 2009, pp. 214-20.
• [24] Whitehouse D. J.: Surfaces and Their Measurement. Hermes Penton Ltd., 2002.
• [25] Fisher A., Bobzin K. (Eds.): Friction, Wear and Wear Protection. Wiley-VCH, Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2009.
• [26] EN ISO 25178-2: Geometrical Product Specification (GPS) - Surface Texture - Areal. Part 2: Terms, Definitions and Surface Texture Parameters. International Organization of Standardization, Geneva, Switzerland, 2007.
• [27] EN ISO 13565-2: Geometrical Product Specifications (GPS) - Surface Texture: Profile Method; Surfaces Having Stratified Functional Properties - Part 2: Height Characterization using the Linear Material Ratio Curve. International Organization of Standardization, Geneva, Switzerland, 1996.