Het slijpprincipe en het slijtagemechanisme van slijpstenen op snijgereedschappen

Het slijpprincipe en het slijtagemechanisme van slijpstenen op snijgereedschappen.

 

1. Principes van het maalproces

Slijpen is ook een vorm van snijproces, en de slijpschijf kan worden beschouwd als een frees met talloze kleine snijranden wanneer deze wordt gebruikt voor bewerkingsgereedschappen. Tijdens het slijpproces wordt het gereedschapsoppervlak onderworpen aan wrijving en krassen door de slijpschijf, en de uitstekende en relatief scherpe schuurkorrels op het schijfoppervlak snijden in het materiaal en vormen spanen. Het slijpproces is in essentie een combinatie van snijden, krabben en glijden. De chips zijn klein van formaat en variëren in vorm, inclusief lint-achtige chips, gesegmenteerde chips en wat gesmolten en verbrande chipas, evenals metaalstof.

 

Het slijpen is verdeeld in drie fasen: de initiële maalfase, de stabiele fase en de afwerkingsfase. In de eerste slijpfase is de werkelijke slijpdiepte kleiner dan de radiale voeding. Dit komt door de elastische vervorming van de werktuigmachine, het werkstuk en het opspansysteem tijdens de eerste slijpfase. Wanneer de elastische vervorming van het systeem een ​​bepaald niveau bereikt, komt het in de stabiele fase terecht. Bij voortgezette voeding is de werkelijke slijpdiepte in wezen gelijk aan de radiale voeding. In de afwerkingsfase, wanneer de elastische vervorming van het processysteem geleidelijk wordt geëlimineerd, wordt de werkelijke slijpdiepte groter dan nul.

Slijpen met een slijpschijf heeft de volgende kenmerken: hoge precisie en lage oppervlakteruwheid. De slijpschijf heeft een zelfslijpende functie-, waardoor de slijpkorrels het werkstuk met relatief scherpe randen kunnen snijden. De radiale krachtcomponent is groot. Net als bij draaien kan de snijkracht tijdens het slijpen worden opgesplitst in drie onderling loodrechte componenten, maar de radiale krachtcomponent is groter. De maaltemperatuur is hoog. Omdat het slijpen met een slijpschijf een negatieve spaanhoek en een zeer hoge snijsnelheid met zich meebrengt, is de slijptemperatuur hoog. De slijpschijf heeft een zelfslijpend effect-, waardoor de slijpkorrels het werkstuk continu met relatief scherpe randen kunnen snijden. De slijpbeweging bestaat uit de hoofdbeweging, de radiale voedingssnelheid en de axiale voedingssnelheid. De hoofdbeweging is de roterende beweging van de slijpschijf; de lineaire snelheid van de buitenomtrek van de slijpschijf is de hoofdbewegingssnelheid; de radiale voedingssnelheid heeft betrekking op de afstand die het werkstuk radiaal beweegt ten opzichte van de slijpschijf tijdens elke dubbele (enkele) slag van de werktafel; en de axiale voedingssnelheid heeft betrekking op de afstand die het werkstuk axiaal beweegt ten opzichte van de slijpschijf tijdens elke omwenteling of elke slag van de werktafel.

 

2. Slijtagepatronen en oorzaken van slijpschijven

Tijdens het slijpproces van snijgereedschappen zal de slijpschijf verschillende mate van slijtage ervaren als gevolg van verschillende factoren, waaronder fysieke, chemische en mechanische effecten, wat leidt tot een afname van het slijpvermogen en de nauwkeurigheid van de spiraalvormige groef beïnvloedt. Als een ernstig versleten slijpschijf niet wordt vervangen en blijft worden gebruikt, zal dit trillingen, lawaai en andere verschijnselen veroorzaken. Uitgebreid onderzoek naar slijpschijfslijtage heeft aangetoond dat de belangrijkste vormen van slijtage abrasieve slijtage, breukslijtage en verstopping/adhesie zijn.

 

2.1 Schurende slijtage

Tijdens het slijpproces ondervindt elke schuurkorrel slijtage, waarbij verschillende mate van slijtagefacetten optreden, zoals weergegeven in het C-C-vlak in de onderstaande afbeelding. Naarmate het aantal afgestompte slijpkorrels toeneemt, vertoont de slijpschijf stompe eigenschappen, zoals een aanzienlijke toename van de slijpkracht, verbranding van het werkstukoppervlak en klapperen tijdens het bewerkingsproces, wat leidt tot een ernstige achteruitgang in de verwerkingskwaliteit van de bewerkte onderdelen.

2.2 Breuk en slijtage

De breuk en slijtage van slijpstenen kunnen in twee typen worden verdeeld: slijpkorrelbreuk en slijpkorrelafscheiding. Schuurkorrelbreuk verwijst naar het fenomeen waarbij, wanneer de spanning die op de slijpkorrel inwerkt zijn eigen sterkte overschrijdt, een deel van de slijpkorrel afbreekt in de vorm van kleine fragmenten. Het afstoten van slijpkorrels verwijst naar het breken van het bindmiddel tussen de slijpkorrels, waardoor de slijpkorrels loskomen van de slijpschijf. Hierdoor ontstaan ​​holtes waar de losgemaakte korrels zich bevonden. Het loskomen van gebroken slijpkorrels van de slijpschijf leidt tot tangentiële slijtage van het werkstuk, waardoor het onmogelijk wordt om de maatnauwkeurigheid van het onderdeel te garanderen. De vorming van nieuwe snijranden uit stompe slijpkorrels, onder invloed van breuk en afstoten van de slijpkorrels, kan echter worden gedefinieerd als het "zelf- slijpende" effect van de slijpschijf.

 

2.3 Verstopping en hechting

Tijdens het slijpproces blijft het verwijderde werkstukmateriaal door de verhoogde temperatuur en druk aan de slijpkorrels plakken terwijl deze door de slijpzone gaan. Of het gehechte materiaal al dan niet in contact komt met het werkstuk, is een belangrijke oorzaak van breuk en verlies van schuurkorrels. Het slijpvermogen is ook afhankelijk van het verkleefde materiaal. Het aangehechte materiaal kan ook de openingen tussen de schuurkorrels verstoppen. Ernstige verstoppingen kunnen ook leiden tot het breken van de slijpkorrels en zelfs tot het afstoten ervan, waardoor het slijpvermogen van de slijpschijf aanzienlijk wordt verminderd.

 

Om de aard van slijpschijfslijtage te onderzoeken, hebben talrijke wetenschappers de oorzaken van slijpschijfslijtage bestudeerd.

 

Momenteel worden de oorzaken van slijtage van slijpschijven ingedeeld in de volgende typen:

• Schurende slijtage: Wrijving wordt gegenereerd door de relatieve beweging tussen de slijpkorrels en het werkstuk, wat leidt tot mechanische slijtage van de slijpkorrels. Deze slijtage ontstaat geleidelijk naarmate het slijpen vordert. Als bij het slijpen de structuur van het werkstuk ongelijk is en harde punten met een hogere hardheid bevat, zal de relatieve glijdende wrijving tussen de slijpkorrels en de harde punten de mechanische slijtage van de slijpkorrels verergeren. Plastic slijtage: Wanneer de maaltemperatuur een bepaald niveau bereikt, zullen de schuurkorrels vervormen als gevolg van plasticiteit. De thermische hardheid van het werkstukmateriaal heeft rechtstreeks invloed op de plastische slijtage van de slijpschijf. Terwijl de schuurkorrels door de maalzone gaan, stijgt hun temperatuur. Wanneer het smeltpunt van het werkstukmateriaal wordt bereikt en de thermische hardheid op het afschuifvlak groter is dan de thermische hardheid in het contactgebied van de slijpkorrel, zullen de slijpkorrels overeenkomstige plastische vervorming in het contactgebied ondergaan, wat leidt tot schurende slijtage.
• Oxidatieve slijtage: Bepaalde gassen in de lucht kunnen het malen stimuleren. Wanneer het slijpproces in een vacuüm wordt uitgevoerd, verloopt het slijpen van staal met laag-aluminiumoxidegehalte niet zo soepel als in de lucht. Uit analyse blijkt dat de rotatie van de slijpschijf de luchtstroom aandrijft, waardoor de temperatuur in de maalzone daalt. Bij hoge temperaturen ondergaan het werkstuk en de spanen oxidatie, waardoor een oxidefilm op het oppervlak ontstaat, waardoor lijmslijtage op het werkstukoppervlak wordt voorkomen.
• Chemische slijtage:Tijdens het slijpen vertonen het oppervlak van de slijpschijf en het oppervlak van het werkstuk een complexe ruimtelijke verdeling. Een hogere slijpsnelheid leidt tot hogere slijptemperaturen, waardoor chemische reacties tussen het schuurmateriaal, het werkstukmateriaal en de slijpvloeistof ontstaan. De verschillende chemische elementen die door deze chemische reacties worden geproduceerd, kunnen verdere chemische reacties in meerdere- fasen ondergaan. De chemische reactie tussen het schuurmateriaal en het werkstukmateriaal is een belangrijke factor bij de chemische slijtage van de slijpschijf.
• Verspreidingsslijtage:Wanneer de slijpschijf het werkstuk slijpt, diffunderen de elementen op het oppervlak van de slijpschijf en het werkstuk bij hoge temperaturen, waardoor de oppervlaktelaag van de slijpkorrels verzwakt wordt en slijtage ontstaat. Twee nauw contact makende metalen materialen zullen, onder hoge temperatuur en druk, na een bepaalde slijptijd diffusie ondergaan in het contactgebied, wat leidt tot slijtage van de slijpschijf.
• Slijtage door thermische spanningsbreuk:Tijdens het slijpen van het werkstuk bereiken de slijpkorrels onmiddellijk een hoge temperatuur en koelen vervolgens snel af onder invloed van de slijpvloeistof. Bij herhaalde intermitterende koeling en verwarming neemt de thermische spanning in de schuurkorrels toe, wat leidt tot scheuren en breuken op het oppervlak van de schuurkorrels. Thermische spanning houdt voornamelijk verband met thermische geleidbaarheid, thermische uitzettingscoëfficiënt en slijpvloeistof. Thermische geleidbaarheid is omgekeerd evenredig met thermische spanning, terwijl de thermische uitzettingscoëfficiënt direct evenredig is met thermische spanning. Hoe beter de prestatie van de slijpvloeistof, hoe lager de oppervlaktetemperatuur van het werkstuk en hoe groter de thermische spanning.