研削ホイールの摩耗は、エンジニアリング部品や工具の製造工程における研削加工の重要な測定要素です。研削加工には、材料を除去し、ワークピースの表面を所望の仕上げに修正する工程が含まれますが、これは従来の機械加工工程では達成できない可能性があります。 [1]研削工程自体は、多点切削工具を用いる機械加工作業と比較されてきました。ホイール全体の形状を構成する砥粒は、独立した小さな切削工具として機能します。研削ホイールの摩耗の品質、特性、および速度は、ワークピースの材料特性、ワークピースの温度上昇、および研削ホイール自体の摩耗速度の寄与によって影響を受ける可能性があります。適度な摩耗速度は、より一貫した材料サイズを可能にします。ワークピースからの材料除去効率を低下させる可能性のある高いホイール摩耗速度よりも、安定した研削力を維持することが望ましいです。[2]
ホイールの摩耗のメカニズム
砥石摩耗の一般的な要因は砥粒の破砕であり、これは利点にもなり得ます。砥石表面の個々の砥粒の一部が破壊され、残りの砥粒は砥石に結合したままになります。破砕された砥粒には新たに露出した鋭いエッジが残り、これが研削砥石や切削工具全般に自己発刃特性をもたらします。一般的に望ましくない摩耗、つまり進行性摩耗[3]は、砥粒の鈍化を招き、砥石に平坦部や丸みを帯びたエッジが生じ、砥石の切削能力を低下させる可能性があります。平坦部はまた、表面接触の増加によって過剰な発熱を引き起こし、結果として結合破壊、つまり砥粒間の接着結合の脆性破壊を引き起こします。これらの摩耗した砥粒を接着結合から除去することで、砥石の切削能力は再び回復します[4] 。また、研削砥石は、破砕性の値が高いほど、砥粒の破砕能力が高まるという特徴も持ちます。 研削砥石の用途に応じて、異なる結合材が使用されます。接着剤はホイールグレードと呼ばれる個々の強度によって分類されます。[5]
研削力
研削砥石の寿命と切削能力は、使用中に発生する研削力の影響を受ける可能性があります。実験的調査により、切削速度、砥石形状、切削片形状、そして研削力、すなわち、ワークとの接触時に生じる垂直力成分（F n）、接線力成分（F t）、およびそれらの比との間に直接的な関係があることが明らかになっています。 [3]
ステージI：ワークピースが研削ゾーンに入ると、初期の接触力は不安定になり、短時間で急激に上昇し、小さな摩耗スポットが形成されます。この不安定な上昇力の瞬間における砥石の全体的な性能は、使用前に適切なドレッシング条件を設定することで最小限に抑えることができ、通常は短時間で抑制されるべき高いピーク力と定常状態の力に影響を与えるのに役立ちます。
ステージ II: 定常摩耗段階では、反力は一定で、ワークピースとホイールの両方における熱発生の流れは平衡状態を維持します。この段階で測定可能なデータは、ドレッサーアプリケーションの作業時間または工具寿命 ( T d ) の関数として、摩耗の線形速度として現れます。[6]工具寿命は、使用前のドレッシング中に研削ホイールに与えられた初期形状を維持する能力に対応します。定常状態では、ワークピースは研削ゾーンと完全に接触しているため、ワークピースとホイールにおける熱発生の流れは平衡状態を維持します。この段階では通常、結合破壊と一致する温度は発生しませんが、結合強度の材料特性によって、ホイールグリットが破壊前に耐えられる最大印加力が決まります。[3]
ステージIII：ワークピースの摩耗速度が悪化し、反力の変化率も低下する。工具寿命の終焉は、初期のドレッシング条件がもはや有効でなくなったことを意味する。この段階で発生する力の変化率は最小限であり、ワークピースの摩耗は指数関数的な傾向を示す。[7]
切断温度の影響
研削砥石の寿命とワークピースの最終表面特性は、動作時の切削温度に直接影響されます。研削中に発生する熱は研削砥石とワークピースに浸透し、熱膨張による寸法誤差を引き起こす可能性があります[4]。
高い切削温度によるいくつかの悪影響は次のとおりです。
研削液の添加により切削温度を効果的に制御し、砥石とワークピースへの熱による表面影響を低減することができる。[4]
熱流束密度が高いと、研削砥石が溶融し、摩耗が増加する可能性があります。研削砥石とワークピースを貫通する熱流束（Φ）は、主に切削速度（v s）と切削力（F c）に依存します。研削砥石の温度は、発生する熱流束密度（φ = dΦ/dA）と関連しています（これは送り速度にも正比例します）。[8]熱流束のおおよその値は、次のように計算できます：Φ = F c • v s
研削ホイールの種類
研削砥石は、使用時に求められる研磨品質に応じて、様々な材料で作られます。研削に使用される研磨材（天然または合成）には、いくつかの一般的な研削砥石の形状があります。[9]
- 真っ直ぐ
- シリンダー
- ストレートカップ
- 多様な素材
研磨粒子
研削加工には、加工対象物よりも硬い材料特性を持つ研磨材が必要です。一般的な研削盤では、回転面を加工対象物に接触させます。研削盤のホイール部品自体は、一般的に、ある程度の多孔性を含む結合構造によって結合された研磨粒子で構成されています。[9]
車輪速度
研削砥石は通常、高速回転で動作します。[4] 砥石回転速度は、砥石の研削性、部品の形状、ワークピースの材質など、いくつかの要因に依存します。これらの特性は、表面仕上げ、表面品質、砥石摩耗といった重要なパラメータに影響を与えます。[1] 同様に、研削砥石回転速度は、必要な研磨工程と望ましい仕上げ工程によって異なります。
ドレッシング
摩耗した研削砥石は、ドレッシングを行うことで研削特性を回復できます。ドレッシングを行うと、グレージングされた砥石や目詰まりした砥石に新しい砥粒が生成されます。グレージングされた砥石は、激しい摩耗によって砥粒が鈍くなった結果です。目詰まりした砥石は、軟質材料の研削、不適切な砥石選定、加工パラメータなどにより、砥石の砥粒に切りくずが詰まった結果です。ドレッシングは、研削砥石の研磨に加えて、真円度がずれた砥石を真円度に調整したり、ワークピースに特定の形状を付与するために砥石のプロファイルを整えたりするためにも使用できます。
参照
参考文献
- ^ ab Schmid, Serope Kalpakjian, Steven (2007).エンジニアリング材料の製造プロセス（第5版）. ハーロウ: Prentice Hall. 第9章. ISBN 978-0132272711。
{{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^ Rowe, W. Brian (2009). 『現代研削技術の原理（第1版）』ノーウィッチ、ニューヨーク州：ウィリアム・アンドリュー、ISBN 2018年8月15日。
- ^ abc マーク・J・ジャクソン、J・パウロ・ダヴィム編（2011年）『研磨材を用いた機械加工』（第1版）ニューヨーク：シュプリンガー、pp. 47– 51. ISBN 978-1441973016。
- ^ abcd Marinov, Valery (2012). Manufacturing Process Design (第2版). Kendall Hunt Pub Co. ISBN 1465202560。
- ^ Groover, Mikell P. (2010). 『現代製造業の基礎：材料、プロセス、システム』（PDF）（第4版）. ホーボーケン、ニュージャージー州: J. Wiley & Sons. p. 613. ISBN 978-0470467008. 2016年2月17日閲覧。
- ^ al.], Ioan D. Marinescu ... [et (2012).研磨加工プロセスのトライボロジー（第2版）. ノーウィッチ、ニューヨーク州：ウィリアム・アンドリュー. pp. 356– 359. ISBN 978-1437734676。
- ^ Ioan D. Marinescu; et al. (2012).研磨加工プロセスのトライボロジー（第2版）. ノーウィッチ、ニューヨーク州: William Andrew. pp. 356– 359. ISBN 978-1437734676。
- ^ Kaczmarek, Jozef (2008). 「研磨切削が研削砥石の温度とその相対効率に及ぼす影響」.土木機械工学アーカイブ.
- ^ ab 現代製造業の基礎：材料、プロセス、システム（PDF） . Wiley & Sons Canada, Limited, John. 2012. pp. 604– 624. ISBN 978-1118393673. 2016年2月13日閲覧。
