Spis treści Wykaz symboli i akronimów... 11 WPROWADZENIE... 17 1. ANALIZA STANU WIEDZY I TECHNIKI Z ZAKRESU CHŁODZENIA I SMAROWANIA STREFY SZLIFOWANIA... 23 1.1. Ciecze, gazy i ciała stałe o działaniu chłodzącym, smarującym i antyadhezyjnym... 23 1.1.1. Ciecze chłodząco-smarujące... 23 1.1.1.1. Ciecze chłodząco-smarujące niemieszalne z wodą... 23 1.1.1.2. Wodne ciecze chłodząco-smarujące... 24 1.1.1.3. Dodatki używane w cieczach chłodząco-smarujących... 25 1.1.1.4. Wpływ rodzaju cieczy chłodząco-smarującej na proces szlifowania... 26 1.1.2. Gazy chłodzące... 29 1.1.2.1. Ciekły azot... 29 1.1.2.2. Ciekły dwutlenek węgla... 30 1.1.2.3. Powietrze... 30 1.1.3. Substancje antyadhezyjne i smarne w stanie stałym... 31 1.1.3.1. Grafit... 32 1.1.3.2. Siarka... 32 1.1.3.3. Nanocząsteczki ciał stałych... 32 1.2. Metody doprowadzenia środków chłodzących, smarnych i antyadhezyjnych do strefy szlifowania... 33 1.2.1. Metody doprowadzenia cieczy chłodząco-smarujących... 33 1.2.1.1. Metoda zalewowa... 35 1.2.1.2. Strumieniowo-ciśnieniowe doprowadzenie cieczy chłodząco-smarującej... 39 1.2.1.3. Odśrodkowe doprowadzenie cieczy chłodząco-smarującej przez ściernicę... 42 1.2.2. Metody doprowadzenia gazów chłodzących... 50 1.2.2.1. Chłodzenie kriogeniczne... 50 1.2.2.2. Chłodzenie z użyciem dysz CAG... 52 1.2.3. Metody doprowadzenia substancji antyadhezyjnych i smarnych w stanie stałym... 56 1.2.3.1. Doprowadzenie substancji smarujących i antyadhezyjnych w stanie stałym do strefy szlifowania... 57
6 Innowacyjne metody chłodzenia i smarowania w procesach szlifowania... 1.2.3.2. Impregnacja narzędzi ściernych... 57 1.2.4. Metody hybrydowe polegające na doprowadzaniu jednocześnie kilku mediów chłodząco-smarujących... 58 1.2.4.1. Smarowanie z minimalnym wydatkiem płynu chłodząco-smarującego metodą MQL... 59 1.2.4.2. Chłodzenie z minimalnym wydatkiem płynu chłodząco-smarującego metodą MQC... 64 1.2.4.3. Metoda minimalnego wydatku płynu chłodząco-smarującego o obniżonej temperaturze MQCL... 65 1.2.4.4. Smarowanie z minimalnym wydatkiem płynu chłodząco-smarującego podawanego poprzez schłodzone sprężone powietrze metodą CAMQL... 66 1.2.4.5. Smarowanie z minimalnym wydatkiem płynu chłodząco-smarującego wraz z jednoczesnym podawaniem schłodzonego sprężonego powietrza metodą CAOM... 68 1.2.4.6. Doprowadzenie sproszkowanych substancji smarujących i antyadhezyjnych w stanie stałym do strefy szlifowania... 72 1.3. Szlifowanie bez użycia płynów chłodząco-smarujących... 78 1.4. Podsumowanie i wnioski... 81 2. PROBLEMY CHŁODZENIA I SMAROWANIA W PROCESACH SZLIFOWANIA WALCOWYCH POWIERZCHNI WEWNĘTRZNYCH... 85 2.1. Charakterystyka procesów szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych... 85 2.2. Najistotniejsze ograniczenia w skutecznym doprowadzeniu substancji o działaniu chłodzącym, smarującym i antyadhezyjnym do strefy szlifowania w procesie szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych... 87 2.3. Możliwości zwiększenia efektywności metod chłodzenia i smarowania strefy obróbki w procesach szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych... 90 3. ODŚRODKOWE DOPROWADZENIE PŁYNU CHŁODZĄCO-SMARUJĄCEGO DO STREFY SZLIFOWANIA Z ZASTOSOWANIEM ŚCIERNIC SKŁADANYCH... 93 3.1. Charakterystyka innowacyjnego systemu odśrodkowego doprowadzenia płynu chłodząco-smarującego do strefy szlifowania... 94
Spis treści 7 3.2. Badania symulacyjne parametrów wypływu płynu chłodząco-smarującego z trzpienia szlifierskiego... 96 3.2.1. Metodyka badań symulacyjnych... 96 3.2.2. Wyniki badań symulacyjnych i ich analiza... 97 3.3. Badania doświadczalne procesu szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych ściernicami składanymi z systemem odśrodkowego doprowadzenia płynu chłodząco-smarującego do strefy szlifowania... 100 3.3.1. Metodyka badań doświadczalnych... 100 3.3.2. Wyniki badań doświadczalnych i ich analiza... 104 3.4. Możliwości rozwoju systemu odśrodkowego doprowadzenia płynu chłodząco-smarującego do strefy szlifowania... 110 3.5. Podsumowanie i wnioski... 116 4. SMAROWANIE Z MINIMALNYM WYDATKIEM METODĄ MQL PODAWANE ODŚRODKOWO PRZEZ ŚCIERNICĘ... 117 4.1. Charakterystyka innowacyjnego systemu smarowania z minimalnym wydatkiem metodą MQL podawanego do strefy szlifowania przez ściernicę... 117 4.2. Badania doświadczalne procesu szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych ściernicami z systemem odśrodkowego podawania aerozolu powietrzno-olejowego do strefy szlifowania... 120 4.2.1. Metodyka badań doświadczalnych... 120 4.2.2. Wyniki badań doświadczalnych i ich analiza... 121 4.3. Podsumowanie i wnioski... 132 5. IMPREGNACJA ŚCIERNIC SUBSTANCJAMI SMARNYMI I ANTYADHEZYJNYMI... 133 5.1. Charakterystyka innowacyjnych metod impregnacji ściernic substancjami smarnymi i antyadhezyjnymi... 134 5.1.1. Metoda impregnacji ściernic ceramicznych siarką z częściowym odwirowaniem impregnatu... 134 5.1.2. Metoda impregnacji ściernic ceramicznych węglem amorficznym... 137 5.1.3. Metoda impregnacji ściernic ceramicznych impregnatami w formie proszków... 139
8 Innowacyjne metody chłodzenia i smarowania w procesach szlifowania... 5.1.4. Metoda impregnacji ściernic ceramicznych koloidalnym silikonem... 143 5.1.5. Metoda impregnacji ściernic ceramicznych impregnatem silikonowo-grafitowym w warunkach zmniejszonego ciśnienia... 145 5.2. Badania doświadczalne procesu szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych ściernicami impregnowanymi substancjami smarnymi i antyadhezyjnymi... 147 5.2.1. Badania procesu szlifowania ściernicami impregnowanymi siarką... 147 5.2.1.1. Metodyka badań doświadczalnych... 147 5.2.1.2. Wyniki badań doświadczalnych i ich analiza... 152 5.2.2. Badania procesu szlifowania ściernicami impregnowanymi alotropowymi odmianami węgla... 170 5.2.2.1. Metodyka badań doświadczalnych... 171 5.2.2.2. Wyniki badań doświadczalnych i ich analiza... 173 5.2.3. Badania procesu szlifowania ściernicami impregnowanymi silikonem... 197 5.2.3.1. Metodyka badań doświadczalnych... 197 5.2.3.2. Wyniki badań doświadczalnych i ich analiza... 198 5.2.4. Badania procesu szlifowania ściernicami impregnowanymi impregnatem silikonowo-grafitowym... 206 5.2.4.1. Metodyka badań doświadczalnych... 206 5.2.4.2. Wyniki badań doświadczalnych i ich analiza... 207 5.3. Podsumowanie i wnioski... 213 6. CHŁODZENIE Z MINIMALNYM WYDATKIEM METODĄ MQC CIECZAMI DOMIESZKOWANYMI SPROSZKOWANYMI SUBSTANCJAMI SMARNYMI I ANTYADHEZYJNYMI... 217 6.1. Charakterystyka metody chłodzenia strefy szlifowania z minimalnym wydatkiem MQC cieczami domieszkowanymi sproszkowanymi substancjami smarnymi i antyadhezyjnymi 217 6.2. Badania doświadczalne procesu szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych z zastosowaniem metody chłodzenia z minimalnym wydatkiem MQC cieczami domieszkowanymi sproszkowanymi substancjami smarnymi i antyadhezyjnymi 218 6.2.1. Metodyka badań doświadczalnych... 219 6.2.2. Wyniki badań doświadczalnych i ich analiza... 221
Spis treści 9 6.2.2.1. Ocena efektywności procesu szlifowania... 222 6.2.2.2. Analiza chropowatości powierzchni obrobionej... 225 6.2.2.3. Ocena stopnia zalepienia czynnej powierzchni ściernicy materiałem obrabianym... 228 6.2.2.4. Mikroanalizy EDS składu pierwiastków na czynnej powierzchni ściernicy po szlifowaniu... 241 6.3. Podsumowanie i wnioski... 252 7. HYBRYDOWA METODA CHŁODZENIA I SMAROWANIA STREFY SZLIFOWANIA INTEGRUJĄCA ODŚRODKOWE SMAROWANIE Z MINIMALNYM WYDATKIEM METODĄ MQL ORAZ CHŁODZENIE STRUMIENIEM SCHŁODZONEGO SPRĘŻONEGO POWIETRZA... 255 7.1. Charakterystyka hybrydowej metody chłodzenia i smarowania strefy szlifowania integrującej odśrodkowe smarowanie z minimalnym wydatkiem metodą MQL oraz chłodzenie strumieniem schłodzonego sprężonego powietrza... 255 7.2. Badania symulacyjne przepływu mediów chłodząco- -smarujących oraz wymiany ciepła w strefie szlifowania... 258 7.2.1. Metodyka badań symulacyjnych... 258 7.2.2. Wyniki badań symulacyjnych i ich analiza... 264 7.3. Badania doświadczalne procesu szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych z zastosowaniem hybrydowej metody chłodzenia i smarowania strefy obróbki integrującej odśrodkowe smarowanie z minimalnym wydatkiem metodą MQL oraz chłodzenie strumieniem schłodzonego sprężonego powietrza... 273 7.3.1. Metodyka badań doświadczalnych... 273 7.3.2. Wyniki badań doświadczalnych i ich analiza... 277 7.3.2.1. Ocena efektywności procesu szlifowania... 277 7.3.2.2. Ocena warunków termicznych procesu szlifowania na podstawie pomiarów metodą termowizji w podczerwieni. 279 7.3.2.3. Analiza chropowatości powierzchni obrobionej... 288 7.3.2.4. Ocena stanu naprężeń w warstwie wierzchniej przedmiotów obrobionych... 294 7.3.2.5. Ocena stanu czynnej powierzchni ściernicy po szlifowaniu... 298 7.4. Podsumowanie i wnioski... 309
10 Innowacyjne metody chłodzenia i smarowania w procesach szlifowania... 8. HYBRYDOWA METODA CHŁODZENIA I SMAROWANIA STREFY SZLIFOWANIA INTEGRUJĄCA IMPREGNACJĘ ŚCIERNICY I CHŁODZENIE STRUMIENIEM SCHŁODZONEGO SPRĘŻONEGO POWIETRZA... 311 8.1. Charakterystyka hybrydowej metody chłodzenia i smarowania strefy szlifowania integrującej impregnację ściernicy i chłodzenie strumieniem schłodzonego sprężonego powietrza... 311 8.2. Badania symulacyjne przepływu SSP oraz wymiany ciepła w strefie szlifowania... 313 8.2.1. Metodyka badań symulacyjnych... 314 8.2.2. Wyniki badań symulacyjnych i ich analiza... 318 8.3. Badania doświadczalne procesu szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych z zastosowaniem hybrydowej metody chłodzenia i smarowania strefy obróbki integrującej impregnację ściernicy i chłodzenie strumieniem schłodzonego sprężonego powietrza... 324 8.3.1. Metodyka badań doświadczalnych... 324 8.3.2. Wyniki badań doświadczalnych i ich analiza... 326 8.3.2.1. Ocena efektywności procesu szlifowania... 326 8.3.2.2. Ocena warunków termicznych procesu szlifowania na podstawie pomiarów metodą termowizji w podczerwieni. 328 8.3.2.3. Analiza chropowatości powierzchni obrobionej... 333 8.3.2.4. Ocena stanu czynnej powierzchni ściernicy po szlifowaniu... 337 8.4. Podsumowanie i wnioski... 342 PODSUMOWANIE... 345 Podziękowania... 351 Bibliografia... 354 Streszczenie... 376 Abstract... 377