KIERUNKI ROZWOJU JEDNOPRZEJŚCIOWEGO SZLIFOWANIA OTWORÓW

Podobne dokumenty
KONCEPCJA INTELIGENTNEGO SYSTEMU OBRÓBKI SKŁADANYMI NARZĘDZIAMI ŚCIERNYMI

BADANIE EFEKTYWNOŚCI SZLIFOWANIA ŚCIERNICAMI CBN O PODWYŻSZONEJ POROWATOŚCI Z MIKROZIARNAMI KORUNDU SFERYCZNEGO

KOMISJA BUDOWY MASZYN PAN ODDZIAŁ W POZNANIU Vol. 27 nr 2 Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 2007

Spis treści. Wykaz ważniejszych symboli i akronimów... 11

Klasyfikacja procesów szlifowania jednoprzejściowego

MODELOWANIE OBCIĄŻEŃ ZIAREN AKTYWNYCH I SIŁ W PROCESIE SZLIFOWANIA

WPŁYW MODYFIKACJI ŚCIERNICY NA JAKOŚĆ POWIERZCHNI WALCOWYCH WEWNĘTRZNYCH

Wybrane problemy modelowania i symulacji procesów wygładzania powierzchni

PODSTAWY SKRAWANIA MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH

STANOWISKO BADAWCZE DO SZLIFOWANIA POWIERZCHNI WALCOWYCH ZEWNĘTRZNYCH, KONWENCJONALNIE I INNOWACYJNIE

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Nr ćwiczenia : 7

INNOWACYJNE ŚCIERNICE HYBRYDOWE Z OBROTOWYMI SEGNEMTAMI ŚCIERNYMI DO SZLIFOWANIA OTWORÓW I POWIERZCHNI PŁASKICH

MODELOWANIE OBCIĄŻEŃ ZIAREN AKTYWNYCH I SIŁ W PROCESIE SZLIFOWANIA

WYTYCZNE DO OPRACOWANIA SYSTEMU CAM DLA SZLIFOWANIA GUIDELINES FOR CREATION CAM SOFTWARE FOR GRINDING

METODYKA OCENY TOPOGRAFII FOLII ŚCIERNYCH ZE SZCZEGÓLNYM UWZGLĘDNIENIEM ROZMIESZCZENIA ZIAREN ŚCIERNYCH

Cechy ściernic diamentowych i z regularnego azotku boru ze spoiwem ceramicznym

3. TEMPERATURA W PROCESIE SZLIFOWANIA. 3.1 Cel ćwiczenia. 3.2 Wprowadzenie

Obróbka skrawaniem Machining Processes

Numeryczna symulacja przepływu wodnej emulsji olejowej Wyniki symulacji numerycznych Model matematyczny opisujący

ANALIZA ZJAWISKA NIECIĄGŁOŚCI TWORZENIA MIKROWIÓRÓW W PROCESIE WYGŁADZANIA FOLIAMI ŚCIERNYMI

Spis treści Gazy chłodzące Ciekły azot Ciekły dwutlenek węgla Powietrze... 30

RECENZJA rozprawy doktorskiej. mgr inż. Michała Wojtewicza

Tematy prac dyplomowych magisterskich kierunek MiBM

Sposób precyzyjnej obróbki płaskich powierzchni, (54) zwłaszcza obróbki drobnych przedmiotów ceramicznych w cyklu automatycznym

Tematy prac dyplomowych inżynierskich kierunek MiBM

NOWA GENERACJA SPOIW METALOWYCH DO ENERGOOSZCZĘDNYCH NARZĘDZI ŚCIERNYCH SUPERTWARDYCH

Topografia śladów skrawania tworzonych przez ziarna na czynnej powierzchni ściernicy podczas szlifowania płaszczyzn

Szlifowanie jednostronne z wykorzystaniem ściernic o spoiwie galwanicznym

The development of the technological process in an integrated computer system CAD / CAM (SerfCAM and MTS) with emphasis on their use and purpose.

Trwalsza. Mocniejsza. Żółta. Nowe ściernice listkowe talerzowe Klingspor

RECENZJA OSIĄGNIĘĆ NAUKOWYCH

RECENZJA. Podstawa opracowania: pismo L.dz.PK/WM/Dz/6/302/2016, z dnia 29 kwietnia 2016 r. Dziekana Wydziału Mechanicznego Politechniki Koszalińskiej.

PROJEKT SYSTEMU DOSUWU NANOMETRYCZNEGO DO PRECYZYJNEJ OBRÓBKI MATERIAŁÓW CERAMICZNYCH

Węglikowe pilniki obrotowe. Asortyment rozszerzony 2016

Rajmund Rytlewski, dr inż.

TOOLS NEWS B228P. Seria frezów trzpieniowych CERAMIC END MILL. Ultrawysoka wydajność obróbki stopów żaroodpornych na bazie niklu

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 21/13

RECENZJA. rozprawy habilitacyjnej dr. inż. Krzysztofa NADOLNEGO

Monitorowanie sił skrawania powierzchni płaskich w procesie szlifowania stopu tytanu TIGR5

ANALIZA MOŻLIWOŚCI ODŚRODKOWEGO CHŁODZENIA METODĄ MQL W PROCESIE SZLIFOWANIA OTWORÓW

Na miarę. Twoich. potrzeb PRODUCENT PROFESJONALNYCH NARZĘDZI ŚCIERNYCH

Mechanika i Budowa Maszyn II stopień ogólnoakademicki Stacjonarne. Kierunkowy obowiązkowy polski drugi

dr inż. Wojciech Musiał Politechnika Koszalińska, Wydział: Mechanika i Budowa Maszyn; Tel. kom

Katedra Inżynierii Systemów Technicznych i Informatycznych prof. nadzw. dr hab. inż. Błażej Bałasz Wykaz publikacji

MiBM_IMMiS_1/6. Obróbki wykończeniowe. Mechanika i Budowa Maszyn I stopień ogólnoakademicki Niestacjonarne

Wniosek o przeprowadzenie postępowania habilitacyjnego w dziedzinie Nauk technicznych w dyscyplinie Budowa i eksploatacja maszyn Autoreferat

POSTĘPY W KONSTRUKCJI I STEROWANIU Bydgoszcz 2004

Prof. dr hab. inż. Józef Gawlik, prof. zw. PK Politechnika Krakowska Katedra Inżynierii Procesów Produkcyjnych Al. Jana Pawła II 37; Kraków

Analiza procesów szlifowania specjalnymi ściernicami o budowie mikroagregatowej

SZLIFOWANIE WZDŁUŻNO-KSZTAŁTOWE WAŁKÓW ŚCIERNICĄ PROFILOWĄ TYPU 1F1

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

WORM THREADS FINISHING BY USING CONICAL SHANK TOOLS

WYNIKI REALIZOWANYCH PROJEKTÓW BADAWCZYCH

Poradnik narzędziowca / Eugeniusz Górski. wyd. 5 popr. i uzup. - 2 dodr. Warszawa, Spis treści

WIELOOSTRZOWE UZĘBIENIE O ZMIENNEJ GEOMETRII SZLIFOWANE W 5 PŁASZCZYZNACH NA PARĘ ZĘBÓW Z MONOLITU SPECJALNEJ STALI SZYBKOTNĄCEJ

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

WPŁYNĘŁO. Prof. nzw. dr hab. inż. Tadeusz ZABOROWSKI, dr h. c. Politechnika Poznańska tel. Kom.

8 Narzędzia. Ściernice tarczowe do zdzierania 8/6

passion passion for precision for precision Wiertło Supradrill U

WYBÓR PUNKTÓW POMIAROWYCH

Ocena właściwości użytkowych ściernic supertwardych ze. ze spoiwem metalowym na podstawie stereometrycznych

Budowa i zastosowanie narzędzi frezarskich do obróbki CNC.

Zadania badawcze realizowane na Wydziale Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

Ruch granulatu w rozdrabniaczu wielotarczowym

WÓJCIK Ryszard 1 KĘPCZAK Norbert 2

Mechanika i Budowa Maszyn Studia pierwszego stopnia. Techniki i narzędzia do obróbki ubytkowej Rodzaj przedmiotu: Język polski

Karta (sylabus) przedmiotu

TECHNOLOGIA MASZYN. Wykład dr inż. A. Kampa

Narzędzia skrawające firmy Sandvik Coromant. Narzędzia obrotowe FREZOWANIE WIERCENIE WYTACZANIE SYSTEMY NARZĘDZIOWE

Wygładzanie powierzchni tłoczników blach za pomocą innowacyjnej wielonarzędziowej głowicy z niezależnym napędem pneumatycznym

WPŁYW ODKSZTAŁCENIA WZGLĘDNEGO NA WSKAŹNIK ZMNIEJSZENIA CHROPOWATOŚCI I STOPIEŃ UMOCNIENIA WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ PO OBRÓBCE NAGNIATANEM

Teoretyczna analiza modalna zespołu wrzeciennika przedmiotu szlifierki do otworów

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Nr ćwiczenia : 1

BADANIA CHŁODZENIA PROCESÓW OBRÓBKI W PRZEMYŚLE MASZYNOWYM I SAMOCHODOWYM

PORÓWNANIE WPŁYWU GLIKOLU PROPYLENOWEGO PODAWANEGO METODĄ MQL Z EMULGOLEM NA WARSTWĘ WIERZCHNIĄ PODCZAS PROCESU SZLIFOWANIA TYTANU

Influence of grinding speed, of ceramic grinding wheel, on surface quality of composite cutting tool used for machining of cast iron

Karta (sylabus) przedmiotu

WIERTŁA STOPNIOWE. profiline

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 16/13. JAROSŁAW BARTNICKI, Lublin, PL JANUSZ TOMCZAK, Lublin, PL

WPŁYW MODYFIKACJI ŚCIERNICY NA STAN NAPRĘŹEŃ WŁASNYCH W PROCESIE SZLIFOWANIA POWIERZCHNI WALCOWYCH WEWNĘTRZNYCH

WIERTŁA TREPANACYJNE POWLEKANE

Narzędzia ścierne spojone

P R O F E S J O N A L N E FREZY PILNIKOWE Z WĘGLIKA SPIEKANEGO 1500 HV

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Nr ćwiczenia : 3

Wykonanie ślimaka ze zmiennym skokiem na tokarce z narzędziami napędzanymi

RECENZJA ROZPRAWY DOKTORSKIEJ mgr. inż. MICHAŁA WOJTEWICZA

KATALOG PRODUKTÓW NARZĘDZIA DO SZLIFOWANIA PRECYZYJNEGO. Wydanie styczeń Spółka grupy SWAROVSKI

Techniki Wytwarzania -

L a b o r a t o r i u m ( h a l a 2 0 Z O S )

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

dr inŝ. Adam Zalewski ITW

Autoreferat. Politechnika Koszalińska Wydział Mechaniczny. dr inż. Dariusz Lipiński

7. OPTYMALIZACJA PARAMETRÓW SKRAWANIA. 7.1 Cel ćwiczenia. 7.2 Wprowadzenie

Mikrowygładzanie powierzchni

WPŁYW SPOSOBU MOCOWANIA I KIERUNKU CHŁODZENIA SPRĘŻONYM POWIETRZEM NA ODKSZTAŁCENIA CIEPLNE PRZEDMIOTU W PROCESIE SZLIFOWANIA PŁASZCZYZN

ZNACZENIE POWŁOKI W INŻYNIERII POWIERZCHNI

WPŁYW WYBRANYCH PARAMETRÓW OBRÓBKI ELEKTROEROZYJNEJ NA CECHY POWIERZCHNI OBROBIONEJ

OBLICZANIE NADDATKÓW NA OBRÓBKĘ SKRAWANIEM na podstawie; J.Tymowski Technologia budowy maszyn. mgr inż. Marta Bogdan-Chudy

OCENA SKRAWNOŚCI ELEKTROKORUNDOWYCH ŚCIERNIC DO PRZECINANIA NA PRZECINARKACH RĘCZNYCH

Transkrypt:

KOMISJA BUDOWY MASZYN PAN ODDZIAŁ W POZNANIU Vol. 27 nr 2 Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 2007 KRZYSZTOF NADOLNY *, JAROSŁAW PLICHTA * * KIERUNKI ROZWOJU JEDNOPRZEJŚCIOWEGO SZLIFOWANIA OTWORÓW W artykule przedstawiono kierunki rozwoju jednoprzejściowego szlifowania otworów, będące przedmiotem prac prowadzonych w Katedrze Inżynierii Produkcji Politechniki Koszalińskiej. Opisano rolę modelowania i symulacji komputerowej w tworzeniu nowych rodzajów narzędzi ściernych na przykładzie ściernic o strefowo zróżnicowanej budowie. Omówiono sposoby wprowadzenia sztucznej porowatości ściernicy przez domieszkowanie korundu pęcherzykowego oraz w wyniku kształtowania mikronieciągłości na jej czynnej powierzchni. Zaproponowano również koncepcję budowy inteligentnego systemu narzędziowego do jednoprzejściowego szlifowania otworów. Słowa kluczowe: szlifowanie jednoprzejściowe, ściernice o strefowo zróżnicowanej budowie, symulacja komputerowa, korund sferyczny, mikronieciągłość CPS 1. WPROWADZENIE Szlifowanie jednoprzejściowe stanowi jeden z ważniejszych kierunków rozwoju procesów szlifowania. Dzięki usuwaniu całego naddatku obróbkowego w jednym przejściu roboczym ściernicy możliwe jest znaczne skrócenie czasu obróbki. Istotne jest również to, że przez odpowiedni dobór parametrów obróbki, konstrukcji ściernic oraz specyficzne ukształtowanie ich czynnej powierzchni, mimo istotnego zwiększenia wydajności ubytkowej szlifowania, uzyskuje się żądaną jakość szlifowanej powierzchni [1, 2, 7, 10, 11]. W Katedrze Inżynierii Produkcji od kilku lat są prowadzone prace nad jednoprzejściowym procesem szlifowania otworów w stali łożyskowej z użyciem ściernic o strefowo zróżnicowanej budowie z ziarnami korundu spiekanego SG (rys. 1). Dalszy rozwój tych prac ukierunkowany jest na szlifowanie otworów w materiałach trudnoobrabialnych, takich jak tytan, inconel czy incoloy. Poszukuje się możliwości wzrostu efektywności szlifowania tych materiałów. Na podsta- *.Dr inż. ** Dr hab. inż. Katedra Inżynierii Produkcji Politechniki Koszalińskiej.

16 K. Nadolny, J. Plichta wie analizy literatury oraz własnych badań rozpoznawczych ustalono, że wzrost ten będzie się odbywał przede wszystkim przez dalszą optymalizację budowy ściernic warstwowych z wykorzystaniem modelowania i symulacji komputerowej, wprowadzenie dodatkowej porowatości struktury ściernic dzięki dodaniu ziaren korundu sferycznego, kształtowanie mikronieciągłości na CPS o określonej geometrii i układzie powierzchniowym oraz przez zastosowanie inteligentnego systemu doboru funkcjonalnych stref narzędzia ściernego o budowie warstwowej. Rys. 1. Jednoprzejściowe osiowe szlifowanie otworów ściernicą o strefowo zróżnicowanej budowie [7] Fig. 1. Single-pass internal cylindrical grinding with grinding wheel whose structure is zonally diversified [7] 2. ZASTOSOWANIE SYMULACJI I MODELOWANIA KOMPUTEROWEGO DO PROJEKTOWANIA NOWYCH TYPÓW ŚCIERNIC W celu zwiększenia efektywności szlifowania jednoprzejściowego na części atakującej czynnej powierzchni ściernicy kształtowany jest nakrój stożkowy [2, 5]. Pozwala on równomiernie rozłożyć całkowity naddatek obróbkowy na szerokości narzędzia, przez co w procesie szlifowania zgrubnego bierze udział większa liczba ziaren aktywnych. Pozostały, walcowy obszar czynnej powierzchni ściernicy tworzy strefę szlifowania wykończeniowego i wyiskrzania, w której kształtowana jest ostateczna chropowatość powierzchni. Funkcjonalny podział ściernicy, wynikający z zastosowania nakroju stożkowego, można wykorzystać do zróżnicowania budowy w poszczególnych strefach narzędzia. W ten sposób powstała koncepcja stworzenia ściernic o strefowo zróżnicowanej budowie (rys. 2). Charakteryzują się one odmiennym rodzajem i wielkością ziaren ściernych w stożkowej strefie szlifowania zgrubnego oraz w walcowej części, w której zachodzi szlifowanie wykończeniowe. Do rozpoznania wpływu strefowej budowy ściernic na proces jednoprzejściowego szlifowania otworów wykorzystano modelowanie i symulację komputerową. Umożliwiło to określenie warunków przebiegu szlifowania przy zmiennych

Kierunki rozwoju jednoprzejściowego szlifowania otworów 17 parametrach charakteryzujących budowę poszczególnych stref ściernicy i przy stałych warunkach obróbki. Rys. 2. Przykład ściernicy o strefowo zróżnicowanej budowie z ziarnami korundu spiekanego SG i spoiwem szklano-krystalicznym: a) strefa szlifowania zgrubnego; b) strefa szlifowania wykończeniowego; c) schemat budowy Fig. 2. Example of grinding wheel whose structure is zonally diversified with sintered corundum grains SG and glass-crystalline bond: a) rough grinding zone; b) finish grinding zone; c) structure Zastosowano spójny system modelowania i symulacji wpływu geometrycznych cech czynnej powierzchni ściernicy na kształtowanie powierzchni przedmiotu obrabianego, opracowany w Katedrze Mechaniki Precyzyjnej Politechniki Koszalińskiej. Otwarta struktura tego narzędzia pozwoliła na wykorzystanie go do modelowania i symulacji jednoprzejściowego procesu obwodowego szlifowania osiowego walcowych powierzchni wewnętrznych nowymi narzędziami ściernymi. Podczas tworzenia modelu symulacyjnego opracowano następujące modele cząstkowe: model topografii ziaren ściernych, model topografii ściernicy, model kinematyki procesu, model usuwania materiału i powstawania wypływek oraz model kształtowania topografii powierzchni przedmiotu obrabianego 1. Proces symulacji podzielono na trzy główne etapy: tworzenie powierzchni ziaren ściernych, generowanie topografii powierzchni ściernicy oraz obliczenia symulacyjne kontaktu ziarna z przedmiotem obrabianym (rys. 3). Badania symulacyjne miały na celu zawężenie zakresu zmienności parametrów opisujących budowę ściernic, charakteryzujących się strefowym zróżnicowaniem, i w efekcie ograniczenie planu badań doświadczalnych oraz zmniejszenie liczby koniecznych do wykonania rzeczywistych narzędzi ściernych [4]. 1 Opisany model symulacyjny został opracowany w ramach grantu KBN nr 4 T07D 036 29.

18 K. Nadolny, J. Plichta Parametry wejściowe - parametry geometryczne i kinematyczne procesu: vs, vw, vfa, ae, bw, dw - rodzaj spoiwa - budowa strefy szlifowania wykończeniowego ściernicy - geometria ściernicy: T, T1, T2, D - budowa strefy szlifowania zgrubnego ściernicy - początkowa topografia przedmiotu Generowanie modelu powierzchni strefy szlifowania zgrubnego ściernicy Generowanie modelu powierzchni strefy szlifowania wykończeniowego ściernicy Generowanie zbioru modeli powierzchni ziaren w strefie szlif. zgrubnego Import profilu przedmiotu przed obróbką Generowanie zbioru modeli powierzchni ziaren w strefie szlif. wykończeniowego SYMULACJA PROCESU JEDNOPRZEJŚCIOWEGO SZLIFOWANIA OTWORÓW ŚCIERNICAMI O STREFOWO ZRÓŻNICOWANEJ BUDOWIE Rejestracja parametrów chwilowych procesu Rejestracja parametrów końcowych procesu Na liczba ziaren aktywnych biorących udział w usuwaniu materiału w trakcie przejścia roboczego ADz przekrój poprzeczny warstwy skrawanej pojedynczym ziarnem Rys. 3. Schemat symulacji procesu jednoprzejściowego szlifowania otworów ściernicami o strefowo zróżnicowanej budowie [4] Fig. 3. Simulation diagram of single-pass internal cylindrical grinding with grinding wheels of zonally-diversified structure [4] Opisany system modelowania i symulacji stanowi jedno z narzędzi wspomagających projektowanie ściernic. Umożliwia on ocenę różnego rodzaju narzędzi ściernych o niespotykanych dotychczas lub trudnych do uzyskania właściwościach. Zastosowanie symulacji charakteryzującej się wnikliwie zweryfikowanymi modelami składowymi pozwala na skrócenie czasu opracowania nowych ściernic, ponieważ przed etapem wytwarzania możliwe jest uzyskanie rozwiązań już wstępnie przetestowanych i zweryfikowanych. Pozwala to ponadto na zmniejszenie kosztów, ponieważ już w fazie modelowania i symulacji odrzuca

Kierunki rozwoju jednoprzejściowego szlifowania otworów 19 się błędne lub mało korzystne koncepcje, bez konieczności ponoszenia nakładów na badania eksperymentalne kontaktu ziarna z przedmiotem obrabianym. 3. ŚCIERNICE DOMIESZKOWANE KORUNDEM SFERYCZNYM Mikroziarna korundu sferycznego wprowadzone do spoiwa narzędzi ściernych z CBN ze spoiwem ceramicznym pozwalają uzyskać sztuczną porowatość w obrębie mostków wiążących ziarna ścierne (rys. 4). Ziarna korundu sferycznego w momencie destrukcji podczas obróbki tworzą otwarte przestrzenie (mikronieciągłość), w których gromadzą się wióry materiału obrabianego i produkty zużycia ściernicy. Pozwala to zwiększyć efektywność obróbki, zwłaszcza materiałów trudnoobrabialnych. Konwencjonalne ściernice wielkoporowe charakteryzują się mniejszą liczebnością ziaren na CPS, co wpływa na relatywny wzrost wielkości wiórów powstających Rys. 4. Struktura ściernicy z mieszaniną spoiwa i mikroziaren sferycznych [6] Fig. 4. Grinding-wheel structure with the mixture of binder and spherical micro-grains [6] w procesie szlifowania. Wnikają one głęboko w duże i otwarte pory ściernicy, powodując lokalne zalepienia i zmiany właściwości skrawnych narzędzia ściernego oraz utrudniając dostęp chłodziwa. Wprowadzenie korundu sferycznego sprawia, że ściernica staje się bardziej zwarta, co zapobiega przenikaniu wiórów w strukturę narzędzia. Porowatość ujawnia się dopiero w efektywnej strefie obróbki w postaci mikronieciągłości. Ściernica pozostaje czysta i nie zamyka się, przez co stabilizują się właściwości skrawne w długich okresach jej pracy, a to zapewnia dużą powtarzalność wyników obróbki [9]. 4. UZYSKANIE MIKRONIECIĄGŁOŚCI NA CZYNNEJ POWIERZCHNI ŚCIERNICY Mikronieciągłość czynnej powierzchni ściernicy jest rezultatem lokalnych nieciągłości w strukturze powierzchniowej narzędzia, uzyskiwanych bez ingerencji w jego makrogeometrię. Mikronieciągłość taką można uzyskać w specjalnych zabiegach obciągania lub przez odpowiednie rozmieszczenie ziaren ściernych (najczęściej supertwardych) za pomocą maskowania.

20 K. Nadolny, J. Plichta Rys. 5. Metody kształtowania mikronieciągłości na czynnych powierzchniach ściernic Fig. 5. Methods of shaping the micro-discontinuities on active surfaces on grinding wheels Stosowanie mikronieciągłości na czynnej powierzchni ściernicy poprawia właściwości eksploatacyjne narzędzia. Wpływa korzystnie na rozkład energii cieplno-mechanicznej w strefie skrawania, pozwala na lepsze odprowadzenie z niej ciepła i wiórów oraz doprowadzenie cieczy chłodząco-smarującej. Właściwości te wpływają korzystnie na trwałość ściernicy oraz na przebieg i wyniki szlifowania. Przez regulację kształtu, wymiarów, konfiguracji powierzchniowej i udziału względnego mikronieciągłości w czynnej powierzchni ściernicy można również uzyskać różne właściwości skrawne i eksploatacyjne narzędzia ściernego, stosownie do wymaganego zadania obróbkowego. Opracowano wiele rozwiązań umożliwiających kształtowanie w zabiegu obciągania mikronieciągłości na czynnych powierzchniach narzędzi ściernych, zarówno z zastosowaniem narzędzi jedno- jak i wieloostrzowych (rys. 5). Istota metod wykorzystujących narzędzia jednoostrzowe polega na kształtowaniu mikronieciągłości o różnym kształcie i konfiguracji przez ruch obrotowy lub oscylacyjny narzędzia (rys. 5a d). Umożliwia to znaczne modyfikacje zarówno kształtu, jak i rozmieszczenia rowków i wgłębień na czynnej powierzchni narzędzia ściernego. Dodatkowo, zastosowanie opisywanych metod pozwala również na kształtowanie wyjściowego zarysu czynnej powierzchni ściernicy z użyciem tych samych narzędzi, jedynie po zatrzymaniu ich ruchu roboczego. Natomiast istota metod kształtowania mikronieciągłości z użyciem narzędzi wieloostrzowych polega na kształtowaniu pojedynczych wgłębień na czynnej powierzchni ściernicy przez oddziaływanie na nią zbiorem elementów roboczych. Elementy te (np. ziarna ścierne) położone na roboczej krawędzi narzędzia (np. ściernicy) charakteryzują się zmiennym promieniem działania uzyskiwanym przez mimośrodowe osadzenie ich osi obrotu lub przez wprowadzenie bicia czołowego i obwodowego dzięki odpowiedniemu ukształtowaniu makrogeometrii narzędzia (rys. 5e f). Kształ-

Kierunki rozwoju jednoprzejściowego szlifowania otworów 21 towanie mikronieciągłości wierzchołkami ziaren ściernych odbywa się w wyniku ich kolejnego wchodzenia w styk z kształtowaną ściernicą. W rezultacie następuje równomierny podział usuwanej warstwy na poszczególne ziarna z zapewnieniem ich relatywnie małego obciążenia. Cechy te sprzyjają małemu zużyciu narzędzia i zapewniają jego długą trwałość. Metody te mogą być szczególnie przydatne do kształtowania mikronieciągłości na czynnych powierzchniach ściernic z materiałów supertwardych. Z badań wynika [8], że wprowadzenie mikronieciągłości pozwala na zmniejszenie obciążeń cieplno-mechanicznych ziaren aktywnych i w konsekwencji zmniejszenie zużycia ściernego i wytrzymałościowego ściernicy. Przy ułożeniu wgłębień szczególnie sprzyjającym danemu procesowi szlifowania uzyskuje się znaczne wydłużenie okresu trwałości narzędzia. Modyfikacje konfiguracji wgłębień prowadzą do stosunkowo dużego zróżnicowania właściwości skrawnych ściernic przy stałych parametrach obróbki. Wadą tego typu modyfikacji narzędzi ściernych jest znaczne pogorszenie gładkości obrabianych powierzchni w porównaniu ze szlifowaniem ściernicami obciąganymi w sposób konwencjonalny (nawet do około 70%). Jest to szczególnie wyraźne w początkowych okresach pracy ściernic. 5. INTELIGENTNY SYSTEM KONFIGURACJI ŚCIERNIC O STREFOWO ZRÓŻNICOWANEJ BUDOWIE Aby umożliwić elastyczny dobór budowy poszczególnych stref funkcjonalnych narzędzia ściernego, obciągacza, a także parametrów i warunków szlifowania do założonego zadania obróbkowego, opracowano koncepcję inteligentnego systemu narzędziowego (rys. 6). Powinien być w nim użyty moduł sztucznej inteligencji, oparty np. na sztucznych sieciach neuronowych lub systemie eksperckim. W takim systemie narzędziowym możliwe byłoby uzyskanie ściernicy o strefowo zróżnicowanej budowie jako narzędzia składanego z dostępnego zbioru ściernic elementarnych, różniących się wysokością T, rodzajem i wielkością ziaren ściernych, strukturą itp. W zależności od wymaganego naddatku obróbkowego i wysokości strefy szlifowania zgrubnego ściernicy byłby kształtowany odpowiedni nakrój stożkowy, przez odwzorowanie kształtu obciągacza rolkowego. Obciągacz taki byłby dostosowywany do danej ściernicy przez złożenie go z obciągaczy elementarnych. Rozwiązanie to pozwoliłoby dodatkowo zróżnicować charakterystykę obciągacza i w rezultacie w zabiegu obciągania można by ukształtować odmienną strukturę na czynnej powierzchni poszczególnych stref ściernicy. Jak pokazują badania [3], dostosowanie stanu czynnej powierzchni ściernicy do danego rodzaju obróbki (zgrubna lub wykończeniowa) pozwala zmniejszyć moc szlifowania oraz chropowatość przeszlifowanej powierzchni.

22 K. Nadolny, J. Plichta... ZADANIE OBRÓBKOWE... Ściernice elementarne Obciągacze elementarne Strefa szlifowania zgrubnego Strefa szlifowania wykończeniowego Strefa szlifowania zgrubnego Strefa szlifowania wykończeniowego SZTUCZNA INTELIGENCJA (SSN, SE) KSZTAŁTOWANIE MAKRO- I MIKROGEOMETRII CPS Ściernica warstwowa Obciągacz składany JRDNOPRZEJŚCIOWE SZLIFOWANIE OTWORÓW ŚCIERNICAMI O STREFOWO ZRÓŻNICOWANEJ BUDOWIE Warunki obróbki Szlifierka Materiał obrabiany Chłodzenie wewnętrzne przez pory ściernicy i specjalnie uformowane kanały stanowiące jednocześnie nieciągłości CPS Stan warstwy wierzchniej (Ra, σ) Przebieg obróbki (P, EA) Makro-i mikrozużycie ściernicy Rys. 6. Idea inteligentnego systemu narzędziowego do jednoprzejściowego szlifowania otworów Fig. 6. The central idea of the intelligent tool system for a single-pass internal grinding W przedstawionym systemie narzędziowym zakłada się możliwość doprowadzenia cieczy chłodząco-smarującej od wewnątrz, przez pory ściernicy i specjalne kanały, bezpośrednio do strefy kontaktu narzędzia z materiałem obrabianym. Rozwiązanie takie pozwoliłoby na ograniczenie zjawiska zalepiania czynnej powierzchni ściernicy, występującego przy dużej wydajności ubytkowej szlifowania [3]. Konwencjonalne chłodzenie zalewowe, ze względu na długą strefę styku ściernicy z materiałem obrabianym występującą w procesie szlifowania

Kierunki rozwoju jednoprzejściowego szlifowania otworów 23 otworów, nie zapewnia odpowiedniego usuwania wiórów ze strefy obróbki i prawidłowego jej chłodzenia. W rezultacie przy postępującym zużyciu ściernicy może dojść do nadmiernego wzrostu obciążeń termicznych. Można sądzić, że podczas zastosowania narzędzi o otwartej strukturze doprowadzona od wewnątrz ciecz chłodząco-smarująca przedostanie się przez pory ściernicy bezpośrednio do strefy szlifowania. Dodatkowo można zaprojektować kanały służące do doprowadzenia większej ilości chłodziwa do końca stożka, czyli do najbardziej obciążonej strefy ściernicy. Kanały takie stanowiłyby jednocześnie nieciągłość czynnej powierzchni ściernicy, co z kolei może się przyczynić do poprawy warunków obróbki [8] w tej części strefy stożkowej. 6. PODSUMOWANIE Przedstawione kierunki prac zmierzają do dalszego doskonalenia technologii jednoprzejściowego szlifowania otworów zarówno ściernicami z materiałów supertwardych (CBN), jak i konwencjonalnych (SG). Dotychczas uzyskane rezultaty szeroko zakrojonych badań doświadczalnych potwierdzają, że istnieją duże możliwości rozwoju tej metody obróbki. Zastosowanie modelowania i symulacji komputerowej pozwala na sprawdzenie skutków modyfikacji CPS jeszcze przed fizycznym wykonaniem narzędzia, co przyspiesza rozwój metody oraz obniża koszty badań. Można również przypuszczać, że wprowadzenie mikronieciągłości na czynnej powierzchni ściernicy umożliwiłoby rozszerzenie zastosowania jednoprzejściowego szlifowania otworów o obróbkę materiałów trudnoobrabialnych. Kolejne prace powinny się zatem skoncentrować na wprowadzeniu opisanych modyfikacji w celu jak najpełniejszego wykorzystania potencjału jednoprzejściowego szlifowania otworów. LITERATURA [1] Junker E., Verfahren und Vorrichtung zum Hochgeschwindigkeits-Profilschleifen von rotations-symmetrischen Werkstücken, Europäisches Patent, 1985, Nr. 0176654. [2] Klocke F., Hegener G., Schnell, gut und flexibel: Hochleistungs-Aussenrund- -Formschleifen, IDR, 1999, 33, 2, s. 153 160. [3] Nadolny K., Badania efektywności procesu jednoprzejściowego szlifowania otworów ściernicami o strefowo zróżnicowanej budowie, rozprawa doktorska, Politechnika Koszalińska 2006. [4] Nadolny K., Bałasz B., Modelowanie i symulacja procesu jednoprzejściowego szlifowania walcowych powierzchni wewnętrznych, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 2006, vol. 26, nr 2, s. 67 76. [5] Nakajima T., Okamura K., Uno Y., Traverse Grinding Techniques for Improving Both Productivity and Surface Finish, n: International Grinding Conferece, Fontana, Wisconsin, SME, Mr 84 534, Aug. 27 29, 1984.

24 K. Nadolny, J. Plichta [6] Oczoś K. E., Materiały, narzędzia i obrabiarki do obróbki ściernej na EMO 2001 w Hanowerze, Mechanik, 2002, 75, 2, s. 69 76. [7] Oczoś K. E., Doskonalenie techniki szlifowania. Część 2, Mechanik, 2005, 78, 10, s. 745 750. [8] Plichta J., Plichta S., Wpływ mikronieciągłości czynnych powierzchni ściernic na ich właściwości eksploatacyjne, in: Materiały XV Naukowej Szkoły Obróbki Ściernej, Rzeszów 1992, s. 73 80. [9] Staniewicz-Brudnik B., Plichta J., Nadolny K., Pluta J., Badanie efektywności szlifowania ściernicami CBN o podwyższonej porowatości z mikroziarnami korundu sferycznego, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 2006, vol. 26, nr 2, s. 77 83. [10] Webster J., Tricard M., Innovations in Abrasive Products for Precision Grinding, Annals of the CIRP, 2004, 53, 2, s. 597 617. [11] Weinert K., Finke M., Kötter D., Wirtschaftliche Alternative zum Hartdrehen. Innenrund- Schälschleifen steigert Flexibilität beim Schleifen von Futterteilen, Maschinenmarkt, 2003, 109, 48, s. 44 47. Praca wpłynęła do Redakcji 6.04.2007 Recenzent: prof. dr hab. inż. Hubert Latoś DEVELOPMENT TRENDS IN THE SINGLE-PASS INTERNAL CYLINDRICAL GRINDING S u m m a r y The paper presents trends in the development in the single-pass internal cylindrical grinding worked out in the Department of Production Engineering, Koszalin University of Technology. The role of the computer modelling and simulation in creation of new abrasive tools using the grinding wheels of zoned diversified structure as an example was discussed. The techniques of introducing the artificial porosity into grinding wheels by doping the bubble corundum and by forming the micro-discontinuity on their active surface were presented. The concept for the structure of the intelligent tooling system designed for the single-pass internal grinding was also proposed. Key words: Single-pass grinding, Grinding wheels whose structure is zonally diversified, Computer simulation, Bubble corundum, Micro-discontinuity of grinding wheel surface