백서:비용 절감 및 일관성 향상을 위한 크리프 피드 연삭의 힘 이해

크리프 피드 연삭의 주요 이점 중 하나는 연삭하기 어려운 재료에 정밀 연삭 표면을 생성하는 능력과 빠른 재료 제거의 조합입니다. 일반적으로 크리프 피드 연삭은 표면 연삭에 비해 변형되지 않은 칩 두께를 줄여 공작물의 표면 조도를 개선하고 휠 마모를 줄입니다. 그러나 이 장점에는 몇 가지 단점이 있습니다. 크리프 피드 연삭 작업은 더 많은 힘을 끌어들이고 더 높은 힘을 갖는 경향이 있습니다. 따라서 기존의 표면 연삭 작업보다 더 높은 출력의 스핀들과 더 견고하게 설계된 기계 및 고정 장치가 필요합니다.

새로운 크리프 피드 연삭 응용 프로그램을 개발할 때 연삭력을 고려하면 적절한 고정 장치 설계, 클램핑 압력 및 부품 지지를 보장하는 데 도움이 될 수 있습니다. 휠 사양과 공정 조건에도 영향을 미칩니다. 이 기사에서는 크리프 피드 연삭에서 계산할 수 있는 몇 가지 기본 힘을 강조하고 예제 응용 프로그램으로 마무리합니다.

크리프피드 그라인딩의 힘

그림 1과 같이 간단한 2D 크립피드 그라인드를 고려하십시오. . 이 응용 프로그램에는 바퀴에 작용하는 두 가지 기본 힘인 접선력과 수직력이 있습니다. 수직력(fn)은 휠과 공작물 사이의 접촉면에 수직으로 가해지는 힘이고 접선력(ft)은 바퀴와 공작물 사이의 접촉면에 평행하게 가해지는 힘입니다. 연삭력의 크기와 방향은 고정 장치, 공작물 클램핑 및 시스템 강성에 대한 설계 요구 사항을 결정합니다. 이러한 힘의 방향은 예를 들어 5축 연삭 작업과 같이 연삭 과정에서 휠과 공작물 사이의 접선 지점이 변경되어 연삭 힘의 방향이 변경될 수 있는 공정에서 특히 중요한 고려 사항입니다.

접선력은 주어진 마찰력 및 절삭력 하에서 가공물과 맞물리는 동안 휠 속도를 유지하는 데 필요한 힘입니다. 연마 절삭력(즉, 재료를 제거하는 데 필요한 힘)과 입자, 부스러기 및 휠 본드 재료 사이의 마찰력의 합입니다. 접선력은 냉각수 윤활성, 연삭 휠 선명도, 연마 입자 밀도, 공작물 재료 속성 및 휠 프로파일의 영향을 받습니다.

접선력(F_t ) 두 가지 방식으로 크리프 피드 연삭에서 휠에 작용합니다. 첫 번째는 그림과 같이 연삭 스핀들 동력과 휠 속도에서 직접적으로 나타납니다.

전력이 Hp인 경우 F_t lb_f에 있습니다. , V_s 는 휠 속도(sfpm 단위)이고 33000(lb*ft/min/hp)은 변환 계수입니다. 접촉점에서 휠의 수직 및 접선 힘은 공작물에 작용하는 힘과 동일하고 반대이므로 이러한 방정식을 사용하여 공작물에 가해지는 힘을 계산할 수도 있습니다. 접선력이 알려지면 수직력은 연삭 마찰 계수의 비율로 추정할 수 있습니다. 그림 2의 차트 여러 재료에 대한 경도의 함수로 마찰의 연삭 계수를 보여줍니다. 대부분의 고강도 초합금 및 강철은 마찰 계수가 0.25에서 0.40 사이입니다.

한 번 μ 및 F_t 알고 있는 경우 수직력은 다음 방정식을 통해 추정할 수 있습니다.

접선력을 측정하는 두 번째 방법은 동력계를 사용하여 그라인딩 중 수직 및 수평 힘을 측정하는 것입니다. 그런 다음 수직력 벡터 각도(θ - 그림 1 참조 ), 수직 및 접선 힘은 다음 방정식에서 계산할 수 있습니다.

크리프 피드 연삭에서 수직 및 접선 힘은 각각 수직 및 수평 힘과 동일하지 않다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 이것은 실험실 유형의 환경에서 유용할 수 있지만 생산 연삭에서는 종종 실용적이지 않으므로 f_n을 계산하는 대체 방법입니다. 그리고 f_t 더 자주 사용될 것입니다.

전력 측정

F_t를 정확하게 계산하려면 , 연삭 스핀들 동력을 알아야 합니다. 전원 모니터를 사용하고 스핀들 드라이브 시스템에 직접 연결하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 연삭력이 냉각수 펌프 또는 기타 기계 축 움직임과 같은 외부 소스의 영향을 받지 않습니다. Norton은 맞춤형 LabVIEW 소프트웨어와 결합된 여러 첨단 전력 모니터링 시스템을 활용하여 연삭 중 실시간으로 스핀들 전력을 모니터링합니다. 시스템의 예는 그림 3에 나와 있습니다. .

이 시스템은 스핀들 드라이브의 전류 및 전압 입력을 활용하여 실시간으로 연삭력을 계산하고 플롯합니다. 이 그래프에서 공정 시간과 함께 유휴, 피크 및 평균 연삭력을 모두 측정하여 접선력과 수직력을 결정하는 데 사용할 수 있을 뿐만 아니라 공정의 특정 절단 및 연삭 에너지와 같은 정보도 확인할 수 있습니다. 이 값은 공정의 시간 의존적 거동을 더 잘 이해하고 연삭 응용 분야에서 지배적인 미세 상호 작용을 강조하는 데 사용할 수 있습니다.

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