研削盤の加工問題に対する史上最も包括的なソリューション

1、研削盤の面粗さに影響を与える要因とその改善策
(1) 砥石に関する要因。 主に砥石の粒度、硬度、ドレッシングです。
砥石の粒径が細かいほど、砥石の単位面積当たりの砥粒が多くなり、研削面の傷が細かくなり、表面粗さの値が小さくなります。 ただし、粒度が細かくなりすぎると砥石が目詰まりしやすくなり、面粗さが大きくなったり、波打ちが発生したり焼けの原因となります。
砥石の硬度とは、研削力を受けた後に砥粒が砥石から落ちにくいことを指します。 研削砥石が硬すぎるため、摩耗後に砥粒が脱落せず、ワークピースの表面に強い摩擦と圧縮が発生し、塑性変形が増加し、表面粗さが増加し、火傷も発生しやすくなります。 砥石が柔らかすぎると砥粒が脱落しやすく研削効果が弱まり、面粗さの値も大きくなります。 したがって、適切な砥石の硬度を選択する必要があります。
砥石のドレッシングの品質は、使用するドレッシングツールとドレッシング砥石の長手方向の送り速度に密接に関係します。 砥石のドレッシングとは、ダイヤモンドを用いて砥石外層の不動態化砥粒を除去し、砥粒の切れ刃を鋭利にし、研削面の表面粗さを小さくすることです。 また、砥石をドレッシングする際の縦送り速度が小さいほど、ドレッシングホイールの切削微小刃が多くなり、輪郭が良くなり、より小さな表面粗さの値が得られる。
(2) ワーク材質に関係する要因。 材料の硬さ、可塑性、熱伝導率などを含みます。
ワーク材質の硬度、塑性、熱伝導率は面粗さに大きな影響を与えます。 アルミや銅合金などの柔らかい素材は砥石に目詰まりを起こしやすく研削しにくくなります。 可塑性が高く熱伝導率が低い耐熱合金は、砂粒子が早期に崩壊しやすく、研削中に表面粗さが増加します。
(3) 加工条件に関係する要因。 研削量、冷却条件、加工系の精度や耐振動性などを含みます。
研削パラメータには、砥石車の速度、ワークピースの速度、研削深さ、および縦方向の送り速度が含まれます。 砥石の速度を上げると、表面金属の塑性変形の伝播速度が研削速度に追いつかず、材料が変形する時間が足りなくなり、表面粗さの値が低下する場合があります。研削面。 ワークの速度が上がると塑性変形が大きくなり、表面粗さの値が大きくなります。 研削深さと縦送り速度が大きいほど塑性変形が大きくなり、表面粗さの値が大きくなります。 砥石による研削加工は高温となり、熱の影響が支配的となるため、切削液の役割は非常に重要です。 切削液を使用すると、研削面の温度が下がり、焼けが軽減され、落下する砂粒や切り粉を洗い流し、ワークに傷をつけずに済み、表面粗さの値を下げることができます。 ただし、適切な冷却方法と切削液を選択する必要があります。
また、外径円筒研削盤、内面円筒研削盤、平面研削盤では、砥石の主軸精度、送り系の精度と安定性、工作機械全体の剛性と耐振動性が密接に関係します。表面粗さ。
表面粗さに影響を与える上記の要因が分析されました。 加工面の表面粗さ値をいかに小さくするかは、上記の観点からの対策の他に、研削、ホーニング、超精密加工、研磨等の加工方法からも改善することができます。
2、砥石のドレッシング技術
研ぎとは、超硬砥石の砥粒を研ぐ工程です。 この工程では砥粒と鈍い砥石砥粒の間の結合剤を除去し、研削力の強い砥石砥粒が結合剤から突出して鋭い切れ刃を形成する必要があります。 研ぎでは、砥石に作用する研削力の増加を防ぐために、砥石の表面の細孔から小さな物質も除去する必要があります。 ホイールの研削力が増加すると、振動が発生し、部品の表面焼けが発生します。
適切な研ぎがなければ、たとえ最高の砥石であっても、加工部品の高品質と寸法の安定性を実現することはできません。 実際、高品質の研削砥石に投資する場合、高い研削性能を達成するために砥石を適切にトリミングすることが非常に重要です。
整形は、通常の砥石の研ぎと同時に行われる砥石の下準備作業の一部とも言えます。 超硬砥石の場合、2つの工程を別々に行い、まず砥石の形状を整えます。 超硬砥石の使用では、成形ツールやローラーを使用して成形を行い、セラミックボンディングロッドを使用して研ぎを行うことが多いです。 成形が完了したら砥石を研ぎます。
成形や研ぎなどの砥石の修理を行う前に、スピンドルベアリングが一定の温度（砥石の通常の研削状態など）にあることを確認することが重要です。 これにより、部品の幾何学的形状の損傷や、砥石車やドレッシングツールの異常な摩耗を回避できます。 修理に使用される工具は、一般に硬くて耐摩耗性があるものの脆いダイヤモンド素材でできており、わずかな衝突や応力によって小さな亀裂や破損が発生しやすいため、慎重に取り扱う必要があります。
ダイヤモンドシェイパー自体は切削工具であるため、非常に鋭利な状態を保つ必要があります。 切れ味の悪いドレッシングツールを使用して砥石の表面を整えると、砥石の切れ味が鈍くなります。 ダイヤモンドドレッシングツールを高品質で鋭利な状態に維持するには、シングルポイントまたは尖ったドレッシングツールを一定の間隔で1/8円回転させる必要があります。 回転数は修理状況に応じて決定できますが、経験上少なくとも1日1回は回転させる必要があります。 チゼルヘッドや成形ツールの場合、通常、切れ味が鈍くなる前に 180 度回転する必要があります。
ほとんどの円筒研削盤は、部品と砥石を水平線上に配置します。 部品の外円の最高点と砥石の外円の最高点を部品と砥石の接触点といいます。 ダイヤモンド ドレッシング ツールは、部品/砥石車の接触点にできるだけ近い位置で砥石車をトリミングする必要があります。 内面研削盤で使用される砥石の場合、ダイヤモンドドレッシングツールを使用して砥石の外円の最高点（穴研削時の部品と砥石との接触点）に近づくことがより重要です。ドレッシング用。
微調整を行う
トリミングに必要な時間を短縮するために、より大きなトリミング深さを選択する誘惑があるようです。 これは非常に間違った考えです。 砥石は最適な深さでトリミングする必要があります。 選択したトリミング深さが大きすぎると、切断温度が高くなり、トリマーの耐用年数が短くなり、さらには有用な砥石層が切断される可能性があります。 最終的にはトリマーと砥石車の両方に損傷を与えることになり、逆効果になります。 最適なトリミング量は、数回のトリミング後に砥石の幾何学的形状が復元され、良好な研削刃が正確に製造できるという原理に基づいています。 一点ドレッシングツールを使用する場合は、砥石の直径方向が軸に対して傾斜角｛{0}｝°で接するようにしてください。 これにより、単一点トリミング ツールが定期的に回転するときにシャープ効果が生まれます。 多点接触トリミング ツールをこの角度に傾ける必要はありません。 トリミングツールの端面全体を砥石面に接触させるように変更します。
横移動速度とは、ドレッシング工程中にドレッシングツールが砥石の表面を通過する速度です。 部品の機械加工に必要な表面粗さと金属の切削速度に重要な役割を果たします。 横方向の移動速度が遅すぎると、砥石がブロックされ、部品の表面粗さや金属の切削速度が損なわれます。 横方向の移動速度が遅すぎると、砥石車の振動が発生したり、部品の表面が焼けたりする可能性があります。 均一で速い横方向の移動速度により、砥石の表面がトリミングされ、研削性能が向上し、研削効率が向上し、部品の表面粗さが低減されます。
冷却を維持する
クーラントを適切に使用すると、修理速度が向上し、修理効率が向上します。 経験に基づいて、直径 3/8- インチのクーラントを選択すると、トリマーから大量の熱を除去し、トリマーの寿命を延ばすことができます。 ダイヤモンドドレッシングツールが砥石を通過する際には、砥石の表面全体を覆うクーラントノズルを設置するか、ダイヤモンドドレッシングツールにクーラントを連続的に添加してください。 修理工具が砥石に接触して修理が始まるときは、絶対に修理工具をクーラントから取り出さないでください。 そうしないと、低温と高温の極端な温度変化下でダイヤモンド ドレッシング ツールに亀裂や破損が発生する可能性があります。
クーラントを高精度に濾過するフィルターを使用すると、クーラント内の汚れや切り粉の繰り返し発生を防ぐことができます。 クーラントが汚染されていると、砥石車の摩耗が早くなり、砥石車の修理頻度が高くなる可能性があります。 砥石車の乾式ドレッシングは、乾式研削中にのみ実行されます (この場合、ダイヤモンド ドレッシング ツールの冷却は中断される可能性があります)。 毎日の作業を終了する前に、クーラントを止めて砂車を空の状態で数分間運転してください。 砥石の破損を防ぐことができます。
振動は修理の大敵です
砥石の修理中に、振動を効果的に低減し、砥石の表面に修理跡を残さないようにすること、衝突や修理工具の損傷を避けることが重要です。 つまり、砥石自体の構造的特性によって決まる砥石のバランスも維持する必要があります。 不均一な密度と砥石車全体の幾何学的形状は両方とも、砥石車の固有のバランスに影響を与える可能性があります。 したがって、高品質の砥石を選択することも非常に重要です。 高品質の砥石であれば、適切に取り付けるだけで砥石のバランスが保たれます。 メーカーの工場説明書によると、砥石には上向きの矢印が付いており、大まかなバランス調整後の砥石のライトエンドの方向を示しています。 その後、ユーザーは矢印の指示に従い、動的なバランスを達成するために砥石車の調整に注意を払うことができます。 クーラントを均等に追加すると、砥石車のバランスが維持されることがあります。
振動をさらに回避するには、トリミング ツールがクランプにしっかりとクランプされ、最小限のオーバーハングを維持してトリミング ツールが十分な剛性を確保していることを確認する必要があります。 ダイヤモンドツールがしっかりとクランプされていないと、振動や異音の発生、部品表面の波打ち、部品表面の歪み、修理工具の破損などの原因となります。
超硬砥石は、研削を開始する前に成形して研ぐ必要があります。 この記事で紹介した経験に従うと、砥石が最高の研削効果を生み出すことができます。
3、研削盤の精度がワークの加工精度に与える影響
研削盤の幾何精度、剛性、熱変形、動作安定性、耐振動性は、ワークの加工精度に直接影響します。
(1) 研削盤の幾何精度とは、無負荷時の各部品の動作精度および相互位置精度を指します。 多かれ少なかれ誤差は避けられないため、絶対的な精度で工作機械を製造することは不可能です。 この種の誤差は、加工中にさまざまな程度でワークピースに反映され、加工精度に影響を与えます。 一般に、主軸のラジアル振れや軸方向の変位、作業台などの可動部の動作の真直度、作動部の位置誤差や伝達誤差などがあります。
砥石主軸のラジアル振れやアキシアル変位、研削盤ヘッドの大きな移動誤差は、研削後のワークの面粗さに影響を与えるだけでなく、ワークの真円度や端面振れの原因となり、研削プロセス中の不均一な火花の発生。 ワークテーブルが垂直でない垂直面上で移動すると、内外円筒研削盤のワーク母線の真直度に影響を及ぼし、平面研削盤で平面を研削する際にワークの平面度誤差が大きくなります。 外径円筒研削盤の砥石主軸軸の中心線と内面円筒研削盤の砥石主軸軸の中心線は、ワークヘッドフレーム軸の中心線と高さが異なります。 インナーコーンとアウターコーンを研削​​する場合、ワークピースのバスバーは双曲線になります。 砥石主軸の中心線とワークテーブルの移動方向が平行ではないため、研削後のワーク端面の平面度に影響を与えます。 研削盤の伝達誤差は、ねじ研削や歯車研削の加工精度に大きな影響を与えます。
(2) 研削盤の剛性。 これは、グラインダーのコンポーネントが外力（研削力）を受けたときに変形に抵抗する能力を指します。 つまり、同じ研削力の下では、コンポーネントの変形が小さいほど、剛性は大きくなります。 逆に、部品の変形が大きい場合は、部品の剛性が小さいことを意味します。 これらの変形の大きさは、研削盤の静的状態の元の幾何学的精度を乱し、ワークピースに大きな加工誤差を引き起こすことになります。 したがって、剛性の高い機械はワークに対する加工精度が高くなります。
(3) 熱による変形。 研削盤内部の熱源の分布は不均一であり、動作時の各部品の発熱量も異なります。 外部熱源が工作機械の各部に与える影響も異なります。 材質の違いにより構成部品の熱膨張係数が異なるため、工作機械の各部に異なる微小変形が生じ、工作機械本来の幾何精度が低下し、ワークの加工精度に影響を与えます。 したがって、温度変化による工作機械やワークの精度への影響を防ぐために、精密研削盤は恒温室に設置するのが最善です。
(4) グラインダーの可動部が這う。 微小周期送りや低速連続移動時に、研削盤ワークテーブル上の砥石ホルダなどの可動部品が不均一に動く現象を一般にクローリングといいます。 研削盤でこの現象が発生すると、研削加工時に送りムラが発生し、研削時のワークの面粗さに影響を与えます。
(5) 研削盤の振動。 研削盤は研削加工中に振動を発生し、これにより砥石とワークとの相対位置が周期的に変化し、ワーク表面に振動パターンが発生し、加工品質や加工精度に重大な影響を与えます。
研削後のワークの精度を向上させるためには、上記要因の影響を排除することに加え、位置決め基準の適切な選択、クランプ方法、砥石の選択と正しい修正、および研削砥石の適切な修正にも注意を払う必要があります。ワーク加工時の適切な研削量と加工方法の選択。