Kaczmarek, Józef

Mechanik

Lodz University of Technology Repository

        OCENA SKRAWNOŚCI ELEKTROKORUNDOWYCH ŚCIERNIC DO PRZECINANIA NA PRZECINARKACH  RĘCZNYCH  Józef KACZMAREK1   1. WPROWADZENIE  Ściernice do przecinania powinny charakteryzować się dwiema podstawowymi właściwościami: odpowiednio wysoką wytrzymałością oraz dobrymi właściwościami skrawnymi. Wyniki obszernych badań wytrzymałości tych narzędzi zamieszczone są m. in. w [8–12,14–16,18,19]. Dotychczas wykonane ważne badania jakości ściernic do przecinania oceniano dziesięcioma wskaźnikami [1–6]. Obejmowały one również ocenę skrawności ściernic, głównie pod względem wydajności przecinania, jego energochłonności oraz zużycia ściernicy, w której stosowano ocenę sześcioma wskaźnikami. W badaniach tych, wpływ wydzielającej się w procesie przecinania ściernicowego dużej ilości ciepła uwzględniano pośrednio, za pomocą wskaźnika pola powierzchni przypalonej. Wydaje się, iż korzystniejszym i bezpośrednim kryterium oceny w tym względzie jest temperatura przecinania, która była również stosowana jako podstawowe kryterium skrawności konwencjonalnych ściernic do szlifowania [7]. Od tej temperatury zależy bowiem jakość przedmiotu przecinanego związana ze zmianami strukturalnymi materiału (np.: rozhartowanie i rekrystalizacja) w strefie obróbki. W niniejszej pracy zastosowano do oceny skrawności ściernic do przecinania zbiór kryteriów zawierający tylko trzy łatwo mierzalne wielkości fizyczne (parametry)  i przez to dający się łatwo zastosować w praktyce. Zbiór ten zawiera: wskaźnik powierzchniowej wydajności względnej GA [1–6], wyrażający stosunek powierzchni przeciętego przedmiotu i powierzchni zużytej na ten cel ściernicy, natężenie prądu pobieranego przez silnik przecinarki I [13,17] oraz maksymalną temperaturę  __________  1  Politechnika Łódzka, Katedra Technologii Maszyn, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź 38 przedmiotu przecinanego θ [13,17]. Przy pomocy tego zbioru skrawność ściernicy do przecinania oceniana jest wielostronnie. Obejmuje bowiem zagadnienia wydajności  i energochłonności procesu, temperatury w strefie skrawania a także zużycie narzędzia. Pośrednio mogą być również ocenione koszty procesu przecinania ściernicowego. W niniejszym opracowaniu zamieszczono wyniki badań wpływu twardości  i ziarnistości (jako podstawowych cech budowy) ściernic do przecinania o najczęściej stosowanych charakterystykach technicznych na wartości składników zapropo-nowanego zbioru oceny.   2. STANOWISKO BADAWCZE I PRZEBIEG BADAŃ  Badania prowadzono na prostym konstrukcyjnie stanowisku, którego głównym elementem była przecinarka firmy Bosch zamontowana na prowadnicach z siłą docisku ściernicy do przedmiotu realizowaną grawitacyjnie za pomocą obciążników  i układu cięgnowego. Wartość tej siły ustalono w badaniach wstępnych na takim poziomie, aby ściernica była w wymaganym do przecinania stanie samoostrzenia  a jednocześnie nie wymagała od operatora zbyt dużego wysiłku. Dla przyjętej  w badaniach średnicy ściernic øs = 180mm i średnicy przecinanego ze stali S325 pręta  øp = 20mm, najkorzystniejsza wartość tej siły wynosiła 70N.  Natężenie prądu I pobieranego przez silnik przecinarki odczytywano bezpośrednio z amperomierza cyfrowego włączonego w elektryczny obwód zasilający przecinarkę.  Temperaturę przedmiotu przecinanego θ mierzono za pomocą kamery termo-wizyjnej typu VIGO v.50 o zakresie pomiarowym do 13000C. Pomiar ten, wymagający m.in. precyzyjnego określenia współczynnika emisyjności przecinanego przedmiotu, opisano szczegółowo we wcześniejszych pracach [13,17]. Przykładowy przebieg temperatury podczas kolejnych przecięć przedstawia rys. 1. Linie wykresów widoczne na tym rysunku oznaczają odpowiednio: najwyżej położona linia – przebieg maksymalnej temperatury przecinanego pręta Θ podczas jej zagłębiania w przecinany przedmiot, linia środkowa i najniżej położona – przebieg średniej i minimalnej temperatury rejestrowanych w polu widzenia kamery (nie są one wykorzystywane jako wyniki badań).  Wymiary potrzebne do wyznaczenia wskaźnika GA (przed i po przecinaniu) mierzono suwmiarką z odczytem cyfrowym.  Badaniom poddano ściernice typu 41 - 180x3x22,2 95A BF- 80 o twardościach  R i T oraz o ziarnistościach 24 i 30, przecinając nimi w każdej próbie (doświadczeniu) po siedem prętów. Każde doświadczenie wykonywano z powtórzeniami i jako jego wynik przyjmowano wartość średnią z trzech doświadczeń różniących się nie więcej niż 4%.   39   Rys. 1. Przebiegi temperatury przy przecinaniu ściernicą 41 - 180x3x22,295A 24R BF - 80   3. WYNIKI BADAŃ DOŚWIADCZALNYCH I ICH INTERPRETACJA  Uzyskane wyniki badań zebrano w tabeli 1 oraz zwizualizowano je na rys. 2.  Tabela 1. Wartości parametrów oceny skrawności badanych ściernic Dane ściernic: twardość                        ziarnistość  Parametry oceny R T 24 30 24 30 Wskaźnik GA [mm2/mm2] 3,15 3,41 3,78 4,01 Natężenie prądu I [A] 21,4 22,9 25,1 26,4 Temperatura Θ [oC] 585 621 668 696  Analiza wyników badań, po przyjęciu ściernicy o twardości R i ziarnistości 24, jako odniesienia - wykazała, iż: 1) wydajność względna przecinania, oceniana wskaźnikiem GA, rośnie odpowiednio:  o ok. 8% dla ściernic R 30, o ok. 20% dla ściernic T 24, i o ok. 27% dla ściernic  T 30 – oznacza to, że najwydajniej przecinają ściernice o charakterystyce T 30;  40                                                                   a)                                                               b)                                                                  c)   Rys. 2. Wartości kryteriów oceny skrawności ściernicy dla ściernic o różnych, najważniejszych danych charakterystyki ściernicy 41 2) natężenie prądu pobieranego przez silnik przecinarki I rośnie odpowiednio:  o ok. 7% dla ściernic R 30, o ok. 17% dla ściernic T 24, i o ok. 23% dla ściernic  T 30 – oznacza to, że najlepiej energetycznie przecinają ściernice R 24;  3) temperatura przecinania Θ rośnie odpowiednio: o ok. 6% dla ściernic R 30,  o ok. 14% dla ściernic T 24, i o ok. 19% dla ściernic T 30 – oznacza to, że najbardziej korzystnie pod względem cieplnym („najchłodniej”) przecinają ściernice R 24.  4. PODSUMOWANIE  Przeprowadzone badania wskazują na możliwość oceny skrawności ściernicy przy pomocy łatwego w zastosowaniu praktycznym zbioru tylko trzech parametrów. W przypadku, gdy użytkownikowi zależy na większej wydajności przecinania to powinien stosować ściernice o charakterystyce T 30. Wynika to z porównania otrzymanych w badaniach wartości GA.  Jeśli dla użytkownika ważne są mniejsze koszty przecinania to powinien stosować również ściernice o charakterystyce T 30. Wskazuje na to pośrednio porównanie uzyskanych w badaniach wartości GA (ujmujących zużycie ściernicy, a więc i jej koszt) i jednocześnie wartości I (ujmujących koszt energii elektrycznej przecinania)  Jeżeli natomiast użytkownikowi zależy na przecinaniu z najniższą temperaturą („najchłodniejszym”), to powinien stosować ściernice o charakterystyce R 24, na co wskazuje bezpośrednie porównanie otrzymanych w badaniach wartości Θ.   LITERATURA    [1] BIEGALSKI H., FELD M., Aspekty technologiczne i ochrony środowiska naturalnego przy cięciu ściernicowym. XXII Szkoła Naukowa Obróbki Ściernej Gdańsk-Jurata, 1999, 49–73.    [2] BIEGALSKI H., FELD M., Prognozowanie właściwości użytkowych ściernic do przecinania. XXIV Szkoła Naukowa Obróbki Ściernej Łopuszna, 2001, 341–348.   [3] BIEGALSKI H., Badania nieniszczące i koncepcja stanowiska do badań eksploatacyjnych ściernic do przecinania ręcznego. XXVI Szkoła Naukowa Obróbki Ściernej Łódź, 2003, 89–94.   [4] BIEGALSKI H., Prognozowanie jakości elektrokorundowych ściernic do przecinania. Podstawy  i technika obróbki ściernej, Rzeszów, 2007, 79–88.   [5] BIEGALSKI H., Prognozowanie jakości ściernic do przecinania ręcznego z zastosowaniem metody Tauguchego. Wybrane problemy obróbki ściernej, Bochnia, 2008, 177–184.   [6] BIEGALSKI H.,  Wartościowanie jakości ściernic do przecinania z zastosowaniem samoistnego stopniowania ważności kryteriów. XXXVI Szkoła Naukowa Obróbki Ściernej Łódź, 2010, 33–42.   [7] KACZMAREK J., Ocena skrawności ściernicy w wybranych odmianach szlifowania. Rozprawa doktorska, Łódź 1985.   [8] KACZMAREK J., KUBIAK T, Metody określania naprężeń w ściernicy do przecinania, obciążonej siłą boczną. OBRÓBKA ŚCIERNA – TENDENCJE ROZWOJU, Łódź, 2003, 59–66.   [9] KACZMAREK J., Wpływ prędkości roboczej i jednopunktowego obciążenia bocznego na wytrzymałość ściernic do przecinania. XXVII Szkoła Naukowa Obróbki Ściernej Koszalin, 2004, 243–250. 42 [10] KACZMAREK J., ŚWINIARSKI J., Analiza wytrzymałości ściernicy do przecinania przy obciążeniu bocznym trójpunktowym. XXX Szkoła Naukowa Obróbki Ściernej Gdańsk-Jurata, 2006, 123–126. [11] KACZMAREK J., Wytrzymałość statyczna ściernic do przecinania.  Podstawy i technika obróbki ściernej, Rzeszów, 2007, 47–54. [12] KACZMAREK J., Badania wytrzymałości ściernic metodą tensometryczną. Wybrane problemy obróbki ściernej, Bochnia, 2008, 13–22.  [13] KACZMAREK J., The Effect of Abrasive Cutting on the Temperature of Grinding Wheel and its Relative Efficiency. Archives of Civil and Mechanical Engineering Vol. VII, No. 2 Wrocław, 2008, 81–91. [14] KACZMAREK J., Znaczenie materiałów siatek wzmacniających w wytrzymałości ściernic do przecinania. XXXII Szkoła Naukowa Obróbki Ściernej Koszalin-Darłówko, 2009, 71–78. [15] KACZMAREK J., Wpływ ułożenia siatek wzmacniających w ściernicach do przecinania na właściwości fizyczne związane z ugięciem i wytrzymałością. XXXIII Szkoła Naukowa Obróbki Ściernej Łódź, 2010, 117–124. [16] KACZMAREK J., Wpływ podstawowych parametrów charakterystyki ściernic do przecinania na ich wybrane właściwości wytrzymałościowe. Obróbka Ścierna Współczesne problemy,  A. Barylski (red.), Gdańsk, 2011, 25–28. [17] KACZMAREK J., Using a Thermovision Method for Measuring Temperatures of a Workpiece during Abrasive Cut-off Operation. Advances in Manufacturing Science and Technology, Vol. 35, No. 4, 2011, 85–95. [18] KACZMAREK J., ŚWINIARSKI J., The Strength of Cut-off Wheel Model Subjected to a Single Point Lateral Load Assessed by Different Methods.  Mechanics and Mechanical Engineering,  Vol. 15, No. 1, 2011, 61–72. [19] KACZMAREK J., ŚWINIARSKI J., The Strength of a Cut-off Wheel Model Subjected to a Three Point Lateral Load Assessed by Different Methods. Mechanics and Mechanical Engineering,  Vol. 15, No. 1, 2011, 73–79. 

Ocena skrawności elektrokorundowych ściernic do przecinania na przecinarkach ręcznych.

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Lodz University of Technology Repository