Frontier Materials & TechnologiesFrontier Materials & TechnologiesFrontier Materials & Technologies2782-40392782-6074Togliatti State University10610.18323/2073-5073-2019-1-43-49ArticlesСтатьиKEY ASPECTS OF INFLUENCE OF ULTRASONIC VIBRATIONS OF A DRESSING TOOL ON THE EFFICIENCY OF THE PROCESS OF WHEEL DRESSINGОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ ПРАВЯЩЕГО ИНСТРУМЕНТА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА ПРАВКИ ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВMurashkinS. V.МурашкинС. В.
Russian Federation
SelivanovA. S.СеливановА. С.
Russian Federation
MalyshevV. I.МалышевВ. И.
Russian Federation
Togliatti State UniversityТольяттинский государственный университет29032019143491103202111032021https://vektornaukitech.ru/jour/article/view/106

The authors developed the technique of the study of influence of axial ultrasonic vibrations of a core diamond dressing tool (DT) in the process of dressing of a grinding wheel: on the normal component Py of dressing force, on the wear of the dressing tool diamonds, on the formation of the wheel working surface texture (WWS). The WWS texture parameters were studied by the following methods: sensing on a profile recording instrument using a diamond stylus (parameters are the bearing length ratio tр at the fixed level р and the mean pitch between grains); optical microscopy using the MBS-2 microscope (parameters are the bearing surface ratio η of a grinding wheel). In parallel, the authors carried out the fractographic study of the WWS texture using the LEO 1455VP scanning electron microscope.

The study shows that in the condition of ultrasonic dressing (UD) of a wheel, the DT wear slightly influences the changes in the bearing surface ratio η of the WWS texture. Therefore, the ultrasonic dressing can ensure higher stability of cutting power of a wheel and the DT can work up to wear-out.

The authors give recommendations on the selection of the ultrasonic dressing parameters:

1. It is recommended to select the oscillation frequency from the frequencies specified by the State All-Union standard 16165-80: (18±1.26) kHz; (22±1.54) kHz; (44±3.08) kHz; (66±4.62) kHz.

2. It is impractical to specify the DT amplitude of forced oscillations A higher than 15…20 micron.

3. When selecting the dressing depth tп it is necessary to consider the condition of mandatory intermittent interruption of contact of DT with WWS according to the inequality: 0≤tП≤2A.

Разработана методика исследования влияния осевых ультразвуковых колебаний стержневого алмазного правящего инструмента (ПИ) в процессе правки шлифовального круга: на нормальную составляющую Py силы правки; на износ алмазов ПИ; на формирование рельефа рабочей поверхности круга (РПК). Параметры рельефа РПК изучали методами: ощупывания на специальном профилографе при помощи алмазной иглы (параметры – относительная опорная длина tр на фиксированном уровне р и средний шаг между зернами); оптической микроскопии с помощью микроскопа модели МБС-2 (параметр – относительная опорная поверхность η шлифовального круга). Параллельно проводили фрактографическое исследование рельефа РПК на сканирующем электронном микроскопе LEO 1455VP.

Показано, что в условиях ультразвуковой правки (УЗП) круга износ ПИ практически не оказывает влияния на изменение относительной опорной поверхности η рельефа РПК. Из этого следует, что УЗП способна обеспечить более высокую стабильность режущей способности круга, а ПИ способен работать вплоть до полного износа.

Приведены рекомендации по выбору параметров ультразвуковой правки:

1. Частоту колебаний рекомендуется выбирать из определенных по ГОСТ 16165-80 частот: (18±1,26) кГц; (22±1,54) кГц; (44±3,08) кГц; (66±4,62) кГц.

2. Амплитуду А вынужденных колебаний ПИ нецелесообразно назначать свыше 15…20 мкм.

3. При выборе глубины правки tп следует учитывать условие обязательного периодического прерывания контакта ПИ с РПК в соответствии с неравенством: 0≤tП≤2A.

ultrasonic wheel dressingabrasive grainsmicrochipsdressing forcedressing tool wearwheel working surface textureультразвуковая правка кругаабразивные зернамикросколысила правкиизнос правящего инструментарельеф рабочей поверхности кругаHashimoto F., Gallego I., Oliveira J.F.G., Barrenetxea D., Takahashi M., Sakakibara K., Stalfelt H.D., Staadt G., Ogawa K. Advances in centerless grinding technology. CIRP Annals – Manufacturing Technology, 2012, vol. 61, no. 2, pp. 747–770.Hashimoto F., Gallego I., Oliveira J.F.G., Barrenetxea D., Takahashi M., Sakakibara K., Stalfelt H.D., Staadt G., Ogawa K. Advances in centerless grinding technology // CIRP Annals – Manufacturing Technology. 2012. Vol. 61. № 2. P. 747–770.Wegener K., Bleicher F., Krajnik P., Hoffmeister H.W., Brecher C. Recent developments in grinding machines. CIRP Annals – Manufacturing Technology, 2017, vol. 66, no. 2, pp. 779–802.Wegener K., Bleicher F., Krajnik P., Hoffmeister H.W., Brecher C. Recent developments in grinding machines // CIRP Annals – Manufacturing Technology. 2017. Vol. 66. № 2. P. 779–802.Zhanga Y.Z., Xu X.P. Influence of surface topography evolution of grinding wheel on the optimal material removal rate in grinding process of cemented carbide. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 2019, vol. 80, pp. 130–143.Zhanga Y.Z., Xu X.P. Influence of surface topography evolution of grinding wheel on the optimal material removal rate in grinding process of cemented carbide // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2019. Vol. 80. P. 130–143.Palmer J., Ghadbeigi H., Novovic D., Curtis D. An experimental study of the effects of dressing parameters on the topography of grinding wheels during roller dressing. Journal of Manufacturing Processes, 2018, vol. 31, pp. 348–355.Palmer J., Ghadbeigi H., Novovic D., Curtis D. An experimental study of the effects of dressing parameters on the topography of grinding wheels during roller dressing // Journal of Manufacturing Processes. 2018. Vol. 31. P. 348–355.Kadivara M., Azarhoushang B., Shamaray S., Krajnik R. The effect of dressing parameters on micro-grinding of titanium alloy. Precision Engineering, 2018, vol. 51, pp. 176–185.Kadivara M., Azarhoushang B., Shamaray S., Krajnik R. The effect of dressing parameters on micro-grinding of titanium alloy // Precision Engineering. 2018. Vol. 51. P. 176–185.Korchak S.N. Proizvoditelnost protsessa shlifovaniya stalnykh detaley [Productivity of process of grinding of steel details]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1974. 275 p.Корчак С.Н. Производительность процесса шлифования стальных деталей. М.: Машиностроение, 1974. 275 с.Malkin S., Grinding Technology: Theory and Applications of Machining with Abrasives. New York, John Wiley & Sons Publ., 1989. 290 p.Malkin S., Grinding Technology: Theory and Applications of Machining with Abrasives. New York: John Wiley & Sons, 1989. 290 p.Malkin S., Guo C. Grinding Technology. Theory and application of machining with abrasines. 2nd ed. New York, Industrial Press Publ., 2008. 372 p.Malkin S., Guo C. Grinding Technology. Theory and application of machining with abrasines. 2nd ed. New York: Industrial Press, 2008. 372 p.Bogachev Yu.Yu., Babenko M.G. Study of the resistance of the working surface of the grinding wheel and dressing diamond tool. Vestnik Permskogo natsionalnogo issledovatelskogo politekhnicheskogo universiteta. Mashinostroenie, materialovedenie, 2015, vol. 17, no. 2, pp. 21–29.Богачев Ю.Ю., Бабенко М.Г. Исследование стойкости рабочей поверхности шлифовального круга и правящего алмазного инструмента // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2015. Т. 17. № 2. С. 21–29.Malyshev V.I., Murashkin S.V., Popov A.N. Effect of ultrasound on edit the terms of quality polished surfaces under automated production. Vektor nauki Tolyattinskogo gosudarstvennogo universiteta, 2010, no. 3, pp. 101–105.Малышев В.И., Мурашкин С.В., Попов А.Н. Влияние ультразвуковой правки круга на качество шлифованных поверхностей в условиях автоматизированного производства // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2010. № 3. С. 101–105.Yanga Z., Zhang S., Zhang Z., Zhang Y., Hu J., Li K., Zhao B., Zhang Y. Experimental research on laserultrasonic vibration synergic dressing of diamond wheel. Journal of Materials Processing Technology, 2019, vol. 269, pp. 182–189.Yanga Z., Zhang S., Zhang Z., Zhang Y., Hu J., Li K., Zhao B., Zhang Y. Experimental research on laserultrasonic vibration synergic dressing of diamond wheel // Journal of Materials Processing Technology. 2019. Vol. 269. P. 182–189.Wegener К., Hoffmeister H.W., Karpuschewski B., Kuster F., Hahmann W.C., Rabiey M. Conditioning and monitoring of grinding wheels. CIRP Annals – Manufacturing Technology, 2011, vol. 60, no. 2, pp. 757–777.Wegener К., Hoffmeister H.W., Karpuschewski B., Kuster F., Hahmann W.C., Rabiey M. Conditioning and monitoring of grinding wheels // CIRP Annals – Manufacturing Technology. 2011. Vol. 60. № 2. P. 757–777.Berlyaev B.V. The Effect of Ultrasonic Wheel Dressing on the Grinding Process. Machines & Tooling Melton Mowbray, 1978, vol. 49, no. 11, pp. 53–54.Berlyaev B.V. The Effect of Ultrasonic Wheel Dressing on the Grinding Process // Machines & Tooling Melton Mowbray. 1978. Vol. 49. № 11. P. 53–54.Tawakoli T., Westkaemper E., Rasifard A. Ultrasonic Assisted Dressing of Vitrified CBN Grinding Wheel. 40th CIRP International Seminar on Manufacturing Systems. Liverpool, Liverpool University Publ., 2007, pp. 121–125.Tawakoli T., Westkaemper E., Rasifard A. Ultrasonic Assisted Dressing of Vitrified CBN Grinding Wheel // 40th CIRP International Seminar on Manufacturing Systems. Liverpool: Liverpool University, 2007. P. 121–125.Kiselev E.S. Intensifikatsiya protsessov mekhanicheskoy obrabotki ratsionalnym ispolzovaniem energii ultrazvukovogo polya [Intensification of the processes of mechanical treatment using the efficient use of ultrasonic field energy]. Ulyanovsk, UlGTU Publ., 2003. 186 p.Киселев Е.С. Интенсификация процессов механической обработки рациональным использованием энергии ультразвукового поля. Ульяновск: УлГТУ, 2003. 186 с.Malyshev V.I., Murashkin S.V., Selivanov A.S. Ultrasonic dressing of the grinding circle, as means of increase of efficiency of grinding in the conditions of mass production. Sbornik nauchnykh trudov SWorld, 2012, vol. 7, no. 3, pp. 52–60.Малышев В.И., Мурашкин С.В., Селиванов А.С. Ультразвуковая правка, как средство повышения эффективности шлифования в условиях массового производства // Сборник научных трудов SWorld. 2012. Т. 7. № 3. С. 52–60.Malyshev V.I., Murashkin S.V. Definition of quantity volume-destroyed abrasive grains of the grinding circle at to ultrasonic editing. Vektor nauki Tolyattinskogo gosudarstvennogo universiteta, 2011, no. 3, pp. 60–65.Малышев В.И., Мурашкин С.В. Определение количества объёмно-разрушаемых абразивных зёрен шлифовального круга при ультразвуковой правке // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2011. № 3. С. 60–65.Grigoryan M.A. The destruction of grains of interacting abrasive tools during dressing. Mashinostroitel, 2007, no. 6, pp. 30–34.Григорян М.А. Разрушение зерен, взаимодействующих абразивных инструментов при правке // Машиностроитель. 2007. № 6. С. 30–34.Fedoseev O.B. The Effect of Noise on Grinding Cycles. Journal of Engineering for Industry, 1991, vol. 113, no. 4, pp. 474–476.Fedoseev O.B. The Effect of Noise on Grinding Cycles // Journal of Engineering for Industry. 1991. Vol. 113. № 4. P. 474–476.Schwarz K.E. Zerspanungsvorgauge und Schleifergebnis beim Abrichten von Grinding. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2001, vol. 123, pp. 319–324.Schwarz K.E. Zerspanungsvorgauge und Schleifergebnis beim Abrichten von Grinding // Journal of Manufacturing Science and Engineering. 2001. Vol. 123. P. 319–324.