POTENCJAŁ OBRÓBKOWY FOLII ŚCIERNYCH prof. dr hab. inż. Wojciech Kacalak, dr inż. Katarzyna Tandecka, prof. dr hab. inż. THOMAS G. MATHIA Politechnika Koszalińska, Centre National de la Recherche Scientifique, (CNRS) Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes, Lyon, France XXXIII Szkoła Naukowa Obróbki Ściernej Łódź 2015 OCENA POTENCJAŁU OBRÓBKOWEGO FOLII ŚCIERNYCH, Z WYKORZYSTANIEM SUMARYCZNEGO AKTYWNEGO PROFILU, WYZNACZONEGO Z UWZGLĘDNIENIEM KSZTAŁTU STREFY OBRÓBKI

SCHEMAT METODY

ROZPATRYWANE PROBLEMY W publikacji opisano metodykę oraz wyniki badań dotyczących cech stereometrycznych powierzchni diamentowych folii ściernych. Narzędzia te stosowane są w różnych zabiegach precyzyjnego wygładzania powierzchni o bardzo wysokiej gładkości i dokładności. Przedstawiono wyniki analizy położenia wierzchołków w płaszczyźnie równoległej do powierzchni folii oraz w kierunku do niej prostopadłym, dokonano oceny odległości pomiędzy ziarnami z wykorzystaniem dekompozycji powierzchni na komórki Voronoi. W celu określenia powierzchni folii niezbędnej do realizacji określonej operacji wygładzania opracowano wskaźnik, który zależy od sumarycznego profilu folii w postaci obwiedni sumy rzutów wierzchołków wzniesionych ponad pewien określony poziom z uwzględnieniem kształtu strefy obróbki oraz zagłębień ziaren w materiał obrabiany.

PARAMETRY TOPOGRAFII FOLII

FOLIE DIAMENTOWE 1 IDLF i 3 IDLF

CHARAKTERYSTYKI FOLII Folia k St µm H µm PV µm2 Ovi µm ag µm Ovi / ag Na 1/mm2 1IDLF 0,2 3,08 0,616 264 7,9 1 1350 0,3 0,924 260 7,5 3990 0,4 1,232 180 4,1 7245 3IDLF 6,01 1,202 820 16,5 5 3 5,5 1 300 1,803 585 11,9 3,9 6 2,404 372 8,68 2,8 9 1780 9IDLF 6,61 1,32 182 0 15,6 9 1,7 3 170 1,98 157 8 14,7 1,6 3 400 2,64 101 1 12,4 2 1,3 8 770 PV – średnie pole powierzchni komórek Voronoi, Ovi – odległość od najbliższych sąsiadów wyznaczona z wykorzystaniem komórek Voronoi, ag – nominalny rozmiar ziarna, Na – liczba wzniesień nad płaszczyznę oddaloną o odległość H mierzoną od najwyższego wierzchołka.

ROZKŁAD LICZBY KONTAKTÓW ZIAREN I POWIERZCHNI OBRABIANEJ

LICZBA WIERZCHOŁKÓW ZIAREN WYNIESIONYCH PONAD PŁASZCZYZNĘ ODLEGŁĄ O k LICZBA WIERZCHOŁKÓW ZIAREN WYNIESIONYCH PONAD PŁASZCZYZNĘ ODLEGŁĄ O k*St OD NAJWYŻSZEGO WIERZCHOŁKA 1IDLF 9IDLF

METODYKA WYZNACZANIA LICZBY I POŁOŻENIA WIERZCHOŁKÓW ZIAREN AKTYWNYCH Metodyka wyznaczania liczby i położenia aktywnych ziaren ściernych na powierzchni folii ściernej w strefie obróbki z wykorzystaniem informacji o częstości kontaktów Folia k St µm H µm Na 1/mm2 1IDLF 0,2 3,33 0,666 1075 0,3 0,999 3535 0,4 1,332 6540 3IDLF 7,15 1,43 430 2,145 1190 2,86 1895 9IDLF 8,4 1,68 75 2,52 210 3,36 415

WYZNACZANIE SUMARYCZNEGO PROFILU FOLII Z UWZGLĘDNIENIEM POŁOŻENIA ZIAREN W STREFIE OBRÓBKI

WYZNACZANIE SUMARYCZNEGO PROFILU FOLII Z UWZGLĘDNIENIEM POŁOŻENIA ZIAREN W STREFIE OBRÓBKI W celu weryfikacji zaproponowanego wskaźnika przeprowadzono badania procesu mikrowygładzania. Jako przedmioty obrabiane wybrano talerze dysków stałych ze względu na dokładność porównywania wyników wygładzania na podstawie krótkich cykli obróbkowych. Obróbkę realizowano, z prędkością przemieszczenia powierzchni przedmiotu w strefie obróbki vw=75 m/min, z zastosowaną rolką dociskową o twardości 50oSh. Wygładzanie realizowano z oscylacją folii z częstotliwością fo=80 Hz, prędkość przesuwu folii vt wynosiła 60 mm/min. W celu wyznaczenia parametrów Sa powierzchni obrobionych, przeprowadzono badania wygładzonych powierzchni z wykorzystaniem profilografometru CCI6000 firmy Taylor Hobson.

Lp – przemieszczenie punktu na powierzchni przedmiotu WSKAŹNIK DO OCENY POTENCJAŁU OBRÓBKOWEGO W ZALEŻNOŚCI OD DŁUGOŚCI ZUŻYTEJ FOLII 𝑤 𝑠𝑓 = 1 𝑏 ℎ 𝑚𝑎𝑥 𝑖=1 𝑛 [max 𝑧 𝑖 𝑥,𝑦 + ℎ 𝑖 ] , 𝑔𝑑𝑧𝑖𝑒 𝐻= 𝑘𝑆𝑡 𝑓𝑜𝑙𝑖𝑖(𝑧 𝑢𝑤𝑧𝑔𝑙ę𝑑𝑛𝑖𝑒𝑛𝑖𝑒𝑚 𝑘𝑠𝑧𝑡𝑎ł𝑡𝑢 𝑠𝑡𝑟𝑒𝑓𝑦 𝑘𝑜𝑛𝑡𝑎𝑘𝑡𝑢) Parametry obróbki: vw=75 m/min fo=80 Hz vt =60 mm/min t=20 s W celu optymalnego wykorzystania folii ściernej oraz prognozowania warunków procesu wygładzania opracowano wskaźnik Wsf, będący stosunkiem pola pod sumarycznym profilem do wartości b*hmax, z uwzględnieniem kształtu strefy kontaktu, który może być stosowany do określenia potencjału obróbkowego folii ściernej. Najwyższą oczekiwaną efektywność wygładzania obserwuje się dla folii ściernej o nominalnej wielkości ziaren ściernych 1 mikrometr, co bezpośrednio wiąże się z ukształtowanie topografii powierzchni jak i zaobserwowanym silnym agregatowaniem ścierniwa. Wartość współczynnika Wsf dla folii 1 IDLF jest około czterokrotnie wyższa od współczynnika Wsf dla folii 9 IDLF. Lp – przemieszczenie punktu na powierzchni przedmiotu Lf – przemieszczenie punktu na powierzchni folii

Dziękuję za uwagę DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ