Obecnie prowadzone są prace teoretyczne i doświadczalne wpływu drgań o różnych parametrach, wprowadzanych na szlifierkę na falistość i chropowatość przedmiotu obrabianego. Prace te pozwolą na rozwinięcie nowatorskiej techniki szlifowania wibracyjnego, dającej możliwość poprawienia procesu szlifowania i jakości szlifowanej powierzchni. Metoda ta polega na zamierzonym wprowadzaniu z zewnątrz drgań stycznych do powierzchni szlifowanej obwodem ściernicy oraz wzdłuż szybkości skrawania o określonej częstotliwości i amplitudzie wymuszenia. W przypadku szlifowania płaszczyzn, drgania wprowadzano na przedmiot obrabiany za pomocą stolika wibracyjnego z elektrodynamicznym wzbudnikiem drgań. Metodę tą zastosowano w obwodowym szlifowaniu wgłębnym płaszczyzn, które polega na dosuwie ściernicy całą jej szerokością w przedmiot szlifowany, podczas gdy przedmiot otrzymuje posuw wzdłużny. Szlifowanie wibracyjne wałków jest realizowane poprzez wprowadzanie odpowiedniej czasowej charakterystyki prędkości obrotowej przedmiotu obrabianego i pozwala uzyskać pożądaną falistość szlifowanego wałka. Parametry wymuszenia harmonicznego stasowanego do poprawy geometrii powierzchni szlifowanej optymalizowane są w procesie analizy modalnej całej konstrukcji szlifierki.
Zakres przeprowadzonych prac obejmował analizę teoretyczną, w tym opracowanie modelu fizycznego szlifierki, opis matematyczny tego modelu i rozwiązania w postaci komputerowych symulacji zachowania się dynamicznego modelu fizycznego. Rozwiązanie numeryczne układu równań różniczkowych opisującego dynamikę procesu szlifowania tradycyjnego i wibracyjnego w układzie OUPN szlifierki do płaszczyzn uzyskano za pomocą modułu symulacyjnego SIMULINK programu MATLAB. Badania symulacyjne wymagały identyfikacji parametrów występujących w modelu fizycznym. Większość tych parametrów wyznaczono doświadczalnie, a pozostałe – w sposób analityczny. Analiza teoretyczna wykazała tłumiący wpływ drgań wprowadzanych na amplitudę drgań względnych ściernicy i przedmiotu szlifowanego, co w sposób pośredni przekłada się na falistość powierzchni szlifowanej.
Widok stanowiska ze stolikiem wibracyjnym i z zamontowanymi czujnikami indukcyjnymi: 1 – stolik wibracyjny, 2 – wzbudnik drgań, 3 – czujnik indukcyjny mierzący drgania stolika wibracyjnego, 4, 5 – czujniki indukcyjne w układzie różnicowym mierzące drgania wrzeciona, 6 – trzpień pomiarowy zamocowany współosiowo do wrzeciona ściernicy, 7 – czujnik indukcyjny mierzący drgania stołu, 8 – przymiar kątowy zamocowany do stołu
Przeprowadzono następnie eksperymentalne próby szlifowania tradycyjnego bez i z wyiskrzaniem oraz próby szlifowania wibracyjnego bez i z wyiskrzaniem. Wpływ drgań wprowadzanych do procesu szlifowania na stan warstwy wierzchniej przedmiotu obrabianego określano poprzez pomiar parametru chropowatości Ra (średnie arytmetyczne odchylenie profilu chropowatości) oraz parametrów falistości Wt (całkowita wysokość profilu falistości) i Wc5 (średnia wysokość elementów profilu falistości). Po każdej serii prób szlifowania wykonywano profilogramy szlifowanych powierzchni. Szlifowanie z drganiami wprowadzanymi o amplitudzie 10 µm i częstotliwości 150 Hz daje poprawę stanu warstwy wierzchniej przy szlifowaniu gładkościowym (wyiskrzaniu).
Nowatorska technika szlifowania wibracyjnego stosowana jest w celu obniżenia falistości i chropowatości powierzchni szlifowanych przedmiotów. Znajduje zastosowanie do obróbki materiałów trudno szlifowalnych oraz materiałów ceramicznych, przy wykorzystaniu szlifierek tańszych, mniej sztywnych. Może być stosowana w nowych procesach technologicznych obróbki gładkościowej.
Publikacje:
- Oryński F., Bechciński G.: Doświadczalne badania procesu szlifowania wibracyjnego płaszczyzn. XXVI Naukowa Szkoła Obróbki Ściernej, Spała 2003, s. 323 ÷ 330.
- Bechciński G.: Aktywne oddziaływanie poprzez drgania na zmniejszenie falistości szlifowanych powierzchni płaskich. Praca Doktorska, Politechnika Łódzka, 2006.
- Witold Pawłowski: „Wibracyjne szlifowanie wgłębne wałków”, rozprawa habilitacyjna, Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej Nr 1068, Rozprawy Naukowe, Z. 393, Łódź, 2010
- Pawłowski W., Oryński F., Bojanowski S., 2011: „Dynamiczne właściwości modalne zespołu wrzeciennika ściernicy szlifierki kłowej z łożyskami i prowadnicami hydrostatycznymi”, Hydraulika i Pneumatyka, nr 5/2011, s.19÷22.
- Pawłowski W., Bojanowski S., 2011: „Teoretyczna analiza modalna zespołu wrzeciennika przedmiotu szlifierki do otworów”, Mechanik, Nr 11/2011, s.870-876.
- Pawłowski W., 2013: „Dynamic Model of Oscillation-Assisted Cylindrical Plunge Grinding With Chatter”, Journal of Manufacturing Science and Engineering, 135(5):051010-051010-6, doi:10.1115/1.4024819.
Słowa kluczowe: oscylacyjne drgania wymuszone, modelowanie, symulacja, model fizyczny, proces szlifowania, falistość, chropowatość,