超高速研削用砥石作業面のマイクロパターニングによるクーラント効果の改善

通过超高速磨削砂轮工作表面的微图案化提高冷却液效率

• 批准号: 09650125
• 负责人: 田牧 純一
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kitami Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09650125/
• 关键词: 研削用砥石作業面; 研削液供給状態; マイクロパターニング; 流れの可視化; 研削温度; 研削性能; 研削油剤供給状態; 研削点温度; 研削砥石; cBN研削ホイール; ホイール作業面; マイクロパタ-ニング; YAGレーザ加工; ク-ラント効果

初年度は,SiCビトリファイド砥石の作業面上に任意の軌跡でYAGレーザを照射できる同時2軸制御CNC運動機構を製作し,生成される溝とレーザ照射条件の関係を明らかにした.その結果,加工溝の形状について,1)加工溝深さはレーザ走査速度の増加に伴い線形的に減少する傾向を示すがレーザ平均出力が同じならば発振方式(Qスイッチ,連続)の違いは認められないこと,2)レーザ平均出力を変えることにより深さ0.5〜3.0mmの溝を形成できること,3)加工溝幅は走査速度に対して極大値を有するが,その傾向はQスイッチ発振のほうが安定しており,加工溝幅はレーザ平均出力の値に関わらずレーザ走査速度5〜8mm/sの付近で最大値を示すこと,4)Qスイッチ発振の場合,レーザ平均出力およびレーザ速度を変えることにより幅0.1〜0,4mmの溝を形成できることを明らかにした。次年度は,YAGレーザによる加工溝と同等寸法の溝を円板すなわち擬似砥石に作成し,擬似砥石を回転することによって研削点近傍における研削油剤の供給状態を定量的に評価するシステムを構築した.この計測システムにより,溝を形成したホイールのほうが溝を形成しないホイールよりも研削油剤供給効果に優れることを確認した。次にYAGレーザでマイクロパターニングを行なったSiCビトリファイド砥石を用いてSUJ鋼の平面研削実験を行ない研削性能を検討した.その結果,パターニングを施した砥石は100μm以上の高切込み領域において溝を形成しない砥石よりも低い研削点温度を示すこと,しかしながら,砥石摩耗はかなり大きくなるという欠点を有することがわかった。以上の結果よリマイクロパターニングの有効性を基本的に確認することができた。残された課題として,ホイール摩耗の抑制および研削液供給効果の両面から検討したマイクロパターンおよびホイール構造の最適設計が挙げられる。

第一年，我们制作了一个两轴同时控制的CNC运动机构，可以将YAG激光以任意轨迹照射在SiC陶瓷砂轮的工作表面上，并阐明了所产生的沟槽与激光照射条件之间的关系.结果，加工沟槽关于形状，1）随着激光扫描速度的增加，加工凹槽的深度呈现线性减小的趋势，但如果平均激光输出相同，则振荡方式（Q开关，连续）没有差异; 2) ) 改变激光平均输出。 3) 加工凹槽的宽度相对于扫描速度具有最大值，但是这种趋势在Q开关振荡的情况下更加稳定，并且用激光加工的凹槽的宽度与平均输出值无关。 4）在Q开关振荡的情况下，很明显，通过改变平均激光输出和激光速度可以形成宽度为0.1至0.4mm的凹槽。第二年，我们在圆盘上制作了与YAG激光加工的沟槽尺寸相同的沟槽，即伪砂轮，并构建了定量评估磨削附近磨削液供给状况的系统。使用该测量系统，通过旋转伪磨削轮来确定具有沟槽的砂轮比没有沟槽的砂轮更有效地供应磨削液。接下来，我们使用YAG激光微图案化的SiC陶瓷砂轮对SUJ钢进行了表面磨削实验，并检查了磨削性能。结果，图案化砂轮在SUJ钢的高切深区域没有形成凹槽。 100μm以上发现磨削点温度比砂轮低，但其缺点是砂轮磨损变得相当大。上述结果基本证实了再微图案化的有效性。剩下的问题包括微图案和砂轮结构的优化设计，同时考虑抑制砂轮磨损和供给磨削液的效果。