2023년 7월 두 번째 주 정밀 세라믹 베어링 볼 연삭에 대한 WBM 기술 지식
추상적인:본 논문에서는 고체 연마재를 쉽게 사용할 수 있는 EPGL(End Plane Grinding Lapping) 모드를 기반으로 정밀 세라믹 베어링 볼을 래핑하는 방법을 제시합니다. EPGL 모드의 동역학 해석 및 시뮬레이션을 수행하고 실험장치를 구축한다. 세라믹 베어링 볼 가공 시 제거율에 대한 공정 매개변수의 영향을 조사하기 위해 일부 주요 실험이 수행되었습니다. 동역학 분석과 시뮬레이션을 통해 각도의 sp가 공정 중에 지속적으로 변한다는 사실이 밝혀졌습니다. 이는 구 생성에 도움이 되고 EPGL을 통해 랩핑 추적의 균일성을 얻을 수 있다는 것입니다. 실험 결과를 논의하고 분석한 결과, 플레이트의 회전 속도와 하중이 세라믹 볼의 제거율에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 기존 V2grooves 랩핑 모드와 비교하여 EPGL 모드를 사용한 랩핑은 고품질의 세라믹 볼을 훨씬 더 효율적으로 얻을 수 있습니다.
핵심 단어:초정밀 볼; 래핑 균일성; 고정 연마재; 제거율
0. 소개
산업기술의 발달로 정밀 세라믹볼이 널리 활용되고 있으나, 아직도 대부분이 전통적인 정밀강구 장비로 가공되어 있어 고정밀도 및 효율적인 세라믹볼 가공이 어려운 실정이다. 따라서 새로운 정밀 세라믹 볼 연삭 방법에 대한 연구가 점점 더 시급해지고 있습니다. 현재 전통적인 V 홈 연삭 방식 외에 주요 정밀 볼 가공 방법으로는 동축 3 디스크 연삭 방식, 자성유체 연삭 방식, 편심 V 홈 연삭 방식, 원추형 디스크 연삭 방식 등이 있습니다. 이러한 방법은 기존 분쇄 방법에 비해 품질이 크게 향상되었으나, 가공 효율 측면에서는 여전히 개선의 여지가 있습니다. 연삭에 고정 연마재를 사용하는 것은 효율적인 연삭 기술이지만 기존 베어링 볼 연삭 디스크의 복잡성으로 인해 베어링 볼 연삭에 고정 연마재를 사용하는 것은 어렵습니다. 따라서 고정 연마재를 쉽게 사용할 수 있는 새로운 유형의 베어링 볼 연삭 장비가 제안되었습니다.
1. 작동 원리
그림 1은 평면 연삭 방법의 개략도를 보여줍니다. 가공 중에 연삭 디스크의 볼은 케이지 구멍에서 회전하면서 순수한 롤링을 겪습니다. 볼과 그라인딩 디스크 사이의 접촉 변형이 최소화되기 때문에, 그라인딩 디스크는 "포인트 연삭"이라고 불리는 볼에 대한 특수 연삭을 수행한다고 생각할 수 있습니다. 볼 전체 표면에 도포한 후 완벽한 연삭 볼 표면을 얻을 수 있습니다.
2. 동적해석
그림 2는 구조적 및 동적 매개변수를 정의하는 장치의 평면도입니다. A는 볼과 그라인딩 디스크 사이의 접촉점입니다. 어떤 접촉점에서도 미끄러짐이 없다고 가정하면 구의 회전 각속도 Ω B와 자체 회전 각도 θ를 얻을 수 있습니다.
식에서 ΩC는 그라인딩 디스크의 회전 각속도, ΩA는 케이지의 회전 각속도, e는 케이지 중심과 그라인딩 디스크 중심 사이의 거리, r은 거리 케이지와 볼의 중심 사이, 케이지의 회전 각도입니다. 처리 중에 Ω A, Ω C, e 및 r은 불변이며 지속적으로 변하므로 θ 또한 처리 중에 연속적으로 변화하여 완전한 볼링 프로세스를 보장합니다.
전통적인 V-groove 연삭 방식에서는 구의 회전 각속도 Ω B와 회전 각도 θ는 다음과 같습니다.
Rb는 볼의 직경, RA는 V자형 홈의 직경, V자형 홈의 각도입니다. 그래서 θ 변함없이 유지되어 고품질의 구체를 생산하기 어렵습니다.
3. 시뮬레이션
고품질 구체를 얻기 위해 좌표 변환 방법을 사용하여 연삭 공정 중에 일련의 부드러운 연삭 궤적을 설계했습니다. 연삭 궤적을 분석할 때 구면 좌표(rb, ε 1, ε 2). 지구의 경도와 위도를 기준으로 구면좌표계를 구축하고, ε 1 ∈ [- π, π], ε 2 ∈ [- π/2, π/2] 구면을 누르면서 ε 1, ε 2 를 확장합니다. ε 1, ε 2에 따라 구를 10 × 10 영역으로 나누고 해당 영역의 면적을 기준으로 ε 1 및 ε 2를 정규화하고 분쇄 일관성을 표준 편차로 설명합니다. 시뮬레이션 조건은 표 1에 나열되어 있습니다. 20개의 볼 회전 주기의 연삭 궤적과 표준 편차는 컴퓨터로 계산되고 모든 회전 각속도는 중첩으로 계산됩니다.
표 1 시뮬레이션 조건
그림 3은 두 가지 연삭 방법을 보여줍니다. 그림 3(d)에서는 연삭 궤적이 구 표면 전체에 고르게 분포되어 있는 것이 분명하지만 그림 3(c)에서는 3개의 원형 밴드만 구 표면에 형성됩니다. 구체. 그림 3 (a)에서 θ 전통적인 V-groove 연삭 방법에서는 연삭 궤적이 변하지 않으므로 전통적인 V-groove 연삭 방법의 연삭 궤적도 변하지 않습니다. 이론적으로 이 방법은 공을 형성할 수 없습니다. 평면 연삭 방법에서는 그림 3(b)와 같이 θ 변화를 일관되게 유지함으로써 더 낮은 구면 편차를 얻을 수 있습니다.
4. 실험 및 분석
위의 시뮬레이션에 따르면 평면 연삭은 균일한 연삭 궤적을 가지며 평면 연삭 구체는 고정된 연마재를 사용하기 때문에 높은 제거 효율을 가질 수 있습니다. Nanopoli2100 정밀 평면 연삭기를 기반으로 실험을 진행합니다. 실험 원리는 그림 1에 나와 있습니다. #400 보론 카바이드 고체 연삭 오일스톤을 사용합니다. 기본 실험 매개변수는 케이지 직경 D=110 mm, 세라믹 볼 직경 d=5 mm, 세라믹 볼 수 n=4입니다.
그림 4는 재료 제거량과 세라믹 볼의 분쇄 시간 사이의 관계를 보여줍니다. 연삭 디스크 속도 Ω C는 80 r/m in이고 하중 P는 0 6 N이며 감지 시간 간격은 15분입니다. 제거율은 0114μM/min, 0118μM/min 및 0118μM/min입니다. 데이터는 재료 제거 공정이 여전히 상대적으로 안정적이라는 것을 나타냅니다.
동일한 하중 P=0에서 6N의 세라믹 볼 제거 속도에 대한 연삭 디스크 속도의 영향은 그림 5에 나와 있습니다. 연삭 디스크 속도 범위는 40 r/m in ~ 120 r/m in입니다. 처리 시간은 30m입니다. 결과는 연삭 디스크 속도가 높을수록 세라믹 볼의 제거율이 높아지는 것으로 나타났습니다.
그림 6은 세라믹 볼의 제거율에 대한 하중의 영향을 보여줍니다. 그라인딩 디스크 속도는 120 r/m in 이고 실험에서는 6 N과 P2=1 2 N 두 가지 유형의 하중 P1=0가 사용되었습니다. 처리 시간도 30분입니다. 그림 6에서 하중이 증가함에 따라 세라믹 볼의 제거율이 급격히 증가하는 것을 알 수 있다.
새로운 연삭 방법을 채택한 후에는 높은 제거율(10%)을 쉽게 달성할 수 있습니다(μM/h). 반면 기존 연삭 방법은 1%μM/h 이하의 제거율만 갖습니다. 예비 실험을 통해 평면 연삭 방법이 기존 연삭 방법보다 효율성이 훨씬 높다는 결론을 내릴 수 있습니다.
그림 3 두 가지 연삭 방법 θ 변화 및 접촉 궤적
5. 결론
이 기사에서 다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다.
동적 분석을 통해 평면 연삭의 스핀 각도 θ 지속적인 변화는 궁극적인 볼 형성에 유익하다는 결론을 내릴 수 있습니다. 시뮬레이션 결과는 연삭 궤적이 구 표면에 고르게 분포되어 있음을 나타냅니다. 이는 모두 구형도 편차가 낮아지는 데 기여합니다.
실험은 평면 연삭의 재료 제거 공정이 안정적이며 연삭 디스크 속도와 하중이 세라믹 볼의 제거 속도에 중요한 영향을 미친다는 것을 보여줍니다. 연삭 디스크의 회전 속도가 높을수록 세라믹 볼의 제거 속도가 높아집니다. 하중이 증가함에 따라 세라믹 볼의 제거율은 급격히 증가합니다.
평면 연삭은 정밀 세라믹 볼 가공을 위한 새로운 방법입니다. 아직 개선이 필요한 부분이 많지만, 기존의 V-groove 연삭 방식에 비해 평면 연삭은 품질과 효율성이 높습니다.
WBM에 대한 추가 정보 구형 롤러:
구면 롤러 베어링에는 두 줄의 대칭 롤러, 공통 구 외부 링 궤도와 베어링 축에 대해 비스듬히 기울어진 두 개의 내부 링 궤도가 있습니다. 외륜 궤도에 있는 구의 중심점은 베어링 축에 있습니다.
https://www.bearingroller.com/rolling-elements/taper-roller/sphere-2roller.html
