El principi de mòlta i el mecanisme de desgast de les moles de les eines de tall

El principi de mòlta i el mecanisme de desgast de les moles de les eines de tall.

 

1. Principis del procés de mòlta

La mòlta també és un tipus de procés de tall, i la mola es pot considerar com una fresa amb nombroses vores de tall minúscules quan s'utilitza per mecanitzar eines. Durant el procés de mòlta, la superfície de l'eina està sotmesa a fricció i ratllades per la mola, i els grans abrasius que sobresurten i relativament afilats de la superfície de la roda tallen el material, formant xips. El procés de mòlta és essencialment una combinació d'accions de tall, ratllat i lliscament. Les fitxes són de mida petita i varien en forma, com ara xips-de cintes, xips segmentats i algunes cendres d'encenalls foses i cremades, així com pols metàl·lic.

 

La mòlta es divideix en tres etapes: l'etapa de mòlta inicial, l'etapa estable i l'etapa d'acabat. En l'etapa de mòlta inicial, la profunditat real de mòlta és menor que la velocitat d'alimentació radial. Això es deu a la deformació elàstica de la màquina-eina, la peça de treball i el sistema de fixació durant l'etapa inicial de mòlta. Quan la deformació elàstica del sistema arriba a un cert nivell, entra a l'etapa estable. Durant l'alimentació continuada, la profunditat real de mòlta és essencialment igual a la velocitat d'alimentació radial. En l'etapa d'acabat, a mesura que la deformació elàstica del sistema de procés s'elimina gradualment, la profunditat real de mòlta és superior a zero.

El rectificat amb mola té les següents característiques: alta precisió i baixa rugositat superficial. La mola té una funció d'auto-afilat, que permet que els grans abrasius tallin la peça amb vores relativament afilades. La component de força radial és gran. De manera similar al tornejat, la força de tall durant la mòlta es pot descompondre en tres components mútuament perpendiculars, però el component de força radial és més gran. La temperatura de mòlta és alta. Com que la mòlta amb una mola implica un tall d'angle de rasclet negatiu i una velocitat de tall molt alta, la temperatura de mòlta és alta. La mola té un efecte d'auto-afilat, que permet que els grans abrasius tallin contínuament la peça de treball amb vores relativament afilades. El moviment de mòlta consisteix en el moviment principal, la velocitat d'alimentació radial i la velocitat d'alimentació axial. El moviment principal és el moviment de rotació de la mola; la velocitat lineal de la circumferència exterior de la mola és la velocitat de moviment principal; la velocitat d'alimentació radial es refereix a la distància que la peça de treball es mou radialment respecte a la mola durant cada doble (única) carrera de la taula de treball; i la velocitat d'alimentació axial es refereix a la distància que la peça es mou axialment respecte a la mola durant cada revolució o cada carrera de la taula de treball.

 

2. Patrons i causes de desgast de la mola

Durant el procés de mòlta d'eines de tall, la mola experimentarà diferents graus de desgast a causa de diversos factors, inclosos efectes físics, químics i mecànics, que provocaran una disminució de la capacitat de mòlta i afectaran la precisió de la ranura helicoïdal. Si una mola molt desgastada no es substitueix i es continua utilitzant, provocarà vibracions, sorolls i altres fenòmens. Una àmplia investigació sobre el desgast de la mola ha demostrat que les principals formes de desgast són el desgast abrasiu, el desgast per fractures i l'obstrucció/adhesió.

 

2.1 Desgast abrasiu

Durant el procés de mòlta, cada gra abrasiu experimenta un desgast i presenta diferents graus de desgast, tal com es mostra al pla C-C de la figura següent. A mesura que augmenta el nombre de grans abrasius embotits, la mola presenta característiques d'esmussament, com ara un augment significatiu de la força de mòlta, la crema de la superfície de la peça i el xoc durant el procés de mecanitzat, provocant una greu disminució de la qualitat de processament de les peces mecanitzades.

2.2 Fractura i desgast

La fractura i el desgast de les moles es poden dividir en dos tipus: fractura de gra abrasiu i despreniment de gra abrasiu. La fractura del gra abrasiu es refereix al fenomen en què, quan la tensió que actua sobre el gra abrasiu supera la seva pròpia força, una part del gra abrasiu es trenca en forma de petits fragments. El despreniment de gra abrasiu es refereix a la fractura de l'aglutinant entre els grans abrasius, fent que els grans abrasius es desprenguin de la mola. Això crea buits on es trobaven els grans despresos. El despreniment dels grans abrasius fracturats de la mola provoca un desgast tangencial de la peça, la qual cosa fa que no es garanteixi la precisió dimensional de la peça. No obstant això, la formació de noves vores de tall a partir de grans abrasius despuntats, influenciada per la fractura i el despreniment del gra abrasiu, es pot definir com l'efecte d'"-autoafilat" de la mola.

 

2.3 Obstrucció i adherència

Durant el procés de mòlta, a causa de l'augment de la temperatura i la pressió, el material de la peça que s'elimina s'adhereix als grans abrasius mentre passen per la zona de mòlta. El fet que el material adherit contacti o no amb la peça de treball és una de les principals causes de fractura i vessament del gra abrasiu. La capacitat de mòlta també està relacionada amb el material adherit. El material adherit també pot obstruir els buits entre els grans abrasius. L'obstrucció greu també pot provocar fractures de gra abrasiu i fins i tot vessament, reduint significativament la capacitat de mòlta de la mola.

 

Per explorar la naturalesa del desgast de la mola, nombrosos estudiosos han estudiat les causes del desgast de la mola.

 

Actualment, les causes del desgast de la mola es classifiquen en els següents tipus:

• Desgast abrasiu: La fricció es genera pel moviment relatiu entre els grans abrasius i la peça de treball, provocant un desgast mecànic dels grans abrasius. Aquest desgast es forma gradualment amb el temps a mesura que avança la mòlta. Quan es rectifica, si l'estructura de la peça és desigual i conté punts durs amb una duresa més alta, la fricció relativa de lliscament entre els grans abrasius i els punts durs agreujarà el desgast mecànic dels grans abrasius. Desgast de plàstic: quan la temperatura de mòlta arriba a un cert nivell, els grans abrasius es deformaran a causa de la plasticitat. La duresa tèrmica del material de la peça afecta directament el desgast plàstic de la mola. A mesura que els grans abrasius travessen la zona de mòlta, la seva temperatura augmenta. Quan arriba al punt de fusió del material de la peça, si la duresa tèrmica al pla de cisalla és superior a la duresa tèrmica a l'àrea de contacte del gra abrasiu, els grans abrasius patiran la deformació plàstica corresponent a l'àrea de contacte, provocant un desgast abrasiu.
• Desgast oxidatiu: determinats gasos de l'aire poden estimular la mòlta. Quan el procés de mòlta es porta a terme al buit, la mòlta d'acer de baix-carboni amb una mola d'alúmina no és tan suau com a l'aire. L'anàlisi mostra que la rotació de la mola impulsa el flux d'aire, reduint la temperatura a la zona de mòlta. A altes temperatures, la peça i els xips s'oxiden, formant una pel·lícula d'òxid a la superfície, evitant el desgast de l'adhesiu a la superfície de la peça.
• Desgast químic:Durant la mòlta, la superfície de la mola i la superfície de la peça de treball presenten una distribució espacial complexa. L'augment de la velocitat de mòlta condueix a temperatures de mòlta més altes, provocant reaccions químiques entre el material abrasiu, el material de la peça de treball i el fluid de mòlta. Els diferents elements químics produïts per aquestes reaccions químiques poden experimentar reaccions químiques en diverses etapes addicionals-. La reacció química entre el material abrasiu i el material de la peça és un factor important en el desgast químic de la mola.
• Desgast de difusió:Quan la mola tritura la peça de treball, els elements de la superfície de la mola i la peça es difonen a altes temperatures, debilitant la capa superficial dels grans abrasius i provocant desgast. Dos materials metàl·lics estretament en contacte, a alta temperatura i pressió, es difondran a la zona de contacte després d'un cert temps de mòlta, provocant el desgast de la mola.
• Desgast per fractura d'estrès tèrmic:Durant la mòlta de la peça, els grans abrasius assoleixen instantàniament una temperatura elevada i després es refreden ràpidament sota l'acció del fluid de mòlta. Sota el refredament i l'escalfament intermitents repetits, l'estrès tèrmic en els grans abrasius augmenta, donant lloc a esquerdes i fractures a la superfície dels grans abrasius. L'estrès tèrmic està relacionat principalment amb la conductivitat tèrmica, el coeficient d'expansió tèrmica i el fluid de mòlta. La conductivitat tèrmica és inversament proporcional a l'estrès tèrmic, mentre que el coeficient d'expansió tèrmica és directament proporcional a l'estrès tèrmic. Com millor sigui el rendiment del fluid de mòlta, més baixa serà la temperatura de la superfície de la peça i més gran serà l'estrès tèrmic.