日本大学的研究生关优骏、前助教内田及教授山田高三实证了研削机中固定加工物体(工件)的支持刚性对加工表面粗糙度的影响。研究发现,反映研削表面凹凸高度的最大高度粗糙度随支持刚性的增大而增加,可能原因在于刚性较高时砂轮会更深地切入工件,摩擦热导致热膨胀,从而影响研削尺寸精度。为此,研究团队正着手构建理论公式以实现可控性。
在实验中,研究团队解析了圆筒研削机的支持刚性对旋转工件及旋转砂轮的影响,改变用于固定工件的旋转轴方向力以测定尺寸精度和表面粗糙度。支持刚性通过横向拉扯工件并测量位移量计算得出。
研究表明,在使用研削液的湿式研削中,最大高度粗糙度随支持刚性增大而增大。而算术平均粗糙度(即平均凹凸高度)在不同支持刚性下保持恒定,可能原因是高刚性下砂轮较难引发工件的弹性变形,导致砂轮更深地嵌入工件。
在不使用研削液的干式研削中,摩擦热影响更为显著。支持刚性增强会使工件发生热膨胀,从而导致切削深度超过预期。与此同时,通过抑制变形导致的浅切现象,实验优化了这两者的平衡,即使省去最后的火花研削步骤,仍可确保加工精度。
未来,研究团队计划量化弹性变形和热膨胀的影响,构建控制用的理论公式。此前,此类精细调整作为研削设备制造商和用户的经验技能被累积,但若公式得以建立,便可将其纳入机床的控制系统中。