لپَن‌کاری ساچمه‌های سرامیکی

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند

2 دانشیار گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند

چکیده

ساچمه­های سرامیکی از جمله قطعاتی هستند که امروزه به‌دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی ویژة خود مورد توجه صنعت قرار گرفته‌اند. این گونه از ساچمه‌ها به‌طور گسترده در یاتاقان‌های ساچمه­ای و شرایط دمایی و نیرویی بالا، سرعت زیاد و محیط‌های خشن به‌کار می­روند. ساچمه‌های سرامیکی به روش متالورژی پودر تولید می­شوند و در نهایت توسط فرایندهای سنگ­زنی، لپَن‌کاری و پولیش‌کاری به صافی سطح، گردی و قطر دلخواه می­رسند. سختی و مقاومت به سایش بالای سرامیک­ها سبب شده است که هرگونه عملیات براده­برداری را با مشکلات متعددی مواجه کند. به‌همین دلیل انتخاب فرایندی بهینه برای پرداخت­کاری سرامیک­ها حائز اهمیت است. در این مقاله، پس از بررسی سازوکارهای مختلف پرداخت‌کاری ساچمه­های سرامیکی، مکانیزم لپَن‌کاری غیرهم­مرکز شیار V شکل انتخاب شده است و تمامی پارامترهای اثرگذار بر فرایند مورد بررسی قرار گرفته است. قابلیت لپَن‌کاری و پولیش‌کاری ساچمه­ها از ویژگی­های این مکانیزم می‌باشد که با تغییر در اندازة نیروی فرایند، ذرات ساینده و سرعت دوران صفحات لَپ می­توان به آن دست یافت.

کلیدواژه‌ها


[1] M. R. Darmiyani, Design and Building a Lapping Machine for Ceramic Balls Finishing and Evaluating its Performance, M .Sc .thesis, Birjand, Univ, 2016.

[2] F. Klocke, A. Kuchle, Manufacturing Processes 2: Grinding, Honing, Lapping, Springer Berlin Heidelberg, 2009.

[3] N. Umehara, K. Kato, A study on magnetic fluid grinding.(1st Report, The effect of the floating pad on removal rate of Si3N4 balls), JSME, Vol. 54, pp. 1599-1604, 1988.

[4] A. Uplaonkar, Experimental Investigation of Unbonded Magnetic Abrasive Polishing (UMAP) of Silicon Nitride Balls, Oklahoma State University, 2005.

[5] T. Kurobe, T. Morita, N. Tsuchihashi, Super fine finishing ceramic ball using spin angle controlled machining method, (in Japanese), J. JSPE, Vol. 70, pp. 1392-1396, 2004.

[6] J. Kang, M. Hadfield, A study on the lapping of ceramic balls, in International conference on computer methods and experimental measurments for surface treatment effects, pp. 389-399, 1999.

[7] B. Zhang, A. Nakajima, Spherical surface generation mechanism in the grinding of balls for ultraprecision ball bearings, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, Vol. 214, pp. 351-357, 2000.

[8] O. Sunanta, Flat Surface Lapping: Process Modeling in an Intelligent Environment, University of Pittsburgh, 2002.

[9] I. D. Marinescu, E. Uhlmann, T. Doi, Handbook of lapping and polishing, CRC Press, 2006.

[10] K. Puttick, Handbook of Ceramic Grinding and Polishing, Ioan D. Marinescu, Hans K. Tonshoff and Ichiro Inasaki (Editors): Elsevier, 2000.

[11] B. Zhang, N. Umehara, K. Kato, Effect of the eccentricity between the driving shaft and the guide ring on the behavior of magnetic fluid grinding of ceramic balls, Journal-Japan Society For Precision Engineering, Vol. 61, pp. 586-586, 1995.

[12] J. Kang, M. Hadfield, A novel eccentric lapping machine for finishing advanced ceramic balls, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, Vol. 215, pp. 781-795, 2001.

[13] R. T. Lee, Y. C. Hwang, Y. C. Chiou, Lapping of ultra-precision ball surfaces. Part II. Eccentric V-groove lapping system, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 46, pp. 1157-1169, 2006.

[14] H. Amirabadi, M. R. Darmiyani, Ball Lapping Machine with Eccentricity Lap Plate, Patent No. 139350140003010936, 2015, (in Persianفارسی ).

[15] J. Kang, M. Hadfield, The polishing process of advanced ceramic balls using a novel eccentric lapping machine, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, Vol. 219, pp. 493-503, 2005.

[16] G. A. Allan, K. H. Sutherland, A preliminary study of the lapping process, Production Engineer, Vol. 41, pp. 195-202, 1962.

[17] J. R. Davis, Handbook of Machining Processes, ASM Handbook, Volume 16, 1989.

[18] Lapping & polishing basics catalog, www.southbaytech.com, accessed April 10, 2017.

[19] J. Kang, M. Hadfield, Examination of the material removal mechanisms during the lapping process of advanced ceramic rolling elements, Wear, Vol. 258, pp. 2-12, 2005.

[20] J. Kang, M. Hadfield, Parameter optimization by Taguchi methods for finishing advanced ceramic balls using a novel eccentric lapping machine, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, Vol. 215, pp. 69-78, 2001.

[21] T. Stolarski, E. Jisheng, D. Gawne, S. Panesar, The effect of load and abrasive particle size on the material removal rate of silicon nitride artefacts, Ceramics international, Vol. 21, pp. 355-366, 1995.

[22] J. Aurich, B. Linke, M. Hauschild, M. Carrella, B. Kirsch, Sustainability of abrasive processes, CIRP Annals Manufacturing Technology, Vol. 62, pp. 653-672, 2013.

[23] J. Kang, M. Hadfield, The effects of lapping load in finishing advanced ceramic balls on a novel eccentric lapping machine, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, Vol. 219, pp. 505-513, 2005.

[24] J. L. Yuan, W. F. Yao, Q. F. Deng, B. H. LV, Research on V-Groove Angle of Rotated Dual-Plates Lapping Machine, Applied Mechanics and Materials, 2010, pp. 1125-1129.