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官方微信摘要 作者：孫躍紅曹新洲李硯咸提要1對試驗機(jī)的評價1.1試驗機(jī)的特點1.2試運行過程對試驗機(jī)作了部分完善2關(guān)于試驗機(jī)的不確定度試驗2.1關(guān)于不確定度的說明2.2本次試驗采用的方法2.3測...
作者：孫躍紅 曹新洲 李硯咸
提要
1 對試驗機(jī)的評價
1.1 試驗機(jī)的特點
1.2 試運行過程對試驗機(jī)作了部分完善
2 關(guān)于試驗機(jī)的不確定度試驗
2.1關(guān)于不確定度的說明
2.2本次試驗采用的方法
2.3 測試結(jié)果
2.4 對試驗結(jié)果的分析
3 關(guān)于磨削試驗工況參數(shù)對測試結(jié)果影響的研究
3.1 不同磨削壓力對砂帶磨削性能的影響
3.2 不同工進(jìn)速度對砂帶磨削性能的影響
3.3 不同砂帶線速度對砂帶磨削性能的影響
3.4 不同試件轉(zhuǎn)速對砂帶磨削性能的影響
3.5 冷卻措施對砂帶磨削性能的影響
4 討論
4.1 關(guān)于恒進(jìn)給磨削試驗?zāi)Ｊ降挠懻?br /> 4.2 關(guān)于圓管試件的討論
4.3 對制定砂帶磨削性能檢測新規(guī)程的初步建議
4.4 其他有關(guān)規(guī)程制定問題的討論
4.5 對試驗機(jī)下步改進(jìn)的建議
結(jié)語
由涂附磨具分會專家委員會提出，分會專家委員會委員李道育教授級高工創(chuàng)意構(gòu)思和蘇州蘇福馬機(jī)械有限公司設(shè)計制造的SDSY-50B型數(shù)控砂帶磨削性能試驗機(jī)，自2013年11月在鄭州第二屆三磨展展出后，已順利安裝在河南工業(yè)大學(xué)的實習(xí)車間內(nèi)，并于2014年2月正式開始試車。試車的目的和任務(wù)是：
1) 通過試車，評價試驗機(jī)是否符合砂帶磨削性能測試的需要；發(fā)現(xiàn)與解決試驗機(jī)設(shè)計制造中存在的問題；
2) 進(jìn)行試驗機(jī)的不確定度測試；
3) 通過對砂帶磨削性能的嘗試性測試，為砂帶磨削性能測試方法新規(guī)程的制定積累經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。
現(xiàn)按上述三項任務(wù)要求，對這三個月來試車實踐情況和體會分別介紹如下：
1 對試驗機(jī)的評價
1.1 試驗機(jī)的特點
三個月來我們先后進(jìn)行了千余次的磨削試驗，親身感受了這臺試驗機(jī)的許多特點，歸結(jié)如下：
1.1.1試驗機(jī)的操控十分方便
SDSY-50B型數(shù)控砂帶磨削性能試驗機(jī)是通過上位機(jī)來實現(xiàn)人機(jī)間數(shù)據(jù)和信息的交換（如圖1-1、1-2、1-3和1-4），磨削的各種工況參數(shù)，如：砂帶線速度、磨削壓力、砂帶張緊力、試件旋轉(zhuǎn)速度、徑向進(jìn)給速度、磨削時間均可利用鍵盤進(jìn)行預(yù)先設(shè)定，根據(jù)我們親身實踐的體會，只要有過使用電腦經(jīng)歷的人就可很快地掌握試驗機(jī)的操作。待試驗工況全部設(shè)定完成后，此后的試驗過程將全部按預(yù)定的程序自動進(jìn)行。
試驗機(jī)工作時，試件從起始點開始先以一定速度快進(jìn)至距離砂帶10mm處，然后轉(zhuǎn)為慢速進(jìn)給，至距離砂帶0.5-2mm時(具體可選擇)，再次自動降為工作進(jìn)給速度，直至與砂帶接觸；當(dāng)磨削真正發(fā)生時，則自動開始磨削計時，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定的磨削時間，進(jìn)給自動停止，這時試件并不立即后退，而是再磨削一定時間，直至完成預(yù)定的無進(jìn)給磨削時間，然后快速返回起始點，從而完成了一次磨削工作循環(huán)。此后停頓一定時間，即設(shè)定的間歇時間后再開始下一次磨削工作循環(huán)。由于上述動作全部由計算機(jī)設(shè)定的程序控制，所以需要操作者人為干預(yù)的地方很少，還有手動張緊砂帶和調(diào)整張緊力的大小，使人感覺十分方便。
試驗機(jī)可磨削圓棒和圓管兩種類型的試件；在試驗方式上有恒壓力磨削和恒進(jìn)給磨削兩種方式可供選擇；設(shè)備出廠時配帶3種直徑的接觸輪，可以根據(jù)需要自行更換；砂帶線速度的調(diào)整范圍是5-40m/s，磨削壓力的調(diào)整范圍是50-500N；上述幾方面的可選擇性，完全可適應(yīng)多種類型砂帶磨削性能測試的需要，充分顯現(xiàn)了試驗機(jī)的廣泛適用性。
從我們在試車過程中的感受看，圓棒試件試驗成本較低，且獲得方便，但是在如今市場供應(yīng)不很規(guī)范的情況下，要保證材質(zhì)的一致性還確實有點困難；圓管試件的磨削狀態(tài)與實際生產(chǎn)過程比較接近，特別是磨削區(qū)散熱條件好，磨削溫升小，非常有利于砂帶磨削性能的測試，此外圓管質(zhì)量遠(yuǎn)大于圓棒，可減少試驗時重裝試件的次數(shù)，對保證磨削試驗的穩(wěn)定比較有利。
恒壓力磨削試驗?zāi)Ｊ绞悄壳巴扛侥ゾ咝袠I(yè)比較習(xí)慣的方法，同時與實際生產(chǎn)中的人工打磨狀態(tài)比較接近；而恒進(jìn)給磨削試驗?zāi)Ｊ剑瑥倪@次試車時的表現(xiàn)看，具有控制方便，過程穩(wěn)定，試驗不確定度小等特點，而且這種模式比較適應(yīng)生產(chǎn)線上機(jī)械化砂帶打磨對節(jié)拍有要求的場合，應(yīng)該是一種值得重視和推廣應(yīng)用的試驗?zāi)Ｊ健?/span>
1.1.3 試驗過程能自動采集、記錄多種工況參數(shù)
磨削試驗時，砂帶線速度、砂帶電機(jī)電流、砂帶滑差率、磨削壓力、砂帶張緊力、砂帶延伸率、試件旋轉(zhuǎn)速度、徑向進(jìn)給速度、伺服電機(jī)有功電流、磨削時間、試件切除長度等11項工況參數(shù)的瞬時值和趨勢圖均可實時自動采集和在顯示器上顯示（如圖1-5）。
試驗機(jī)除了用數(shù)據(jù)方式實時監(jiān)控試驗過程動態(tài)情況外，還用趨勢圖的形式來展示參數(shù)的變化情況。趨勢圖分為Ａ、Ｂ、Ｃ三種：
A類趨勢圖（如圖1-6）反映砂帶線速度、砂帶磨頭電機(jī)電流、磨削壓力和砂帶滑擦率等4個參數(shù)隨磨削時間的變動值。
Ｂ類趨勢圖（如圖1-7）反映砂帶張緊力、砂帶延伸率、試件轉(zhuǎn)速三個參數(shù)隨磨削時間的變動值。
Ｃ類趨勢圖（如圖1-8）反映試驗機(jī)的進(jìn)給速度、伺服電機(jī)有功電流、徑向進(jìn)給坐標(biāo)三個參數(shù)隨磨削時間的變動值。
圖表可以保存一個月，便于試驗結(jié)束后進(jìn)行分析查找。還可以在趨勢圖上讀出給定時間段各參數(shù)的平均值、最大值、最小值和標(biāo)準(zhǔn)差。
上述這些功能非常方便試驗者了解和分析磨削過程的進(jìn)展情況。
機(jī)器還設(shè)有多種故障報警和故障歷史檔案記錄的功能（如圖1-9），每次故障都有記錄可查，便于設(shè)備的檢修和維護(hù)，也便于對故障的原因進(jìn)行分析；更有利于保護(hù)人身和設(shè)備的安全。
磨削試驗結(jié)束后，試驗機(jī)將自動生成“砂帶磨削性能試驗記錄”和“砂帶磨削性能測試報告”（或“砂帶磨削性能對比報告”）等表格，可供打印輸出。使整個試驗過程中人為介入的程度明顯減少；這不僅減輕了試驗者的工作強(qiáng)度，更對防止人為誤差，保證試驗的準(zhǔn)確度起到十分重要的作用。
在運行過程中，可以感覺接觸輪在高速旋轉(zhuǎn)時運行非常平穩(wěn)，振動很小；伺服電機(jī)、滾珠絲杠和線性導(dǎo)軌構(gòu)成的送進(jìn)系統(tǒng)定位精度高，重復(fù)性好；各項參數(shù)的示值誤差符合預(yù)定要求，特別是砂帶線速度在試驗過程能始終保持恒定，與設(shè)定值的誤差完全可控制在1%的范圍內(nèi)。
對試驗結(jié)果不確定度的測試表明，砂帶磨削測試的數(shù)據(jù)是可信的，后面將專門予以介紹。
試驗機(jī)還能夠自動測量試件的切除長度，由此可利用體積計算來確定該次磨削切除金屬的重量，免除了以往試驗機(jī)必須每磨一次，就要卸下試件稱重的麻煩；只需測定試件的磨前重量和砂帶試樣磨削結(jié)束后的試件重量即可，既提高了工作效率，又減輕了試驗者的工作強(qiáng)度。多次測試結(jié)果證實這種方法與稱重法相比的誤差在2%左右，完全處于可接受的范圍，這也反映了試驗機(jī)整體制造的精細(xì)度。
1.2試運行過程對試驗機(jī)作了部分完善
由于是試制的首臺樣機(jī)，設(shè)計中存在部分問題是不可避免的，也是正常的，試車的一個目的就是發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行改進(jìn)。通過試車先后發(fā)現(xiàn)和完善了下列三個主要問題，現(xiàn)介紹于下。
1.2.1解決了提前計時的問題
“提前計時”是指在磨削尚未真正開始時，磨削計時已開始進(jìn)行，從而使磨削切除量出現(xiàn)超大誤差數(shù)據(jù)，影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確度。統(tǒng)計2.21-3.14期間475次磨削過程，共發(fā)生提前計時30次，出現(xiàn)率為6.3%。
原因分析：
1，外供電源存在干擾；
2，基準(zhǔn)采樣點程序存在設(shè)計不周全的問題。
完善情況：程序已作完善，將計時基準(zhǔn)點采樣時間由“快轉(zhuǎn)慢”階段移后到“慢轉(zhuǎn)工”階段，同時適當(dāng)修改了計時條件；3月27日以后運行狀態(tài)表現(xiàn)正常，未見類似問題重復(fù)出現(xiàn)。
1.2.2 完善了砂帶斷裂時的保護(hù)程序
3月28日曾發(fā)生一次砂帶斷裂故障，而原設(shè)計的保護(hù)程序未起作用，致使發(fā)生撞車事故，接觸輪膠層被破壞。經(jīng)調(diào)看故障發(fā)生當(dāng)時的趨勢圖（圖1-10），發(fā)現(xiàn)主要是保護(hù)程序設(shè)置的條件不合理所致。起初斷帶保護(hù)的條件是由砂帶延伸率大于5%時才啟動保護(hù)動作，實際上砂帶延伸率是通過張緊氣缸的伸出量來反映的，氣缸的動作較慢，不能快速啟動保護(hù)動作。在砂帶斷裂時反映最快的信息是砂帶線速度的突變，因此程序以此為訊號作了完善，經(jīng)人為斷帶試驗后證實保護(hù)動作正常；以后未見類似問題出現(xiàn)。
圖1-10
1.2.3 進(jìn)一步完善測試報告和記錄表中的內(nèi)容
在試車中發(fā)現(xiàn)砂帶磨削性能測試報告和砂帶磨削性能測試記錄表的部分內(nèi)容存在不適宜的問題；例如：計算單位應(yīng)為“min”，程序中卻以“s”為單位；部分測試數(shù)據(jù)的計算公式存在錯誤；部分?jǐn)?shù)據(jù)的有效數(shù)位需要調(diào)整；沒能反映記錄表與測試報告的相關(guān)性；無法適應(yīng)縮短磨削時間，增加磨削次數(shù)的數(shù)據(jù)記錄需要；需要增加一欄以直接反映砂帶磨削性能變化程度的“磨削能力”數(shù)據(jù)。
如今已按要求重新編寫了相關(guān)程序，所有計算公式和數(shù)據(jù)單位均已更正。3月27日以后的試驗均已按新格式出表，更加符合用戶對測試結(jié)果的要求。。并補(bǔ)充了磨削次數(shù)為50、75、100等多種表格，可供選用。
協(xié)會公共技術(shù)服務(wù)平臺的“砂帶磨削性能測試報告”和“砂帶磨削性能測試記錄”樣件如表1-1和表1-2所示：
表1-1 砂帶磨削性能測試記錄（以14051201A為例）
砂帶磨削性能測試記錄 試驗編號：BG-4-20140512-1
砂帶磨削性能測試記錄 試驗編號：BG-4-20140512-1
1.2.4 在趨勢圖上增添了磨削時間區(qū)的標(biāo)識
原趨勢圖上沒有反映磨削起始的時間和有進(jìn)給磨削的終止時間，試車中感覺不方便使用過程的監(jiān)控和分析。如今已在趨勢圖上增加磨削時間區(qū)段的標(biāo)識（圖1-11）。
圖1-11
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