Sphere forming mechanisms in vibration-assisted ball centreless grinding

Abstract

This paper aims to clarify the sphere forming mechanisms in vibration-assisted ball centreless grinding, a new technique for effectively processing balls using ultrasonic vibrations. Based on a comprehensive analysis of the ball rotation motion, geometrical arrangement and stiffness of the whole grinding system, a reliable mechanics model was successfully developed for predicting the sphere forming process. Relevant experiments conducted showed that the model had captured the mechanics and the major sphere forming mechanisms in ball centreless grinding. It was found that the ball whole surface can be well ground with a high accuracy, while efficiency is much enhanced compared with that in the traditional methods.The ball rotational speed which is controlled by the ultrasonic regulator has a great impact on final sphericity, and the speed controlled by the ultrasonic shoe dominates the whole processing time. To achieve a stable and high precision grinding, the ball needs to rotate rhythmically, and the wheel feed per step and the ball location angle should be controlled in a critical range.

Efficient parameter definition for working area at centerless grinding

“…их изготовление связано с применением сложных технологий [1 -9] и дорогостоящего оборудования. Требования к точности деталей постоянно увеличиваются, поэтому в производстве требуется обеспечение высокой точности сферических поверхностей шариков, что требует особого подхода к финишным методам их обработки [2, 3,5,8,9]. * Статья подготовлена при финансовой поддержке гранта Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых -кандидатов наук № МК-2395.2020.8.…”

“…Основными методами окончательной обработки шариков являются: обработка чугунными дисками специального сечения с Vобразными канавками [3] и методы бесцентрового шлифования шариков [7 -9]. Меньшее распространение получили методы обработки магнитной жидкостью [6] и с применением ультразвука [5]. Однако цикл обработки при этом достаточно длительный и неблагоприятный для окружающей среды.…”

“…Исследования по созданию моделей получения сферической формы и теоретическому анализу проводились многими учеными [4,5,6,8,9]. Создание и анализ математической модели, прогнозирующей получение сферической поверхности заданной точности, -основная задача различных исследований финишной обработки шариков.…”