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官方微信摘要 作者：孫躍紅曹新洲李硯咸提要1對試驗機的評價1.1試驗機的特點1.2試運行過程對試驗機作了部分完善2關于試驗機的不確定度試驗2.1關于不確定度的說明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 對試驗機的評價
1.1 試驗機的特點
1.2 試運行過程對試驗機作了部分完善
2 關于試驗機的不確定度試驗
2.1關于不確定度的說明
2.2本次試驗采用的方法
2.3 測試結果
2.4 對試驗結果的分析
3 關于磨削試驗工況參數對測試結果影響的研究
3.1 不同磨削壓力對磨削性能的影響
3.2 不同工進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 關于恒進給磨削試驗模式的討論
4.2 關于圓管試件的討論
4.3 對制定砂帶磨削性能檢測新規程的初步建議
4.4 其他有關規程制定問題的討論
4.5 對試驗機下步改進的建議
結語
由分會專(zhuan)家(jia)委(wei)(wei)員會提出(chu)，分會專(zhuan)家(jia)委(wei)(wei)員會委(wei)(wei)員李道育教(jiao)授級(ji)高工創意構思(si)和(he)蘇州(zhou)蘇福(fu)馬機械有限公司設計制(zhi)造的(de)(de)(de)SDSY-50B型數(shu)控砂(sha)帶磨削(xue)性能試(shi)驗(yan)機，自2013年(nian)11月(yue)在(zai)鄭州(zhou)第二屆三磨展(zhan)展(zhan)出(chu)后，已順(shun)利安(an)裝在(zai)河南工業大(da)學的(de)(de)(de)實習車間內，并(bing)于(yu)2014年(nian)2月(yue)正式開(kai)始試(shi)車。試(shi)車的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)和(he)任務是(shi)：
1) 通過試車，評價試驗機是否符(fu)合砂(sha)帶磨削性能測(ce)試的(de)需要；發現(xian)與解決試驗機設計制(zhi)造中存(cun)在(zai)的(de)問題(ti)；
2) 進行試驗機的(de)不(bu)確定度測試；
3) 通過對(dui)砂(sha)帶(dai)磨削性能的嘗試(shi)性測(ce)試(shi)，為砂(sha)帶(dai)磨削性能測(ce)試(shi)方法新規(gui)程的制(zhi)定積累經驗和數據。
現(xian)按(an)上述(shu)三項任務(wu)要求，對這三個月(yue)來試車實踐情(qing)況和體會分別(bie)介紹如下：
1 對試驗機的評價
1.1 試驗機的特點
三個月來(lai)我們先(xian)后進行(xing)了千余次(ci)的磨削試(shi)驗，親身感受了這臺試(shi)驗機的許(xu)多特點(dian)，歸結(jie)如下：
1.1.1試驗機的操控十分方便
SDSY-50B型數控砂(sha)帶(dai)磨削(xue)性能(neng)試(shi)(shi)驗機是通過上位機來(lai)實現人機間數據(ju)和(he)信息的(de)(de)交換（如圖1-1、1-2、1-3和(he)1-4），磨削(xue)的(de)(de)各種工(gong)況參數，如：砂(sha)帶(dai)線速(su)(su)度、磨削(xue)壓力、砂(sha)帶(dai)張緊力、試(shi)(shi)件旋轉(zhuan)速(su)(su)度、徑向進(jin)給速(su)(su)度、磨削(xue)時間均可(ke)利用鍵盤進(jin)行預先設(she)定，根(gen)據(ju)我們親身實踐(jian)的(de)(de)體(ti)會，只要(yao)有過使用電腦經歷(li)的(de)(de)人就可(ke)很快地掌(zhang)握試(shi)(shi)驗機的(de)(de)操作。待試(shi)(shi)驗工(gong)況全(quan)部(bu)設(she)定完成(cheng)后，此(ci)后的(de)(de)試(shi)(shi)驗過程將全(quan)部(bu)按預定的(de)(de)程序(xu)自動進(jin)行。
試驗機(ji)(ji)工作(zuo)時(shi)(shi)(shi)(shi)，試件(jian)從起(qi)始點(dian)開始先以(yi)一定(ding)速(su)度快(kuai)(kuai)進(jin)至(zhi)距離砂帶10mm處，然后(hou)轉為(wei)慢速(su)進(jin)給(gei)，至(zhi)距離砂帶0.5-2mm時(shi)(shi)(shi)(shi)(具體可選(xuan)擇)，再(zai)次自(zi)動降為(wei)工作(zuo)進(jin)給(gei)速(su)度，直至(zhi)與砂帶接觸；當磨(mo)削(xue)(xue)真正發生時(shi)(shi)(shi)(shi)，則自(zi)動開始磨(mo)削(xue)(xue)計(ji)時(shi)(shi)(shi)(shi)，當到達(da)預定(ding)的磨(mo)削(xue)(xue)時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)，進(jin)給(gei)自(zi)動停止，這時(shi)(shi)(shi)(shi)試件(jian)并不立(li)即后(hou)退，而是再(zai)磨(mo)削(xue)(xue)一定(ding)時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)，直至(zhi)完成預定(ding)的無(wu)進(jin)給(gei)磨(mo)削(xue)(xue)時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)，然后(hou)快(kuai)(kuai)速(su)返回起(qi)始點(dian)，從而完成了一次磨(mo)削(xue)(xue)工作(zuo)循(xun)環。此后(hou)停頓一定(ding)時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)，即設(she)定(ding)的間(jian)歇時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)后(hou)再(zai)開始下一次磨(mo)削(xue)(xue)工作(zuo)循(xun)環。由于(yu)上述動作(zuo)全部由計(ji)算(suan)機(ji)(ji)設(she)定(ding)的程序控制(zhi)，所以(yi)需要操作(zuo)者人為(wei)干(gan)預的地方(fang)(fang)很(hen)少，還有手動張緊(jin)砂帶和(he)調整(zheng)張緊(jin)力的大(da)小，使人感覺十(shi)分(fen)方(fang)(fang)便。
試(shi)(shi)驗機可磨削(xue)圓棒和圓管兩(liang)種(zhong)(zhong)類(lei)型的(de)(de)試(shi)(shi)件；在試(shi)(shi)驗方(fang)式上有恒壓(ya)(ya)力磨削(xue)和恒進給磨削(xue)兩(liang)種(zhong)(zhong)方(fang)式可供(gong)選(xuan)擇；設備出廠時配帶3種(zhong)(zhong)直徑的(de)(de)接觸輪(lun)，可以(yi)根(gen)據需(xu)要自(zi)行更換；砂帶線速度的(de)(de)調(diao)整范(fan)圍是5-40m/s，磨削(xue)壓(ya)(ya)力的(de)(de)調(diao)整范(fan)圍是50-500N；上述幾方(fang)面的(de)(de)可選(xuan)擇性(xing)，完全可適應多種(zhong)(zhong)類(lei)型砂帶磨削(xue)性(xing)能測試(shi)(shi)的(de)(de)需(xu)要，充分顯現了試(shi)(shi)驗機的(de)(de)廣泛適用性(xing)。
從我們在試(shi)(shi)車(che)過程中的(de)(de)(de)(de)(de)感受看，圓棒試(shi)(shi)件(jian)試(shi)(shi)驗成(cheng)本較低，且獲(huo)得方便，但是在如今(jin)市場供應不很(hen)規(gui)范的(de)(de)(de)(de)(de)情況下，要保證材(cai)質的(de)(de)(de)(de)(de)一致性還(huan)確實有點困難；圓管試(shi)(shi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)磨削(xue)狀態與實際生(sheng)產過程比(bi)較接(jie)近，特(te)別是磨削(xue)區(qu)散(san)熱條件(jian)好，磨削(xue)溫(wen)升小，非常有利于砂(sha)帶(dai)磨削(xue)性能的(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)試(shi)(shi)，此(ci)外(wai)圓管質量遠大于圓棒，可(ke)減(jian)少試(shi)(shi)驗時重裝(zhuang)試(shi)(shi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)次數(shu)，對(dui)保證磨削(xue)試(shi)(shi)驗的(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定比(bi)較有利。
恒壓力(li)磨削試驗(yan)模式(shi)是目前涂附磨具行業比較習慣的方法，同時(shi)與(yu)實(shi)際生產中的人(ren)工打磨狀態比較接近；而恒進給磨削試驗(yan)模式(shi)，從(cong)這次試車(che)時(shi)的表現看，具有(you)控制(zhi)方便，過程穩(wen)定，試驗(yan)不確定度(du)小(xiao)等特點，而且這種模式(shi)比較適應生產線上機械化砂(sha)帶打磨對(dui)節(jie)拍有(you)要求的場合，應該是一種值得重視和推廣應用的試驗(yan)模式(shi)。
1.1.3 試驗過程能自動采集、記錄多種工況參數
磨(mo)削試驗(yan)時(shi)，砂(sha)帶線速(su)(su)度(du)(du)、砂(sha)帶電(dian)機電(dian)流、砂(sha)帶滑差率(lv)(lv)、磨(mo)削壓力、砂(sha)帶張緊力、砂(sha)帶延伸率(lv)(lv)、試件(jian)旋轉速(su)(su)度(du)(du)、徑(jing)向進給速(su)(su)度(du)(du)、伺服電(dian)機有功電(dian)流、磨(mo)削時(shi)間、試件(jian)切除長度(du)(du)等11項工(gong)況參數的(de)瞬時(shi)值和(he)趨勢圖(tu)均可實時(shi)自動采集和(he)在顯示器(qi)上顯示（如(ru)圖(tu)1-5）。
試(shi)驗機除了(le)用(yong)數據方式實時監控試(shi)驗過程(cheng)動(dong)態情況外(wai)，還(huan)用(yong)趨(qu)勢圖的形式來展(zhan)示參數的變化情況。趨(qu)勢圖分為Ａ、Ｂ、Ｃ三種：
A類趨勢(shi)圖（如圖1-6）反映砂(sha)帶(dai)線速(su)度、砂(sha)帶(dai)磨(mo)頭電機電流、磨(mo)削壓力和砂(sha)帶(dai)滑擦(ca)率等4個參數隨(sui)磨(mo)削時間的變動(dong)值。
Ｂ類趨(qu)勢圖(tu)（如圖(tu)1-7）反映砂帶(dai)張(zhang)緊力、砂帶(dai)延伸率、試件轉速三個(ge)參數(shu)隨磨削時(shi)間的變動值。
Ｃ類趨勢圖（如圖1-8）反映試驗(yan)機(ji)的進給速度、伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)有功(gong)電(dian)流、徑向進給坐(zuo)標(biao)三個參數隨磨削時間的變動值。
圖表可以(yi)保存一(yi)個月，便(bian)于(yu)試驗結束后進行(xing)分析查找。還可以(yi)在(zai)趨勢圖上(shang)讀出(chu)給定時(shi)間(jian)段(duan)各參數的(de)平均值(zhi)、最大值(zhi)、最小值(zhi)和(he)標準差。
上述這些功能非常方便(bian)試驗者(zhe)了解和分析磨(mo)削過程的進展情況。
機器(qi)還(huan)設有多(duo)種故(gu)(gu)障(zhang)報警和(he)故(gu)(gu)障(zhang)歷(li)史檔案記錄的(de)功能（如(ru)圖1-9），每次故(gu)(gu)障(zhang)都(dou)有記錄可查，便(bian)于設備的(de)檢(jian)修和(he)維護，也便(bian)于對故(gu)(gu)障(zhang)的(de)原因進行分析；更有利于保護人身(shen)和(he)設備的(de)安全。
磨(mo)削試(shi)驗(yan)結束后，試(shi)驗(yan)機將自(zi)動生成“砂(sha)帶磨(mo)削性能試(shi)驗(yan)記錄”和“砂(sha)帶磨(mo)削性能測(ce)試(shi)報(bao)告”（或“砂(sha)帶磨(mo)削性能對(dui)比報(bao)告”）等表格，可供打印輸出。使整個試(shi)驗(yan)過(guo)程(cheng)中人(ren)為介(jie)入的(de)(de)程(cheng)度(du)明顯減少；這不僅減輕了試(shi)驗(yan)者(zhe)的(de)(de)工作強度(du)，更對(dui)防止人(ren)為誤差，保證試(shi)驗(yan)的(de)(de)準確度(du)起到(dao)十分重要的(de)(de)作用。
在(zai)運(yun)(yun)行過程中，可以感覺接(jie)觸輪在(zai)高速旋轉時運(yun)(yun)行非常平(ping)穩，振(zhen)動(dong)很小(xiao)；伺(si)服(fu)電機、滾珠絲杠和線(xian)性(xing)導(dao)軌構成的(de)送進系統定(ding)(ding)位(wei)精(jing)度高，重復性(xing)好(hao)；各項參數的(de)示值(zhi)誤(wu)差符合預定(ding)(ding)要求，特別是(shi)砂帶線(xian)速度在(zai)試驗過程能始終保(bao)持恒定(ding)(ding)，與設定(ding)(ding)值(zhi)的(de)誤(wu)差完全可控制在(zai)1%的(de)范(fan)圍內。
對試(shi)驗結果不確定度(du)的(de)測試(shi)表明，砂帶磨削測試(shi)的(de)數據是可信的(de)，后面(mian)將專門予以介紹。
試(shi)(shi)驗機(ji)還能(neng)夠自(zi)動(dong)測(ce)(ce)量試(shi)(shi)件的(de)(de)切(qie)除長(chang)度，由此(ci)可(ke)利(li)用體積計算來確定該次磨削(xue)切(qie)除金屬(shu)的(de)(de)重量，免除了(le)(le)以(yi)往試(shi)(shi)驗機(ji)必須每磨一(yi)次，就要卸(xie)下試(shi)(shi)件稱重的(de)(de)麻(ma)煩(fan)；只需測(ce)(ce)定試(shi)(shi)件的(de)(de)磨前重量和砂(sha)帶試(shi)(shi)樣(yang)磨削(xue)結(jie)束(shu)后(hou)的(de)(de)試(shi)(shi)件重量即可(ke)，既提高(gao)了(le)(le)工作效率，又減輕了(le)(le)試(shi)(shi)驗者的(de)(de)工作強(qiang)度。多次測(ce)(ce)試(shi)(shi)結(jie)果證實這種方(fang)法與稱重法相比的(de)(de)誤差在2%左右，完全處于可(ke)接(jie)受(shou)的(de)(de)范圍，這也反映了(le)(le)試(shi)(shi)驗機(ji)整體制造的(de)(de)精細(xi)度。
1.2試運行過程對試驗機作了部分完善
由于是(shi)試(shi)制(zhi)的(de)(de)首(shou)臺(tai)樣機，設計中存在部(bu)分問題是(shi)不(bu)可避免的(de)(de)，也(ye)是(shi)正常的(de)(de)，試(shi)車的(de)(de)一個(ge)目的(de)(de)就是(shi)發現問題并進行改進。通過試(shi)車先后發現和完善了(le)下(xia)列三個(ge)主要問題，現介紹(shao)于下(xia)。
1.2.1解決了提前計時的問題
“提前計(ji)時(shi)”是指在磨(mo)削(xue)(xue)尚未真(zhen)正開始時(shi)，磨(mo)削(xue)(xue)計(ji)時(shi)已(yi)開始進行，從而使磨(mo)削(xue)(xue)切除量(liang)出(chu)現超大誤差數據，影響測(ce)試結(jie)果(guo)的準確(que)度。統計(ji)2.21-3.14期間475次磨(mo)削(xue)(xue)過程，共(gong)發(fa)生提前計(ji)時(shi)30次，出(chu)現率為6.3%。
原因分析：
1，外供電源存(cun)在干擾；
2，基準采樣點程序(xu)存在(zai)設計(ji)不周(zhou)全的(de)問(wen)題。
完(wan)善情況：程序已(yi)作完(wan)善，將計(ji)時(shi)(shi)基(ji)準點(dian)采樣時(shi)(shi)間由“快轉慢(man)”階段移后(hou)(hou)到“慢(man)轉工(gong)”階段，同時(shi)(shi)適當修改了計(ji)時(shi)(shi)條件；3月27日以后(hou)(hou)運行狀態表現正常，未(wei)見類(lei)似問題(ti)重復出現。
1.2.2 完善了砂帶斷裂時的保護程序
3月28日曾發(fa)(fa)生一次砂(sha)(sha)帶(dai)斷(duan)裂故(gu)(gu)障(zhang)，而原(yuan)設(she)(she)計的(de)(de)(de)(de)保(bao)(bao)護(hu)程(cheng)序(xu)未起作用，致(zhi)使發(fa)(fa)生撞車(che)事故(gu)(gu)，接(jie)觸(chu)輪膠層被破壞(huai)。經(jing)調看故(gu)(gu)障(zhang)發(fa)(fa)生當時(shi)的(de)(de)(de)(de)趨勢圖（圖1-10），發(fa)(fa)現主要是(shi)保(bao)(bao)護(hu)程(cheng)序(xu)設(she)(she)置的(de)(de)(de)(de)條件不合理所(suo)致(zhi)。起初斷(duan)帶(dai)保(bao)(bao)護(hu)的(de)(de)(de)(de)條件是(shi)由砂(sha)(sha)帶(dai)延(yan)伸率(lv)大于5%時(shi)才(cai)啟動(dong)保(bao)(bao)護(hu)動(dong)作，實(shi)際(ji)上砂(sha)(sha)帶(dai)延(yan)伸率(lv)是(shi)通過張緊氣(qi)缸(gang)的(de)(de)(de)(de)伸出量來反(fan)映(ying)的(de)(de)(de)(de)，氣(qi)缸(gang)的(de)(de)(de)(de)動(dong)作較(jiao)慢，不能快速啟動(dong)保(bao)(bao)護(hu)動(dong)作。在砂(sha)(sha)帶(dai)斷(duan)裂時(shi)反(fan)映(ying)最快的(de)(de)(de)(de)信息(xi)是(shi)砂(sha)(sha)帶(dai)線速度(du)的(de)(de)(de)(de)突(tu)變，因(yin)此(ci)程(cheng)序(xu)以(yi)此(ci)為訊(xun)號(hao)作了完善(shan)，經(jing)人為斷(duan)帶(dai)試驗后(hou)證實(shi)保(bao)(bao)護(hu)動(dong)作正常；以(yi)后(hou)未見類似問題出現。
圖1-10
1.2.3 進一步完善測試報告和記錄表中的內容
在試車(che)中發現砂帶(dai)磨(mo)削性能(neng)(neng)測(ce)(ce)試報告(gao)和(he)砂帶(dai)磨(mo)削性能(neng)(neng)測(ce)(ce)試記錄(lu)表的(de)部(bu)分內(nei)容存(cun)在不(bu)適(shi)宜(yi)的(de)問題；例如：計算單位應為(wei)(wei)“min”，程(cheng)(cheng)序中卻(que)以(yi)“s”為(wei)(wei)單位；部(bu)分測(ce)(ce)試數(shu)(shu)據(ju)的(de)計算公式存(cun)在錯誤；部(bu)分數(shu)(shu)據(ju)的(de)有效數(shu)(shu)位需(xu)(xu)要(yao)調(diao)整；沒能(neng)(neng)反映(ying)記錄(lu)表與測(ce)(ce)試報告(gao)的(de)相關性；無法(fa)適(shi)應縮短磨(mo)削時間(jian)，增加磨(mo)削次數(shu)(shu)的(de)數(shu)(shu)據(ju)記錄(lu)需(xu)(xu)要(yao)；需(xu)(xu)要(yao)增加一(yi)欄以(yi)直接反映(ying)砂帶(dai)磨(mo)削性能(neng)(neng)變化(hua)程(cheng)(cheng)度的(de)“磨(mo)削能(neng)(neng)力”數(shu)(shu)據(ju)。
如今已(yi)按要(yao)(yao)求重新(xin)編寫了相關程序(xu)，所有計算公式(shi)和數(shu)據單位均已(yi)更正。3月27日以后的(de)試(shi)驗均已(yi)按新(xin)格式(shi)出表(biao)，更加符(fu)合用戶對測試(shi)結果的(de)要(yao)(yao)求。。并(bing)補充了磨削(xue)次(ci)數(shu)為50、75、100等(deng)多種表(biao)格，可供選用。
協(xie)會公共技術服務平臺的(de)“砂(sha)帶磨(mo)削性能測試報告(gao)”和“砂(sha)帶磨(mo)削性能測試記錄”樣(yang)件如表(biao)1-1和表(biao)1-2所示(shi)：
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
表1-2 砂帶磨削性能測試報告（以14051201為例）
中國工業協會涂附磨具分會公共技術服務中心砂帶磨削性能測試報告
1.2.4 在趨勢圖上增添了磨削時間區的標識
原趨勢圖(tu)上(shang)沒有反映(ying)磨(mo)削起始的(de)時(shi)(shi)間(jian)(jian)和(he)有進給磨(mo)削的(de)終止(zhi)時(shi)(shi)間(jian)(jian)，試車中(zhong)感覺不(bu)方便使用(yong)過程的(de)監控和(he)分析。如今已在趨勢圖(tu)上(shang)增(zeng)加磨(mo)削時(shi)(shi)間(jian)(jian)區段(duan)的(de)標識（圖(tu)1-11）。
圖1-11
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