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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 不同磨削壓力對砂帶磨削性能的影響
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意構思和蘇州蘇福馬機械有限公司設計制造的SDSY-50B型數控砂帶磨削性能試驗機，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大學的實習車間內，并于2014年2月正式開始試車。試車的目的和任務是：
1) 通過試車，評價試驗機是否符合砂帶磨削性能測試的需要；發現與解決試驗機設計制造中存在的問題；
2) 進行試驗機的不確定度測試；
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程的制定積累經驗和數據。
現按上述三項任務要求，對這三個月來試車實踐情況和體會分別介紹如下：
1 對試驗機的評價
1.1 試驗機的特點
三個月來我們先后進行了千余次的磨削試驗，親身感受了這臺試驗機的許多特點，歸結如下：
1.1.1試驗機的操控十分方便
SDSY-50B型數控砂帶磨削性能試驗機是通過上位機來實現人機間數據和信息的交換（如圖1-1、1-2、1-3和1-4），磨削的各種工況參數，如：砂帶線速度、磨削壓力、砂帶張緊力、試件旋轉速度、徑向進給速度、磨削時間均可利用鍵盤進行預先設定，根據我們親身實踐的體會，只要有過使用電腦經歷的人就可很快地掌握試驗機的操作。待試驗工況全部設定完成后，此后的試驗過程將全部按預定的程序自動進行。
試驗機工作時，試件從起始點開始先以一定速度快進至距離砂帶10mm處，然后轉為慢速進給，至距離砂帶0.5-2mm時(具體可選擇)，再次自動降為工作進給速度，直至與砂帶接觸；當磨削真正發生時，則自動開始磨削計時，當到達預定的磨削時間，進給自動停止，這時試件并不立即后退，而是再磨削一定時間，直至完成預定的無進給磨削時間，然后快速返回起始點，從而完成了一次磨削工作循環。此后停頓一定時間，即設定的間歇時間后再開始下一次磨削工作循環。由于上述動作全部由計算機設定的程序控制，所以需要操作者人為干預的地方很少，還有手動張緊砂帶和調整張緊力的大小，使人感覺十分方便。
試驗機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給磨削兩種方式可供選擇；設備出廠時配帶3種直徑的接觸輪，可以根據需要自行更換；砂帶線速度的調整范圍是5-40m/s，磨削壓力的調整范圍是50-500N；上述幾方面的可選擇性，完全可適應多種類型砂帶磨削性能測試的需要，充分顯現了試驗機的廣泛適用性。
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不很規范的情況下，要保證材質的一致性還確實有點困難；圓管試件的磨削狀態與實際生產過程比較接近，特別是磨削區散熱條件好，磨削溫升小，非常有利于砂帶磨削性能的測試，此外圓管質量遠大于圓棒，可減少試驗時重裝試件的次數，對保證磨削試驗的穩定比較有利。
恒壓力磨削試驗模式是目前涂附磨具行業比較習慣的方法，同時與實際生產中的人工打磨狀態比較接近；而恒進給磨削試驗模式，從這次試車時的表現看，具有控制方便，過程穩定，試驗不確定度小等特點，而且這種模式比較適應生產線上機械化砂帶打磨對節拍有要求的場合，應該是一種值得重視和推廣應用的試驗模式。
1.1.3 試驗過程能自動采集、記錄多種工況參數
磨削試驗時，砂帶線速度、砂帶電機電流、砂帶滑差率、磨削壓力、砂帶張緊力、砂帶延伸率、試件旋轉速度、徑向進給速度、伺服電機有功電流、磨削時間、試件切除長度等11項工況參數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）。
試驗機除了用數據方式實時監控試驗過程動態情況外，還用趨勢圖的形式來展示參數的變化情況。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、砂帶磨頭電機電流、磨削壓力和砂帶滑擦率等4個參數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、試件轉速三個參數隨磨削時間的變動值。
Ｃ類趨勢圖（如圖1-8）反映試驗機的進給速度、伺服電機有功電流、徑向進給坐標三個參數隨磨削時間的變動值。
圖表可以保存一個月，便于試驗結束后進行分析查找。還可以在趨勢圖上讀出給定時間段各參數的平均值、最大值、最小值和標準差。
上述這些功能非常方便試驗者了解和分析磨削過程的進展情況。
機器還設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，便于設備的檢修和維護，也便于對故障的原因進行分析；更有利于保護人身和設備的安全。
磨削試驗結束后，試驗機將自動生成“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度，更對防止人為誤差，保證試驗的準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時運行非常平穩，振動很小；伺服電機、滾珠絲杠和線性導軌構成的送進系統定位精度高，重復性好；各項參數的示值誤差符合預定要求，特別是砂帶線速度在試驗過程能始終保持恒定，與設定值的誤差完全可控制在1%的范圍內。
對試驗結果不確定度的測試表明，砂帶磨削測試的數據是可信的，后面將專門予以介紹。
試驗機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度。多次測試結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，這也反映了試驗機整體制造的精細度。
1.2試運行過程對試驗機作了部分完善
由于是試制的首臺樣機，設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現問題并進行改進。通過試車先后發現和完善了下列三個主要問題，現介紹于下。
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，磨削計時已開始進行，從而使磨削切除量出現超大誤差數據，影響測試結果的準確度。統計2.21-3.14期間475次磨削過程，共發生提前計時30次，出現率為6.3%。
原因分析：
1，外供電源存在干擾；
2，基準采樣點程序存在設計不周全的問題。
完善情況：程序已作完善，將計時基準點采樣時間由“快轉慢”階段移后到“慢轉工”階段，同時適當修改了計時條件；3月27日以后運行狀態表現正常，未見類似問題重復出現。
1.2.2 完善了砂帶斷裂時的保護程序
3月28日曾發生一次砂帶斷裂故障，而原設計的保護程序未起作用，致使發生撞車事故，接觸輪膠層被破壞。經調看故障發生當時的趨勢圖（圖1-10），發現主要是保護程序設置的條件不合理所致。起初斷帶保護的條件是由砂帶延伸率大于5%時才啟動保護動作，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，經人為斷帶試驗后證實保護動作正常；以后未見類似問題出現。
圖1-10
1.2.3 進一步完善測試報告和記錄表中的內容
在試車中發現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容存在不適宜的問題；例如：計算單位應為“min”，程序中卻以“s”為單位；部分測試數據的計算公式存在錯誤；部分數據的有效數位需要調整；沒能反映記錄表與測試報告的相關性；無法適應縮短磨削時間，增加磨削次數的數據記錄需要；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”數據。
如今已按要求重新編寫了相關程序，所有計算公式和數據單位均已更正。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果的要求。。并補充了磨削次數為50、75、100等多種表格，可供選用。
協會公共技術服務平臺的“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的標識
原趨勢圖上沒有反映磨削起始的時間和有進給磨削的終止時間，試車中感覺不方便使用過程的監控和分析。如今已在趨勢圖上增加磨削時間區段的標識（圖1-11）。
圖1-11
豫公網安備41019702003604號