DETERMINATION OF THE OPTIMAL GRINDING MODES FOR CUTTING TOOLS USING THE PLANNING METHOD OF EXPERIMENT

Authors

DOI:

https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.3.1.25

Keywords:

belt grinding, surface roughness, process parameters, microhardness, abrasive belt, multifactor experiment, regression coefficients

Abstract

Belt grinding is an effective method of machining as well as restoring tools and machine parts. It ensures high surface quality and productivity. Due to the flexibility of the abrasive belt, thermal damage is reduced, hardness is preserved, durability of the processed components is increased. The work focuses on improving the process of restoring cutting tools in shearing machines through belt grinding. The study highlights the shortcomings of traditional sharpening methods and emphasizes the advantages of abrasive belt grinding. To optimize sharpening, a full factorial experiment with three variables was carried out: belt speed, sharpening time, and pressing force. Both movable and stationary knives were tested under controlled conditions, and surface roughness was measured using a profilometer, microhardness was measured using a hardness tester. Regression equations were derived to model the influence of technological parameters on surface roughness, and statistical methods (Student’s t-test, Cochran’s G-test, Fisher’s F-test) were applied to validate the models. Experimental results showed that the optimal sharpening parameters are belt speed of 1.7 m/s, pressing force of 18 N, sharpening time of 19 s for stationary and 12 s for movable knives. These conditions ensure surface roughness within the 9th grade of finish (Ra = 0.16…0.32 μm), preserve tool hardness at HRA 84, and prevent thermal damage. Overall, the research provides a scientifically grounded methodology for setting sharpening regimes that extend tool life and improve shearing machine performance.

References

Фролов Є. А., Кравченко С. І., Попов С. В., Гнітько С. М. Технологічне забезпечення якості продукції машинобудування: монографія. Полтава: НУПП, 2019. 204 с.

Коробко Б. О., Фролов Є. А., Попов С. В., Ясько С. Г. Прогресивні технології у машинобудуванні. Навчальний посібник для студентів механічних спеціальностей закладів вищої освіти. Полтава: НУПП, 2020. 168 с.

Попов С.В. Дослідження точності оброблення циліндра різцем із твердого сплаву. Науковий вісник. Запоріжжя: ТДАТУ, 2025. Вип. 15, том 1. С. 105–113. URL: https://doi.org/10.32782/2220-8674-2025-25-1-12 (дата звернення 24.08.2025).

Скоркін А. О. Дослідження процесу стрічкового шліфування на еластичній основі. Машинобудування. 2016. № 17. С. 87–93.

Hamdi, A., Aliouane, T., Bouzid, D. Technological parameters of belt grinding process of hard steel. Mechanics and Mechanical Engineering. 2017. Vol. 21, No. 4. Р. 843–853.

Tran Thi V. N., Nguyen Lam K., Nguyen Van C. Research on calculation of grinding surface roughness. EUREKA: Physics and Engineering. 2022. No. 1. P. 85–92. URL: https://doi.org/10.21303/2461-4262.2022.001832 (дата звернення 24.08.2025).

Khare S. K., Agarwal S. Predictive modeling of surface roughness in grinding. Procedia CIRP. 2015. Vol. 31. P. 375–380. URL: https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.03.061 (дата звернення 24.08.2025).

Trung D. D., Son N. H. An experimental study on prediction of surface roughness in grinding. International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development. 2020. Vol. 10, No. 1. P. 47–58.

Liu M., Gong Y., Sun J., Zhao Y., Sun Y. Experimental and numerical study on surface generated mechanism of robotic belt grinding process considering the dynamic deformation of elastic contact wheel. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2022. Vol. 119, No. 1–2. P. 267–284. URL: https://doi.org/10.1007/s00170-022-09067-6 (дата звернення 24.08.2025).

Жученко А. І., Ладієва Л. Р., Піргач М. С., Жураковський Я. Ю. Математичне моделювання процесів і систем: Навчальний посібник. Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021. 351 с.

Published

2025-11-28