Improving productivity in valve ball grinding with ceramic abrasives

Abstract

This thesis aims to improve the ball grinding process by increasing material removal rate. Improvement is pursued through modern grinding tools for which optimal grinding parameters are determined and the achieved outputs are compared to each other. To familiarize the process and recognize the important components in valve ball grinding, a literature review is performed on grinding process and its components. To compare the tool alternatives, systematical experimentation is required for which Design of Experiments method is used after introducing it through literature review. Each tool is experimented equipping different factorial designs where the material removal rate and tool wear are measured. Based on the results of the experiments, the optimal parameters are determined and the respective outputs are used for comparison. In the experiments, the alternative tools were noted to be very different from the currently used tool and to require additional fluid delivery in order to perform satisfactorily. The tool performance was noticed to be more dependent on the suitability of the specification in the particular application, than on the grain type. Experiments lead to conclusions based on which the tool specifications are altered, but the final results are yet to be determined in the forthcoming experiments.

Tämän diplomityön tavoitteena on tehostaa venttiilipallojen hiontaprosessia kasvattamalla materiaalinpoistonopeutta. Parannuksia haetaan moderneilla hiontatyökaluilla, joille etsitään optimaaliset hiontaparametrit. Prosessin oppimiseksi ja tärkeimpien osatekijöiden tunnistamiseksi, näistä suoritetaan kirjallisuuskatsaus. Työkalujen systemaattiseen vertailuun käytetään teollista koesuunnittelua, joka esitellään osana kirjallisuuskatsausta. Työkaluille suoritetaan teolliset kokeet, joissa mitataan materiaalinpoistonopeutta ja työkalun kulumaa. Koetulosten perusteella määritellään työkalukohtaiset optimaaliset työstöparametrit ja näillä saavutettavia tuloksia vertaillaan keskenään. Kokeiden aikana vaihtoehtoisten työkalujen huomattiin olevan hyvin erilaisia nykyiseen työkaluun verrattuna ja näiden tarvitsevan lisänestettä toimiakseen kunnolla. Työkalun tehokkuuden havaittiin olevan riippuvaista enemmän työkalun muiden ominaisuuksien sopivuudesta käyttökohteeseen, kuin abrasiivin tyypistä. Kokeista tehtyjen johtopäätösen perusteella työkalujen ominaisuuksia muutetaan, mutta lopulliset tulokset ovat nähtävissä vasta tulevien kokeiden jälkeen.