高品质丝杠高效硬态切削和滚道表面高精研磨工艺优化
发布时间：2020-05-22 13:29
【摘要】：为结合高效硬态切削及高精研磨工艺以制造高品质丝杠,对丝杠滚道高速硬态旋铣及滚道研磨工艺进行研究。为探究丝杠旋铣工艺,对丝杠滚道高效硬态切削建立一次及二次仿真模型并分析了不同切削参数对加工的影响。为探究丝杠研磨工艺,对基于自制研磨工装的丝杠滚道研磨工艺进行验证试验及分析,再通过正交研磨试验优化研磨参数,最后对旋铣丝杠进行研磨试验,为高品质丝杠加工提供了一定借鉴意义。对丝杠滚道高效硬态切削过程建立有限元仿真模型并进行验证试验。进而分析了不同切削速度、切削深度和刀具前角对切削力、Mises应力、PEEQ、切削温度和残余应力的影响。鉴于丝杠滚道旋铣为断续切削,进一步建立二次切削仿真模型,结果表明若第一次切削残留的应力场或温度场越大,则二次切削时切削力越小,切削温度越大。此外,建立锯齿切屑仿真模型,分析表明淬硬轴承钢GCr15的锯齿切屑由绝热剪切带造成。对丝杠滚道研磨工艺进行试验验证与分析。分别检测了研磨前后行程误差、丝杠齿型半径、滚道表面残余应力、粗糙度、表面微观形貌及金相组织的变化。结果表明,研磨后丝杠行程误差得到改善,滚道表面粗糙度Ra保持较小量值,齿型半径及表面微观形貌发生改变,滚道表面残余压应力增大2～3倍,有利于丝杠疲劳寿命。进一步分析表明残余压应力增大原因在于磨粒对滚道表面的塑性变形作用。对丝杠研磨工艺参数进行优化。通过正交试验研究研磨摩擦力矩、研磨转速、磨粒大小及研磨时间对丝杠行程误差、滚道表面残余应力及表面粗糙度的影响程度。以综合平衡法及综合评分法确定优参数组合,并通过验证试验验证了优组合参数的有效性。最后以优参数组合对前期采用高速硬态旋铣的丝杠进行研磨试验,结果表明丝杠行程误差及滚道表面残余应力得到显著改善。
【图文】：
图２．１丝杠滚道旋铣二维简化图
逦高品质丝杠高效硬态切削和滚道表面高精研磨工艺优化逡逑图２．３有限元模型网格划分逡逑２．３有限元模型试验验证逡逑为验证有限元模型的正确性，需进行滚珠丝杠旋风铣削试验验证。有限元模型及旋逡逑风铣削试验的加工切削参数如下：切削速度为３．３３ｍ／ｓ，ＰＣＢＮ刀具前角为－７°邋，后角为逡逑５°，最大厚度／１？＾为０．０８１１１１１１。如图２．４所示，采用Ｋｉｓｔｌｅｒ９６０２Ａ３力传感器检测旋铣逡逑试验中的切削力，，传感器所得切削力信号通过Ｐｒｏｓｉｇ８０２０数据采集卡采集，输入上位机逡逑并保存。试验所得切向力与法向力如图２．５所示，可见旋铣时单次切削时间短，每次切逡逑削时切削力均出现一个峰值，该峰值即为同等加工参数下切削仿真模型对应的切削力。逡逑统计各峰值及峰值出现时间，计算其平均值，如表２．５所示。逡逑｜＾＾９｜—Ｈ力传感器逡逑丨灥ｇ集卡逡逑■ＨＨ邋＾逡逑图２．４滚道旋铣验证试验示意图逡逑１６０－１逦５０逡逑１４°＇逦４０－逡逑１２０逡逑＿逦１００－逦＿逦３０－逡逑＾逦８０－逦＾逡逑？Ｒ逦－Ｒ逦２０－逡逑运逦６０．逦Ｓ逡逑。４０逦l掑危保埃义希玻埃у危埃危省桑义
本文编号：2676069
【图文】：
图２．１丝杠滚道旋铣二维简化图
逦高品质丝杠高效硬态切削和滚道表面高精研磨工艺优化逡逑图２．３有限元模型网格划分逡逑２．３有限元模型试验验证逡逑为验证有限元模型的正确性，需进行滚珠丝杠旋风铣削试验验证。有限元模型及旋逡逑风铣削试验的加工切削参数如下：切削速度为３．３３ｍ／ｓ，ＰＣＢＮ刀具前角为－７°邋，后角为逡逑５°，最大厚度／１？＾为０．０８１１１１１１。如图２．４所示，采用Ｋｉｓｔｌｅｒ９６０２Ａ３力传感器检测旋铣逡逑试验中的切削力，，传感器所得切削力信号通过Ｐｒｏｓｉｇ８０２０数据采集卡采集，输入上位机逡逑并保存。试验所得切向力与法向力如图２．５所示，可见旋铣时单次切削时间短，每次切逡逑削时切削力均出现一个峰值，该峰值即为同等加工参数下切削仿真模型对应的切削力。逡逑统计各峰值及峰值出现时间，计算其平均值，如表２．５所示。逡逑｜＾＾９｜—Ｈ力传感器逡逑丨灥ｇ集卡逡逑■ＨＨ邋＾逡逑图２．４滚道旋铣验证试验示意图逡逑１６０－１逦５０逡逑１４°＇逦４０－逡逑１２０逡逑＿逦１００－逦＿逦３０－逡逑＾逦８０－逦＾逡逑？Ｒ逦－Ｒ逦２０－逡逑运逦６０．逦Ｓ逡逑。４０逦l掑危保埃义希玻埃у危埃危省桑义
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