超高速离心磨削工艺稳健性研究

发布时间：2017-10-06 07:25

  本文关键词：超高速离心磨削工艺稳健性研究

  更多相关文章： 超高速磨削 残余应力 夹具设计 磨削温度

【摘要】：轻薄轴承作为先进制造装备中的关键核心配套件,具有高回转定位精度、可靠性好、抗冲击力和抗恶劣环境能力强等特点,其加工表面残余应力控制是轴承制造领域重要的研究方向。超高速离心磨削是一种适用于轻薄轴承套圈加工的新方法,其本质是对工件施以高速旋转而带来离心效应和周向预应力,使工件在加工后获得较大的残余压应力。在磨削过程中,如果只是盲目提高工件速度,则难以达到提高工件表层残余压应力的目的,还可能会对加工质量带来负面影响。为了解决超高速离心磨削中残余应力和磨削温度的可控性问题,一方面,基于对超高速磨削等文献的研究,利用空间应力求解法推导出套圈在惯性力和磁吸力作用下的预应力三维数学模型,揭示了轴承套圈预应力、残余应力与转速的耦合规律;另一方面,利用GCr15轴承钢自制了夹式热电偶传感器,通过MKL7132X8/17型超高速数控强力成形磨床进行了磨削温度实验,分析了磨削区温度的形成机理以及不同工件速度下表面粗糙度的变化规律,并结合超高速磨削和绝热切削理论对不同工件速度下萨洛蒙曲线极值点发生偏移的现象进行了说明,主要结论如下:(1)在预应力公式中,当自变量r、z和磁吸力为定值时,径向预应力、周向预应力和轴向预应力均与角速度平方成正比,且工件表面周向预应力为拉应力,轴向预应力为压应力,但周向预应力至少是轴向预应力20倍。而预应力与残余应力之间的比例系数K为1:0.9~1.1,所以残余应力与角速度平方也成正比。(2)磨削温度随砂轮线速度的增大而呈现先增大后减小的趋势,与萨洛蒙曲线变化规律基本一致,而随着工件速度的增大,曲线的极值点会逐渐往右下方偏移。(3)在磨削过程中,工件的表面残余压应力,动态刚度和陀螺力矩,比磨除率和比磨削能随着工件速度的增大而增大,且磨削温度最终会收敛于某一特定值上,但表面粗糙度会增大。此外,在残余应力分析的基础上,确定了超高速离心式磨床的最高工件转速为30000rpm、磨削方式为逆磨以及电磁无心夹具的偏心量位于第二象限,并计算了工件电主轴功率,根据电主轴几何尺寸和安装要求对夹具的电主轴装夹机构、磨杆、支承和支承座以及箱体结构进行了设计。
【关键词】：超高速磨削 残余应力 夹具设计 磨削温度
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG580.6
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 课题来源13
• 1.2 课题研究的背景13-15
• 1.3 课题研究现状15-17
• 1.4 课题研究的目的、意义与主要内容17-18
• 第二章 超高速离心磨削的工件预应力分析18-33
• 2.1 磨削理论18-21
• 2.2 夹具选择与磁吸力分析21-23
• 2.3 工件预应力分析23-30
• 2.4 工件速度对磨削加工效果的影响30-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 超高速离心式磨床的夹具设计33-50
• 3.1 工件速度和磨削方式的确定33-35
• 3.2 夹具偏心象限的确定35-37
• 3.3 电主轴功率计算37-40
• 3.4 超高速离心式磨床夹具设计方案40-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第四章 磨削温度实验及分析50-72
• 4.1 磨削表面烧伤现象的观察50-52
• 4.2 磨削温度实验52-61
• 4.3 二次磨削温度实验61-67
• 4.4 不同工件速度下的萨洛蒙曲线67-70
• 4.5 超高速离心磨削工艺的稳健性分析70-71
• 4.6 本章小结71-72
• 第五章 总结与展望72-75
• 5.1 总结72-73
• 5.2 创新点73
• 5.3 展望73-75
• 参考文献75-80
• 攻读硕士学位期间的研究成果80-81
• 致谢81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 何少杰;杨文玉;郭步鹏;周瑞虎;;机加工表面残余应力及其疲劳寿命评价的研究进展[J];表面技术;2015年06期

2 陈建敏;卢小伟;李红轩;周惠娣;;宽温域固体自润滑涂/覆层材料的研究进展[J];摩擦学学报;2014年05期

3 薛雯娟;刘林森;王开阳;王联;杨亚萍;;喷丸处理技术的应用及其发展[J];材料保护;2014年05期

4 钟厉;王立文;杨再强;;激光淬火预处理对40Cr钢离子碳氮氧硫共渗层组织与性能的影响[J];金属热处理;2014年03期

5 杨晓蔚;;高端轴承制造的关键技术[J];金属加工(冷加工);2013年16期

6 何嘉武;马世宁;巴德玛;;表面滚压强化技术研究与应用进展[J];装甲兵工程学院学报;2013年03期

7 屈盛官;王光宏;李文龙;李小强;杨卯生;;高性能渗氮钢微动磨损性能研究[J];摩擦学学报;2012年05期

8 陈乃豪;王志伟;张香社;周川;;电磁无心夹具的磁力分析[J];轴承;2012年08期

9 刘瑞平;邓福铭;向兆兵;;PcBN刀具材料在高速硬态切削中的应用研究[J];硬质合金;2010年06期

10 王飞;姚红兵;袁蓓;于水生;张永康;;激光冲击强化的冲击波幅值和飞行时间的测量[J];激光技术;2010年05期

，

本文编号：981473