超声辅助内圆磨削40Cr15Mo2VN轴承套圈的试验研究

针对传统加工方式难以获得轴承套圈较小的表面粗糙度和表面波纹度的问题,采用超声辅助内圆磨削的加工方法来改善轴承套圈的表面质量。基于超声内圆磨削单颗磨粒运动轨迹分析,建立了表面粗糙度的理论模型,通过对轴承套圈进行超声内圆磨削试验,研究了各个加工参数对轴承表面质量的影响。研究结果表明:超声内圆磨削加工方法可明显改善轴承的表面质量;增大超声振幅可减小表面粗糙度而表面波纹度会先减小后增大;随着砂轮转速的增大,表面粗糙度及表面波纹度会先减小后增大;磨削深度和进给速度的增大会使表面粗糙度及表面波纹度增大,但超声内圆磨削可减小它们的增加量。     

纵扭超声磨削ZrO2陶瓷表面形貌及粗糙度特征研究

ZrO2陶瓷作为典型硬脆材料,采用普通的磨削方法难以获得良好表面质量,而超声振动磨削可显著改善其加工效果.本文将纵扭超声振动应用于磨削加工,运用单因素法,设计普通磨削(OG)及纵扭超声磨削(LTUG)对比试验,以加工后材料表面粗糙度Ra值和微观形貌作为评价指标,分析并得到各工艺参数对表面质量的影响规律.结果 表明:整体上LTUG表面Ra值始终低于OG,且磨削表面平整,磨痕形貌更加均匀、顺畅;相比于OG,随超声能量增大,LTUG表面Ra值呈先减小后增大趋势,同时均随磨削深度加深先减小后增大,随主轴转速提高均逐渐降低;另外,OG表面Ra值随进给速度提升先增大后减小,而LTUG为持续增大并逐渐趋向OG.     

磨削参数对ELID内圆磨削轴承外圈的影响

从磨削过程中振动功率的角度研究了在线电解修整(ELID)内圆磨削轴承外圈时,磨削深度和砂轮进给速度对磨削表面波纹度的影响,并通过不同的磨削参数组合,从磨削过程中氧化膜状态和材料去除机理等角度分析比较了磨削深度和砂轮进给速度对磨削过程影响的程度。试验结果表明,磨削深度的作用更重要,在实际ELID内圆磨削过程中可以先采用较大的磨削深度以实现高的材料去除率,再采用较小的磨削深度以提高表面质量,并且在ELID磨削过程中可以通过振动的大小来预测加工后工件表面的波纹度大小。     

强化研磨磨料配比试验

在不同直径组合的轴承钢球、不同粒度组合的研磨粉条件下,对轴承套圈进行强化研磨加工试验,并测量了加工后套圈表面的硬度和粗糙度。试验分析结果表明:随着钢球直径的增大,加工后工件表面硬度先增大后减小;研磨粉粒度越大,加工工件表面粗糙度越小,为强化研磨磨料配比的选择提供了依据。通过加工前后轴承套圈表面SEM扫描,发现加工前较加工后表面光洁,但是加工后的套圈表面出现了许多类似于小坑洼的"油囊",使套圈表面具有自润滑功能,因此可以提高润滑油的利用率,并延长轴承使用寿命。     

石英玻璃旋转超声铣削表面质量研究

探索了高频旋转超声铣削石英玻璃的工艺规律与材料去除机理,检测分析了加工表面粗糙度与表面形貌,借助Matlab平台建模仿真了进给速度和主轴转速对磨粒运动轨迹的影响规律,研究了进给速度、主轴转速、切削宽度以及切削深度对加工表面质量的影响规律与机理。进给速度增大会导致刀具上的单颗金刚石磨粒的切削速度增大,参与切削的摆线平面投影运动轨迹变长,使表面粗糙度随进给速度增加先增大后减小;表面粗糙度值随主轴转速的增大总体上呈现出先减小后增大的趋势,主轴转速为3 000 r/min时铣削表面粗糙度最小;表面粗糙度值随切削宽度增大先增大后减小,切削宽度直接决定相邻刀具路径对应加工区域重叠范围,进而产生不同的磨粒划刻加工叠加效果;随切削深度增大,表面粗糙度值呈现出先增大后减小再增大的趋势,铣削过程中超声振动与切削深度配合产生的近成形表面材料去除模式对表面质量具有关键性作用。研究工作可为石英玻璃旋转超声铣削加工提供一定的工艺基础。     

垂直式超硬砂轮圆弧修整器设计与砂轮修整

针对圆弧形超硬砂轮修整难度大、修整精度低的问题，对树脂结合剂圆弧形金刚石砂轮进行了精密修整研究。设计制造了一种垂直式超硬砂轮圆弧修整器，通过修整试验研究了不同粒度的圆弧形砂轮在修整前后表面粗糙度、弧形精度、圆度、表面形貌的变化情况。砂轮修整前后对氮化硅陶瓷轴承套圈沟道进行了磨削，并测量了磨削后的轴承套圈沟形精度。研究结果表明：相比修整前，修整后砂轮表面粗糙度平均值由1.731 8 μm减小至0.772 4 μm，减小了55.4%；弧形精度平均值由33.604 7 μm减小至8.527 6 μm，减小了74.6%，修整后4个砂轮的弧形精度更加稳定，且随着砂轮粒度的减小，弧形精度略有减小趋势；砂轮圆度平均值由43.721 μm减小至18.002 μm，减小了58.8%，修整使大量新的磨粒露出。所设计的垂直式超硬砂轮圆弧形修整器可对圆弧砂轮进行精密修整，可改善圆弧形砂轮的弧形精度及圆度，修整后砂轮磨削的轴承套圈沟形精度得到了大幅提高。     

80年代国外轴承套圈磨床基本情况

轴承套圈磨床是指用于磨削轴承内圈沟(滚)道、内径和轴承外圈沟(滚)道的专用磨床;根据其磨削类型,又可分为轴承套圈外圆磨床和轴承套圈内圆磨床。轴承套圈的磨削加工经历了使用不同加工方式的几个历史阶段。40年代以前,采用普通内圆磨床磨削套圈内径,用摇摆式磨床磨削内、外套圈沟道,这种生产方式效率低,精度差。50年代,开始逐步发展了切入式的轴承专用内圆     

超声振动辅助铣磨加工工艺对Cf/SiC复合材料加工表面质量的影响

设计了两种超声振动辅助铣磨加工试验,并与普通铣磨加工方式相对比,试验研究了三种不同加工方式下铣磨难加工复合材料C_f/SiC的加工缺陷及表面粗糙度。试验结果表明:施加了纵向振动与沿进给方向振动的两种超声振动后,C_f/SiC复合材料的纤维拔出与崩边缺陷明显减少,底面凹坑缺陷也得到了有效抑制;采用纵向超声振动辅助铣磨时加工质量要优于沿进给方向超声振动辅助铣磨的加工效果。与普通铣磨相比,两种超声振动辅助铣磨均可有效降低表面粗糙度。各磨削要素对不同铣磨加工方式下C_f/SiC材料的表面粗糙度影响关系为:表面粗糙度随主轴转速增加而降低,随进给速度、磨削深度的增加而增加,随着超声振幅增大,表面粗糙度先减小后增大。研究表明,在优化的振幅下采用纵向超声振动辅助铣磨方式可以更大幅度地改善C_f/SiC复合材料的表面质量。该研究对难加工复合材料的高性能加工具有实际指导作用。     

轴承套圈ELID磨削参数研究

采用在线电解(ELID)磨削技术对轴承套圈进行精密磨削实验,研究了在相同的磨削时间内不同导电率的磨削液对工件表面粗糙度的影响规律,以及同一导电率的磨削液随着磨削时间变化对工件表面粗糙度的影响规律,利用正交试验法对轴承套圈的工艺参数进行优化设计,试验结果表明,当磨削液导电率在合理的范围内时,磨削液的导电率越大,工件的表面粗糙度就越小,对于同一导电率的磨削液,随着磨削时间的增加,工件表面粗糙度呈现小幅度的增大,利用正交试验优化得出的方案提高了轴承套圈的加工精度。     

降低滚子轴承振动值及噪声的措施

通过提高滚子等级、改进内外套圈超精方法、改进套圈加工工艺流程和提高轴承装配质量等方法改善轴承零件的圆度、波纹度和粗糙度，从而降低轴承振动值和噪声。     

Precision grinding of bearing steel based on active control of oxide layer state with electrolytic interval dressing

The oxide layer state directly relates to machining quality in electrolytic in-process dressing (ELID) grinding. In this paper, intermittent grinding control strategy was used to monitor and control the state of the oxide layer in interval ELID (ELID II) grinding. Some experiments were implemented based on active control of the oxide layer state. The influence of dressing current, wheel speeds, and grit size on surface roughness and waviness has been discussed in detail with ELID II grinding for bearing steel. The experimental results illustrate that the ELID II method can realize a stable grinding process based on active control of the oxide layer state. The surface roughness (Ra) and waviness (Wa) increase with increase of the dressing current. When the dressing current is constant, Ra and Wa reduce as wheel speed increases and decrease as grain size of wheel decreases. The experimental results also show that sufficient abrasive protrusion can be ensured in ELID II grinding, especially for grinding with a W2.5 super-abrasive wheel which may produce a very smooth surface quality, Ra 0.0166 μm and Wa 0.018 μm.     

轴承圈加热切削加工表面质量研究

针对轴承圈易出现疲劳破坏的问题,提出采用预加热硬态切削加工轴承圈外表面的方法。普通硬态切削和预加热硬态切削试验结果表明,将工件内圈预先加热到160℃进行硬态切削加工,有助于减小加工表面的粗糙度,由于内圈加热减小了轴承圈内外表面的温度差,故加工后的表面残余应力显著减小,其值可达-50MPa,加工得到的表面纹理清晰,形貌光滑、规整,刀具进给运动轨迹清晰;加热切削得到的是均匀的锯齿形切屑,并且切屑形态呈螺旋状,与普通硬态切削相比,加热切削过程较为平稳,说明加热切削可获得良好的表面完整性,且不会引来额外的加工硬化。     

强化研磨喷射角度对轴承套圈加工质量的影响

强化研磨是一种新型轴承强化加工方法,集合了强化塑性、研磨微切削以及摩擦化学加工技术。在额定转速时对喷射角度进行单一变量试验,检测轴承套圈内圈沟道表面粗糙度与硬度的变化,分析喷射角度对加工质量的影响及作用机制,并探讨粗糙度与硬度的分布均匀性,以提高加工质量。     

强化研磨时工件转速对轴承套圈表面加工质量的影响

强化研磨是一种基于复合加工方法的抗疲劳、抗腐蚀、抗磨损金属材料精密加工技术,利用该技术可加工出具有残余应力的轴承套圈。为了提高强化研磨轴承套圈的加工质量,在其他工艺参数保持不变的情况下,对工件转速进行了单一变量试验,通过检测轴承套圈内圈沟道表面粗糙度与硬度的变化,分析了工件转速对加工质量的影响及作用机制。     

波纹度波数对深沟球轴承振动特性的影响

建立了三自由度轴承动力学模型和波纹度模型,以6201深沟球轴承为研究对象,基于定步长四阶龙格-库塔法得到轴承振动频率和振动加速度,分别通过与文献和试验结果的对比,验证了模型的正确性。并分析了内外圈波纹度波数对轴承加速度峰峰值和有效值的影响,结果表明:轴承振动加速度响应的峰峰值和有效值随内外圈波纹度波数增大而增大,波纹度波数为球数整数倍时,峰峰值和有效值的变化曲线会出现局部峰值;内外圈波纹度波数为奇数时比偶数时轴承的振动响应更明显;轴承振动加速度响应的峰峰值和有效值随外圈波纹度波数变化略大于随内圈波纹度波数变化。     

蜗杆砂轮磨齿加工参数优化

以蜗杆砂轮磨削加工20CrMnTi齿轮为研究对象,选择均匀设计试验法,研究磨削参数（砂轮线速度vs、砂轮沿齿轮轴向进给速度vw、磨削厚度ap）对齿面粗糙度的影响。采用二级逐步回归方法建立磨削参数与齿面粗糙度的回归模型,构建了以加工效率、齿面粗糙度为多目标的优化模型,采用粒子群优化算法对磨削参数进行了优化。试验结果表明,使用优化后的磨削参数加工可以提高加工效率、减小齿面粗糙度。     

轴向超声辅助端面磨削金属表面形貌及粗糙度预测

轴向超声辅助端面磨削被广泛应用于难加工材料加工,而磨削后的表面粗糙度对构件摩擦、疲劳等服役性能有重要影响。超声振幅的大小对轴向超声辅助端面磨削金属表面形貌和粗糙度有较大影响,但是现有模型中并未考虑实际加载对振幅的影响,因此提出了一种考虑加载状态下振幅变化的轴向超声辅助端面磨削金属表面形貌及粗糙度预测方法。根据砂轮粒度及尺寸建立了考虑磨粒随机分布的砂轮端面模型,并对轴向超声辅助端面磨削磨粒的三维磨削轨迹进行了数学描述,生成了加工后的表面三维数据矩阵并对表面粗糙数值进行了计算。在此基础上,研究了粗糙度随振幅的变化规律,提出了振幅衰减形貌映射系数这一概念,并给出了其标定方法。通过振幅衰减形貌映射系数近似计算出加载状态下的振幅并代入到所建立的轴向超声辅助端面磨削表面形貌及粗糙度预测模型中,实现了金属表面形貌模拟及粗糙度预测。最后,通过试验对所建模型的正确性进行了验证。     

超声振动磨削陶瓷材料高效去除机理研究

基于压痕断裂力学,在工件横向施振超声振动平面磨削单颗磨粒受力分析基础上,建立了材料去除率综合数学模型;并就超声振动和普通磨削进行了对比试验研究。研究结果表明超声振动磨削陶瓷材料去除率与被加工材料的种类、磨削深度、砂轮磨粒粒度、超声振动的振幅以及磨削条件有着密切关系。同样磨削条件下,超声振动磨削陶瓷材料去除率是普通磨削的1.7~3.2倍,与理论模型相符合。试验结果表明超声振动磨削可以获得良好的加工表面,工件横向施振超声振动磨削是一种精密、高效加工新工艺。     

金刚石磨头刀具磨铣加工对高体份SiCp/Al复合材料加工表面质量的影响

针对高体份SiCp／Al复合材料,采用佥刚石磨头刀具磨铣切削的加工方法,研究了高速磨铣加工中机床主轴转速、工件进给速度及背吃刀量对材料加工表面形貌损伤以及表面粗糙度的影响规律。研究表明,机床主轴转速的提高、工件进给速度的减小都能够减小材料表面形貌的损伤情况,改善加工表面粗糙度质量：背吃刀量的改变对材料表面形貌损伤以及表面粗糙度的影响不大。     

硬脆材料超声振动钻磨表面特征试验研究

将超声振动引入普通钻磨中,对不同加工参数时普通钻磨和超声钻磨两种模式下的表面粗糙度进行了试验分析,并对超声与普通钻磨过程中的被加工表面微观形貌进行了试验研究.结果表明,超声振动钻磨加工是适合硬脆材料等的一种高效加工方法.