机构运动形式对圆柱面表面形貌影响的实验研究

目的在自行研制的双平面方式圆柱外圆加工设备上,分析不同运动形式对圆柱面表面形貌的影响,以提高其工作性能,延长其工作寿命。方法在上研磨盘、下研磨盘、偏心轮和外齿圈的转速大小恒定的条件下,对不同的运动形式进行研究,观察加工前后圆柱面的宏观形貌和微观形貌,并进行比较。结果当上研磨盘、下研磨盘、偏心轮和外齿圈同时转动时,加工后的圆柱面宏观形貌没有明显的划痕和加工纹路,表面形貌最好,表面粗糙度为0.124μm;当偏心轮和外齿圈转动,其他不转动时,加工后的圆柱面存在最明显的条纹状加工纹路和划痕,表面形貌最差,表面粗糙度为0.171μm。结论在运动形式和转速组合的设计时,应使加工轨迹均匀分布,尽量增加圆柱面圆周方向的材料去除,减少圆柱面轴线方向的材料去除,选择合理的比例有助于改善圆柱面的表面质量。     

圆柱滚子外圆精密加工技术综述

圆柱滚子外圆精密加工技术作为圆柱滚子制造流程的终加工手段,对保证圆柱滚子的形状精度、尺寸精度、表面质量及其一致性起到关键作用。目前,依据加工原理不同,圆柱滚子加工方法主要分为无心磨削和无心超精研的工业主流传统加工方法,以及定心往复超精研、电化学机械光整、磁流体研磨、双平面方式超精研抛等非传统加工方法。介绍了上述不同加工方法的基本加工原理和研究现状,在加工精度、表面质量、生产效率等方面讨论了各加工方法的优缺点;展望了圆柱滚子外圆精密加工技术未来的发展方向,包括超精密工件和设备、高效自动化生产、高柔性生产、微小型零件、复合工艺、智能装备等。     

偏心运动双平面超精研抛圆柱面研究

对偏心运动双平面超精研抛圆柱面的加工技术进行了理论和试验研究。基于几何运动学理论建立了加工系统数学模型,应用速度矢量法求解圆柱工件各运动参数,进而实现了工件圆柱面加工轨迹的仿真,分别分析了工件中心至夹具中心距离与夹具中心至研磨盘中心距离的比值、夹具自转转速与夹具公转转速的比值对加工轨迹形态和轨迹交叉角度的影响规律。在自制试验装置上对轴承钢GCr15圆柱滚子进行了超精研磨和抛光试验,改善了一批工件圆柱面的圆度和表面粗糙度及其偏差。仿真结果和试验结果的比较分析说明,仿真结果可反映实际工件表面微观加工痕迹的相互交叉的几何特征。     

激光功率对钢/铝激光辅助搅拌摩擦焊接头的影响

在保证其他焊接参数不变的条件下,设置6种不同的激光功率分别对Q235钢板和6061-T6铝板进行了激光辅助搅拌摩擦对接焊,接着对焊完的6组试件分别做了拉伸实验,研究了激光功率对Q235钢/6061-T6铝合金焊接接头性能的影响。发现当激光功率为900 W时抗拉强度达到最高,当激光功率为600 W时抗拉强度为最低。利用扫描电镜以及EDS分别对激光功率为900 W和激光功率为600 W的试件做了微观组织观察和成分分析,讨论了金属间脆性化合物层的厚度和类别对接头抗拉强度的影响。最后对试件的金相组织进行了观察。结果表明:激光功率、金属间脆性化合物层的厚度以及种类对钢铝激光辅助搅拌摩擦焊的接头性能有显著的影响。在激光功率大小合适的情况下,会形成厚度较薄并且铁元素含量较高的铁铝金属间脆性化合物层,并且保证接头良好的焊接性能。     

基于双平面圆柱滚子研磨技术的工艺优化

圆柱滚子是轴承的重要组件,随着对设备仪器性能的要求不断提高,对圆柱滚子的精度和一致性要求也越来越高。文章分析行星式双平面研磨方式下磨料粒度、研磨盘转速、夹具孔偏角对圆柱滚子的加工精度的影响情况。文中首先基于正交实验设计了标准的L9(34)正交表,并严格按照正交表中的实验序号进行了圆柱滚子的加工实验,然后采用信噪比和ANOVA方差法对加工结果进行数据分析,最终获得了参数的最优组合。根据优化的研磨条件进行加工,结果显示圆柱滚子的圆度、直线度以及平行度均达到了1μm以下,优化效果显著。     

椭圆内腔表面磨粒流均匀化光整加工研究

针对磨粒流加工中椭圆孔腔表面加工质量因表面曲率半径变化而不一致的问题,提出通过置入相似模芯实现磨粒流均匀化光整加工的新方法。运用非牛顿流体的幂律方程,建立了磨粒流加工的微元体动力模型,分析磨粒流加工中表面剪切应力分布不均的影响因素,而后通过COMSOL软件进行了数值计算与模拟仿真论证;最后,开展实验研究,对椭圆孔腔壁面压力及表面粗糙度等进行相关数据测量。研究结果显示：置入相似模芯后,椭圆流道的长、短轴方向剪切应力的理论值误差由置入模芯前的9.87%降为0.39%,长、短轴方向剪切应力分布趋于一致;椭圆流道的轴向、径向平均压力差仅为0.03 MPa、0.11 MPa,且表面粗糙度(Ra)差值由置入芯轴前的0.212μm下降为0.005 μm,加工压力与表面粗糙度的变化趋势均趋于一致。置入相似模芯的方法改善了磨粒流加工中剪切应力分布不均的状况,为椭圆孔的高质量精密加工提供了重要参考依据。     

基于ADAMS的球体双自转研磨方式下研磨盘转速优化研究

双自转研磨是一种获得高一致性精密球体的有效加工方法。为进一步提高双自转研磨方式下球面研磨轨迹的均匀性(研磨均匀性),以提高球体加工球度及批一致性,建立了基于ADAMS的双自转研磨方式下球体运动仿真模型,分析了下研磨盘内外盘转速曲线对盘与球接触点(研磨轨迹点)分布的影响,对研磨盘转速曲线组合进行了优化,得到了"双梯形-三角波"研磨盘转速曲线组合。在此转速条件下,球面研磨轨迹均匀性的标准差S大幅减小(从1.4409μm减小到0.9748μm)。实验结果也表明:在相同实验条件下,同一批次的G28毛坯球(最大球形误差0.7μm),经3h研磨,采用双梯形-三角波转速曲线比"三角波"转速曲线的球形误差降低0.168 72μm(从0.388 04μm减小到0.219 32μm);同一批次的G10球(最大球形误差0.25μm),经相同条件和时间研磨抛光,采用双梯形-三角波转速曲线比三角波转速曲线的球形误差减小0.0308μm(从0.103 64μm减小到0.072 78μm),实验结果与仿真结果均证明了转速曲线的优化效果。     

基于双平面轨迹均匀法的高精度圆柱滚子加工方法研究

针对目前超精密圆柱滚子加工精度和一致性很难保证的问题,提出了利用行星式双平面研磨方式进行圆柱滚子的加工方法。同时对该方法的加工原理进行分析以及对保持架进行了模态仿真。在研究了圆柱滚子双平面加工运动轨迹基础上,发现靠近研磨盘中心以及研磨盘边缘的轨迹线分布比较集中,而靠近研磨盘中间环带部分的轨迹线分布较为均匀。据此设计并加工了实验装置,采用基于双平面轨迹均匀方法进行超精研磨和抛光。实验研究表明,工件的圆度误差达到了0.295μm,批直径变动量达到了1μm,表面粗糙度Ra达到了0.054μm,圆柱滚子的表面质量可以达到镜面级别,微观加工纹路具有多向性。公差等级达到了国家标准0级要求。     

圆柱滚子外圆研磨优化实验研究

为优化圆柱滚子外圆研磨,以正交试验研究工件偏角、工件位置及转速（包括上下抛光盘转速、偏心轮转速和外齿圈转速）对材料去除率、表面粗糙度和圆度的影响。结果表明:工件偏角对材料去除率的影响最显著,转速组合次之,工件位置最小;转速对表面粗糙度的影响最显著,工件偏角次之,工件位置最小;工件位置对圆度的影响最显著,转速组合次之,工件偏角最小。最佳条件为工件偏角0°、工件位置0.8,各转速值分别为-76、84、80和48 r/min。加工15 min后,圆柱滚子的材料去除率可达到0.541 μm/min;表面粗糙度由0.078 μm降至0.045 μm,比初始表面粗糙度降低42.3%;圆度由0.74 μm降至0.41 μm,比初始圆度降低44.6%。      

精密球超精密加工技术的研究进展

掌握精密球超精密加工过程中的球面研磨轨迹分布特性以及各工艺参数对加工结果的影响,对提高精密球加工精度与效率十分重要。对精密球超精密加工技术的发展及研磨均匀性的评价进行回顾,并根据精密球超精密加工技术的发展脉络,阐述当前主要精密球超精密加工技术的加工原理及加工实例。从材料去除率、加工精度、批一致性等方面对几种精密球超精密加工技术进行比较,并以提高加工精度及加工效率为目标,对精密球超精密加工技术的发展趋势进行预测。