基于轴承毛坯表面分析的磨削材料去除率模型与应用实验

目的 在轴承套圈磨削加工中,传统基于动力学模型建立的磨削材料去除率模型仅考虑了磨削工件-砂轮-机床三者的弹性变形,未考虑毛坯零件表面不规则变形对模型的影响,导致传统理论模型在实际磨削应用中的效果不佳。针对此问题,基于轴承套圈毛坯表面形状分析建立了新的磨削材料去除率模型,并进行了应用实验。方法 基于轴承套圈毛坯零件表面形状的工艺研究,针对粗磨阶段毛坯零件表面不规则形状和弹性变形对磨削加工及产品质量的影响,建立不同偏心圆数量的轴承套圈结构分析方法,并提出一种以分段函数形式的磨削材料去除率模型,该模型充分考虑了轴承套圈毛坯零件表面不规则变形和偏心圆形状对磨削材料去除的影响,可有效反映轴承套圈实际材料磨削去除过程。最后,通过大量实验对所建的分段函数形式的磨削材料去除率模型进行应用实验研究。结果 与传统磨削材料去除率模型GPSM相比,所建的以分段函数形式的磨削材料去除率模型MMRG的准确率提高了96%以上,该模型可有效在线量化分析毛坯表面不规则大小及偏心圆结构。结论 该模型对指导毛坯零件制造,保证磨削加工质量和磨削加工效率有着重要的理论指导意义。     

圆锥轴承套圈基准端面的不平面度对滚道形状精度的影响

无心磨削圆锥轴承的内套圈是按其外表面(在两个固定托板上)及按其基准端面(在回转磁盘上)定位的.这时达到的滚道形状精度,大多取决于套圈工件基准端面的不平面度,从而引起套圈轴线相对主轴轴线回转.     

高温钢轴承套圈滚道磨削烧伤控制技术研究

高温钢具有较高的高温硬度、高温接触疲劳强度和耐磨性能,以其制造航空发动机主轴轴承,对延长轴承寿命、提升应用性能具有深远意义。公司制造的该类轴承在应用中多次发生故障,轴承套圈滚道表面出现剥落。分析认为,滚道表面产生的磨削烧伤层是诱发滚道表面剥落的主要原因。通过开展高温钢轴承套圈滚道磨削烧伤控制技术研究,固化高温钢轴承套圈滚道粗磨、细终磨的工艺方法,制定合理的高温钢轴承套圈磨削工艺流程,稳定控制套圈滚道表面磨削质量,规避磨削烧伤,解决轴承应用过程中出现的滚道表面剥落故障,提升轴承寿命及可靠性。     

航空轴承内圈滚道磨削残余应力的工艺优化及试验研究

对国内外8Cr4Mo4V钢制航空轴承套圈滚道磨削残余应力进行了对比试验,根据航空轴承内套圈滚道磨削工艺特点,基于ABAQUS建立轴承内套圈滚道磨削残余应力的有限元分析模型并进行了数值计算,对内套圈滚道的残余应力进行了检测、分析及验证,进而优化了轴承内套圈滚道磨削工艺。结果表明：通过增加喷丸工序、适当提高进给速度和终磨采用220目白刚玉砂轮替代石墨砂轮可有效提高轴承内圈滚道残余压应力。     

轴承的材料及热处理对套圈磨削裂纹的影响

轴承套圈的磨削裂纹历来是轴承生产厂家感到最棘手的问题。本文结合多个工作实例，阐述了磨削裂纹的形成机理，并从轴承材料和热处理的角度，分析了这两方面对磨削裂纹的影响，提出和采取纠正及预防性措施，有效地控制了轴承套圈磨削裂纹的产生。     

刚柔耦合关节SCARA机器人的双柔性动力学模型北大核心

针对电子装配机器人高速高精要求,提出一种能够利用柔性铰链变形补偿轴承摩擦死区,实现高精度定位运动的刚柔耦合关节SCARA机器人的概念设计,并建立考虑柔性铰链变形与机械臂一阶弹性变形的双柔性动力学模型。首先,设计一种刚柔耦合轴承的结构,通过轴承中柔性铰链的变形量主动补偿摩擦死区引起的定位误差;在每个关节处引入两个扭转弹簧,分别模拟柔性铰链和机械臂的弹性变形;其次,建立关节的摩擦模型以模拟关节摩擦环境;然后,使用拉格朗日动力学方法建立包含摩擦信息与振动信息的动力学模型。设计开环和闭环的数值仿真进行验证,结果表明该模型理论分析的有效性。     

基于BP神经网络的磨床力误差补偿方法

为建立磨削加工参数与磨削力导致的力变形误差之间的关系模型,提出基于神经网络的力误差建模和实时补偿方法.建立经遗传算法优化的BP神经网络以表征磨削参数与磨削力的关系;运用有限元方法对零件进行力学分析,建立磨削力与力变形量的关系模型;建立加工参数与切削力误差映射模型,预测误差补偿量,进行实时补偿.实验结果表明:该切削力误差...     

精密轴承磨削金刚滚轮修整工艺优化研究

目的 通过对轴承套圈表面修整工艺优化的研究,实现对轴承套圈表面优质高效的磨削加工.方法 首先基于金刚滚轮修整原理和力学原理,建立修整过程系统简化模型,根据模型求得系统固有频率,再根据频响函数曲线图确定主轴最佳转速.然后建立砂轮与滚轮的运动轨迹方程,根据方程求得曲率半径,再根据曲率半径求得使砂轮表面粗糙度较低的修整速比.接着引入一个新的物理量干涉角,根据经验确定一个较优的干涉角,将修整速比代入,求得最后的滚轮进给速度.最后通过间接获得的磨削力大小来优化整个修整过程,若磨削力偏大,则重新选择主轴转速.结果 根据该方法得到优化结果,选用砂轮转速为23994 r/min、滚轮转速为5473 r/min、修整进给速度为1.77 mm/min、磨削力为37.2 N时,轴承套圈表面能获得较高的质量.对比优化前后轴承套圈沟形,由优化前的不合格变为优化后的合格,有了显著的改善.结论 将修整参数运用多个方法进行确定,并通过磨削力进行最后的优化.根据加工产品表面呈现出的问题,可以找到对应的参数,进而对参数进行单独优化,为企业优化轴承套圈表面质量提供了一套科学有效的方法.     

考虑支撑变形的转盘轴承接触载荷分布的计算

提出一种考虑轴承套圈及其支撑结构弹性变形的大型转盘轴承接触载荷分布的计算方法。利用该方法分析了支撑结构弹性变形、轴承游隙及初始接触角对四点角接触球轴承接触载荷及接触角分布的影响。其结果与采用有限元方法得到的结果基本吻合,且计算效率大大提高。研究成果为定性分析大型转盘轴承的承载能力提供了理论依据。     

减小GCr15轴承套圈热处理变形的工艺研究

观察了采用铸链炉淬火热处理的GCr15钢轴承套圈淬火前后的金相组织，并观察了其锻造和球化退火后的组织，发现淬火前组织均匀，而淬火后的组织中存在部分屈氏体组织。考虑到生产成本，采用适当升高淬火加热温度、延长保温时间，同时采用压缩空气搅拌冷却淬火介质的方法处理套圈零件，并对比不同方案处理的套圈变形量，发现此方法可以在一定程度上降低套圈的热处理变形，且成本增加很少。     

轴承套圈锻件热变形收缩系数的应用

轴承套圈锻件锻造成形后,在冷却过程中会产生热变形收缩,因此需要随时测量终锻时套圈尺寸,但是套圈尺寸热检过程中通常存在误判问题。为了解决套圈尺寸热检误判问题,本文采用数理统计原理回归分析方法,研究了轴承套圈锻件热变形收缩系数的3种计算方法;并对这3种计算方法的误差进行比较后计算出"套圈锻件热检对照表";根据"套圈锻件热检对照表",对锻件锻造成形后尺寸的热检,确保锻件最终冷却后符合工艺尺寸的精度要求。     

基于GBDT算法的机器人定位误差分级补偿方法

为进一步提高工业机器人的定位精度,提出一种分级补偿的方法以降低几何和非几何因素引起的定位误差。使用遗传算法优化最小二乘法（GA-LS）进行几何参数误差辨识并补偿到机器人运动学模型中,再通过梯度提升树（GBDT）算法对残余非几何参数误差进行预测,并对残余误差进行补偿,最后以UR10机器人为研究对象进行了实验,验证该方法的准确性。实验结果表明：此分级补偿方法能有效提高机器人的绝对定位精度,补偿后机器人的平均定位误差由2.381 mm降低至0.156 mm,定位精度提升了93.4%;均方根定位误差由2.417 mm降低至0.163 mm,定位精度提升了93.2%。实验结果验证了此分级补偿方法的有效性。     

W9Cr4V2Mo钢滚动轴承剥落原因分析与预防

发动机减速机匣外场使用时发现异常,分解检查发现轴承套圈外滚道出现剥落,在轴承外观检查、成分分析、硬度检测、金相分析和应力测试结果基础上,对轴承剥落原因进行了分析,结果表明:轴承剥落性质为接触疲劳,轴承套圈在磨加工过程中产生的磨削力过大,滚道表面产生高温,在滚道表面形成一层薄而脆的二次淬火马氏体,并在滚道表面和次表面之间形成拉应力,滚道表面组织和性能的改变,产生磨削烧伤,降低了轴承的耐磨性和疲劳强度,导致轴承早期疲劳失效措施,并提出了采取合理的磨削参数,以及采用冷酸洗法与磁弹法相结合的预防措施。     

通过恰当选择无心磨削循环时间来提高工件圆度

在无心磨削中可获得的工件圆度直接与磨削过程中所选择的循环时间长短有关。本文提出了一种能通过恰当选择循环时间来达到降低工件圆度误差这一目的的系统方法。本文首先研究了成圆过程中的瞬间特征，且当初始圆度误差被有效排除而棱圆形还未能在工件表面完全展开之时，就能获得上面所提到的工件圆度的最小误差值。然后介绍的是这种应用于切入式无心磨削及通磨无心磨削过程中的计算机模拟方法，它是通过选择最佳的磨削循环时间来达到将工件圆度误差值减至最小值这个目的的。最后介绍的是通磨无心磨削过程中能评估棱圆稳定性的平均增长率概念。     

高液静压无心磨床磨削过程再生颤振的稳定性分析

为了避免高液静压无心磨床在磨削工件时发生颤振,从而提高工件的加工精度和磨削效率,提出了从再生型颤振机理出发,建立高液静压无心磨床磨削过程再生颤振动力学模型,制取无心磨削稳定性叶瓣图,选取适当加工工艺参数的方法。首先,应用再生颤振理论研究高液静压无心磨床磨削过程,进而建立了考虑工件和砂轮再生颤振的动力学模型,并在磨削力模型中利用时间延时来表示再生效应,通过对动力学模型进行求解,得到高液静压无心磨床磨削过程稳定性叶瓣图,并将稳定性叶瓣图划分为符合切入式无心磨削的4个区域,为工艺人员选取磨削工艺参数避免颤振提供了理论依据。     

立方碳化硅磨料在轴承加工中的应用

分析了立方碳化硅的磨削性能,通过与其它磨料的磨削试验对比,证明立方碳化硅(β—SiC)在超精研轴承套圈沟道中有独特的优点。     

基于立式圆台磨削的Si3N4套圈磨削机理与工艺研究

轴承套圈端面形位公差直接影响轴承的精度,为提高氮化硅套圈的加工精度,对套圈端面的宽度变动量进行研究。在立式圆台磨削方式下,采用正交试验,确定各因素对套圈宽度变动量影响的主次顺序,优化获得套圈端面的最佳加工工艺参数;后通过单因素试验,探究单一磨削参数对宽度变动量的影响规律。主轴进给速度对氮化硅套圈宽度变动量影响最为显著,砂轮转速次之,工件转速影响最小;氮化硅套圈宽度变动量随进给速度的增大而增大,随工件转速和砂轮转速的增大先减小后增大;降低进给速度,有利于减小裂纹及凹坑缺陷的产生,提高套圈端面表面质量。在最佳加工工艺参数砂轮转速为800 r/min、进给速度为5μm/min、工件转速为55 r/min下,可获得氮化硅套圈宽度变动量≤6μm,实现氮化硅轴承套圈高效精密加工。     

基于薄板理论的偏航轴承接触载荷分析

文章基于薄板理论与赫兹接触理论,提出了一种考虑轴承套圈轴向柔性变形的偏航轴承接触载荷计算方法,该计算方法的计算结果与有限元仿真结果较为接近。利用该方法分析了轴承套圈厚度及螺栓分布圆直径对偏航轴承的接触载荷的影响。研究成果为偏航轴承的结构优化设计提供了理论依据。     

轴承圈加工残余应力及其径向热变形研究

热变形的大小受零件的形状、材料以及表层残余应力等因素的影响。本文基于工程弹性力学和热力学原理分析了精车加工中轴承套圈产生的表层残余应力对几何形体热变形的影响, 建立了轴套类零件的基于残余应力的热变形数学模型,对加工过程中由残余应力产生的径向变形进行了定量分析,并通过实验测试,热变形误差最大为3.8%,对残余应力引起的零件变形数学模型进行了验证,计算结果和实验数据与数学模型大致吻合。该研究结果对机器人用的关节轴承、风电装备用轴承等零件的精密加工有重要的指导作用。     

非球面垂直磨削法的砂轮误差分析与实验研究

针对垂直磨削法中砂轮误差对超精密磨削非球面加工质量的影响,通过对多种砂轮误差的逐一理论分析,阐述了各种砂轮误差对非球面磨削加工质量的影响状况,并对部分砂轮误差进行校正和补偿,以提高磨削加工质量。最后,通过非球面磨削加工实验验证了砂轮误差补偿的正确性。该研究为非球面超精密磨削加工中砂轮误差的补偿提供技术参考。