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。     

硬质材料球体新型研磨方式下的工艺优化试验研究

氮化硅先进陶瓷等硬质材料的球体具有密度小、硬度高、弹性模量高(刚度高)、耐磨损、热膨胀系数低等一系列金属材料没有的优点,被认为是高速、高精度轴承滚动体的最佳材料,但传统的V形槽陶瓷球研磨方式制约着其进一步应用.本文以材料去除率、表面粗糙度和球形误差为评价目标,通过试验研究与数据分析,描述新型研磨方式下,硬质材料球体研磨工艺参数对材料去除率、球度及表面粗糙度的影响,以获得较优的研磨工艺参数,为实际生产中工艺过程的优化提供了一种有效可行的方法.     

高刚度内孔研磨器

精密孔研磨工序的生产率,与孔几何形状误差修正过程的强化程度直接有关。研磨器安装在心棒上,整体刚度愈大,误差的修正速度就愈快。图1研磨器与心棒的接触将研磨器1不过盈而紧     

振动磨机研磨介质填充率的质量计量法及其修正

引入考虑研磨介质形状和尺寸的致密度系数，对研磨介质填充率的质量计量法进行了修正。利用几何密排作图方法得到柱形研磨介质在磨筒内的六边形排布特征，给出了致密度系数的基础计算公式。导出筒壁空隙处能够继续填充研磨介质的判别条件，并利用三角形面积近似替代得到致密度系数的修正公式，其计算结果与几何密排作图结果之间的误差小于5%。球形研磨介质致密度的修正系数极值为0.625 2，接近实验结果的0.61。应用算例表明，对研磨介质填充率的质量计量法进行修正是必要的。     

氮化硅陶瓷球高效研磨加工工艺试验

氮化硅陶瓷球的高效研磨加工至关重要,在分析陶瓷球加工原理、加工方法及存在问题的基础上,以?4.762 5 mm氮化硅陶瓷球为试验对象,分析采用金刚石砂轮加工与传统V形槽研磨方法的差异。结果表明:采用金刚石砂轮进行陶瓷球粗磨工序加工能够大幅缩短加工时间,提高加工效率,降低劳动强度;能够消除传统V形槽研磨方法中易出现的顶窝、环带和碎球等缺陷;但金刚石砂轮加工出的陶瓷球直径变动量、批直径变动量及球形误差较大,为保证后续加工应适当加大留量。     

陶瓷球毛坯摇摆式精整技术的研究

为了提高陶瓷球的加工效率,提出了一种陶瓷球预烧结毛坯的摇摆式精整加工技术,该技术通过下盘旋转运动及上盘左右摆动来主动驱动陶瓷球毛坯,使之获得均匀研磨,旨在快速消除预烧结毛坯球圆度误差,提高烧结后毛坯球的精度,从而减小烧结后毛坯球的加工余量。运动分析和仿真结果表明,预烧结毛坯球表面上每一点都能被均匀研磨,具有较好的研磨等概率性。对氮化硅预烧结毛坯球进行了加工实验,结果表明该方式下预烧结毛坯球材料去除率达到0.69mm/h,可在1h内将毛坯球圆度误差从196μm迅速修正到6μm以下,并且具有良好的直径和圆度一致性,偏差分别不超过19μm和4μm。     

精研磨阶段非球面面形接触式测量误差补偿技术

在对高精度非球面光学元件进行磁流变抛光制造过程中,为了提高达到最终要求的15～30 nm(方均根值)光学级面形精度的加工效率,必须经过非球面面形快速修正的精研磨过程。针对精研磨阶段的面形误差数字化技术进行了深入分析,建立了分离影响误差收敛精度的线性误差矩阵,并借助于一块具有中心遮拦孔的同轴抛物面反射镜进行验证,结果表明所建立的倾斜误差分离矩阵对于指导非球面研磨阶段的面形检测具有明确的效果,能够提供该阶段待检测工件面形的准确信息,保证了研磨阶段检测与加工的密切衔接,缩短了进入光学抛光阶段的周期。     

对小型静电陀螺仪球形转子的研磨技术

四轴球体研磨机应用了创成性加工机理和误差均匀化效应,本文分析了该研磨机研磨球体圆度误差的趋小化机理,研究论证了精密球体研磨的工艺方案、工艺参数、研磨效果及工艺可靠性等问题。最后,对小型静电陀螺仪球形转子进行了研磨试验,以验证该研磨机的加工性能和加工效果。     

球形铣刀摆线加工的五轴联动控制性能优化

球形铣刀摆线加工的联动控制是影响加工精度的关键,为了提高球形铣刀摆线加工的精度,提出一种基于表面误差修正和自抗扰抑制的球形铣刀摆线加工的五轴联动控制方法。考虑工件表面在间歇进给误差构建五轴联动控制的约束参量模型,根据切削加工中刀齿的位置进行球形铣刀摆线加工的误差反馈调节,根据不同类型铣刀加工表面自适应调整加工参数,采用表面误差修正方法进行刀齿运动轨迹方程的最优参数求解,结合自抗扰抑制方法进行加工过程中的扰动抑制,实现摆线加工的五轴联动控制优化。     

球形空心铍转子静平衡趋小化解析分析

从球形空心铍转子的研磨和静平衡工艺过程入手,建立研磨修圆和化腐去重工序的几何模型,利用质心坐标公式导出球形空心铍转子经过研磨修圆、化腐去重后质心偏心距变化的解析关系式,从中得出了研磨修圆、化腐去重交替循环逐次加工可使球形空心铍转子质心偏心距趋小化的结论.     

球度测量及其评定方法现状分析

通过介绍国内外球度测量发展的现状,得出非接触测量在提高球度测量精度等方面优于接触式测量,球度的评定建立在测量基础之上。专家们在基于四种数学模型基础上提出了许多评定方法,同时随着进化算法的发展,出现了许多新型优化评定方法。袁巨龙等人提出了基于研磨轨迹均匀性的球度评定方法,间接而巧妙地对球度进行了评定。球度测量与评定将会朝着更高精度、高效率和低成本方向发展。     

四轴球体研磨机球体研磨圆度误差均匀化效应的机理分析

从建立四轴球体研磨机弹簧加压球体研磨的力学模型入手,运用高点切削作用机制和误差均匀化效应,解释了球体圆度误差趋小化研磨机理。根据四研具对球面研磨的包络原理,提出了未包络研磨区是产生残存圆度误差的主要因素,并探讨了未包络研磨区、四研具初始压力误差、研具磨损不均匀性产生的原因和对研磨残存圆度误差的影响及解决措施。为进一步改善研磨工艺和提高球体研磨圆度提供了参考。     

Development of a new lapping method for high precision ball screw (2nd report): Design and experimental study of an automatic lapping machine with in-process torque monitoring system

This paper presents a new approach in lapping process in making appropriate condition to improve the manufacturing operations for ball screw. After grinding, high precision ball screw is lapped by highly skilled operators. These operators have the ability to control and maintain the lapping conditions by sensing the lapping torque manually. Prior to lapping process, the effective diameter must be measured to find out the effective threaded profile along the screw shaft. The section which has a large effective diameter will be primarily lapped wherein the lapping torque is high. The aim of this study is to establish a control scheme on the automatic lapping machine for high precision ball screw in both measuring and finishing process. A prototyped horizontal lapping machine with in-process torque monitoring system has been designed, built, and tested. This is to determine the relationship among lapping torque, effective diameter, and error on travel to establish the measurement system to control the finishing operations efficiently and eventually improve and eliminate the various sorts of error components in a ball screw. The experimental results showed that the new lapping method could adequately predict the effective diameter and error on travel by observing the lapping torque.     

最小外接球法球度误差评价与实现

针对直角坐标系下球体形状的误差评价,介绍一种利用最小外接球法评价球度误差的计算方法。建立基于直角坐标系下的球度误差三维评测模型,并研究外接球体几何曲面关系,得出了利用弦线截交关系快速评价球度误差的理论。利用弦线截交关系构建最小外接球法球度误差评价的“2+1”、“3+1”、“4+1”评价模式统一体,通过两次截交产生的虚拟中心定位,可以准确确定评价点的位置,达到了快速、精确利用最小外接球法评价球度误差的目的。通过分析表明,基于弦线截交关系的最小外接球球度误差评价方法计算效率高、易于实现且具有较高的评定精度,也为球度误差评价提供一种新的方法和思路。     

等距面误差对抛物面廓形精度的影响

在抛物面加工中,对工件的已加工表面上引起的等距面误差进行了理论分析和计算。用三点法求出理论曲线的最小平移距离,再用两点距离法建立磨具加工面上各点误差的数学模型,该模型适合各类二次曲线磨具等距线误差的计算。实验结果表明磨具等距线误差变化范围为 0~0.7 μm,成形精度能满足大多数工件的面形精度要求,且磨具两端的最大误差为0.624 14 μm,同时,等距面误差随刀具或磨具的磨损量,以及抛物面的曲率的增大而增大,结果证明了该方法的有效性。     

四轴球体研磨机超精密研磨的机理及试验

根据四轴球体研磨机弹簧加压和高点切削作用,运用创成性加工原理和误差均匀化效应对四轴球体研磨机能实现球体超精密研磨的机理作了深入地探讨,解释了该机“以粗干精”的特性,提出了实现球体超精密研磨的基本工艺方法.并以此作指导,对小型静电陀螺仪球形转子的研磨进行了验证.     

基于最小包容区域的球度误差评定方法

针对球度误差评定方法存在原理误差或模型误差,提出了一种符合最小包容区域定义的球度误差评定方法,即将几何搜索逼近算法与基于最小包容区域法的球度误差评定的几何结构和定义结合起来的准确评定方法。对仿真数据和其他文献中的数据进行了评定。所提方法与其他方法的评定结果表明,所提方法可以准确地找到最小包容区域球的球心并给出球度误差的精确解。     

蓝宝石衬底研磨加工中研磨盘材质的影响

采用W14、W3.5的B4C磨粒对蓝宝石衬底进行粗研磨和精密研磨的试验研究.对比分析铸铁、合成铜和合成锡盘粗研磨蓝宝石衬底的表面粗糙度和研磨表面均匀性,试验结果表明,铸铁研磨盘获得的蓝宝石衬底宏观表面均匀性和平面度均优于合成铜盘和合成锡盘,经铸铁研磨盘加工后的蓝宝石衬底面型峰谷值误差小于5 μm、中心线平均表面粗糙度Ra<0.82 μm.精密研磨试验结果表明,采用合成铜盘和W3.5B4C磨粒有效地改善了蓝宝石衬底表面的均匀性,获得了Ra<20 nm、面型峰谷值误差小于1.6 μm的均匀表面,为蓝宝石的超精密研磨奠定了良好的基础.     

齿面综合研磨率分析与研齿性能试验

首次通过对研齿过程的轮齿接触仿真,齿面瞬时接触应力、齿面滑动系数与齿面研磨概率的研究分析,建立了齿面综合研磨率的评价指标,并进行了研齿性能试验。结果表明,准双曲面齿轮齿面中部研磨要严重一些,靠齿根稍重些,靠齿顶稍轻些,这与传动误差变化规律一致。研齿能一定程度上降低齿形、齿距误差,尤其对轮齿的实际啮合精度改善明显,振动噪声均有较大下降。     

高精密球体研磨方式的研究

本文论述了研磨原理及球体圆度误差趋小化研磨机理;对现有的各种研磨方式的研磨原理、研磨精度、研磨效率等进行了较为全面的比较。