發(fā)布時(shí)間：2020-06-14 02:37

【摘要】：高精度球體作為高端軸承、高精度滾珠絲杠的關(guān)鍵組件,其精度和質(zhì)量極大程度的影響了產(chǎn)品的精度乃至加工設(shè)備的精度�，F(xiàn)有高精度球體加工方法及設(shè)備普遍存在加工精度低、一致性差等一系列問(wèn)題,變曲率溝槽球體加工方法作為一種高精度球體加工新方法,通過(guò)在研磨過(guò)程中自主改變球體的自轉(zhuǎn)角度,實(shí)現(xiàn)高精度球體的高效、高一致性加工。本文從成球機(jī)理出發(fā),對(duì)單轉(zhuǎn)盤軸偏心式變曲率溝槽加工方式下球體的運(yùn)動(dòng)特性、成球過(guò)程、材料去除情況等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究。本文的主要工作包括以下幾個(gè)方面:(1)針對(duì)球體表面加工軌跡一致性的問(wèn)題,在滑動(dòng)的基礎(chǔ)上,建立單顆球體在單轉(zhuǎn)盤軸偏心式變曲率溝槽加工方式下的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,利用矢量法求解運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。基于Matlab建立球面軌跡仿真模型。仿真結(jié)果顯示在單個(gè)加工周期后,各接觸點(diǎn)所形成的加工軌跡及其綜合的加工軌跡均能夠均勻地包絡(luò)整個(gè)球面,有利于實(shí)現(xiàn)高精度球體的精密加工。(2)針對(duì)球面軌跡難以準(zhǔn)確定量評(píng)價(jià)的問(wèn)題,通過(guò)優(yōu)化軌跡模型采樣方法,分析各網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)軌跡點(diǎn)密度建立加工軌跡均勻性的定量評(píng)價(jià)體系,標(biāo)準(zhǔn)差值SD越低加工軌跡越均勻。單因素仿真分析了變曲率溝槽相關(guān)幾何參數(shù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差SD及相關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的影響,結(jié)果顯示當(dāng)偏心量為球體半徑的4倍、溝槽半角為45°時(shí),標(biāo)準(zhǔn)差SD達(dá)到最小,正交仿真試驗(yàn)及S-N-K事后檢驗(yàn)表明偏心量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差SD在α=0.01水平上顯著,溝槽內(nèi)角及溝槽外角在α=0.05水平上顯著。(3)針對(duì)多球系統(tǒng)中球體直徑不統(tǒng)一及滾道極徑逐漸變大從而影響材料去除率不斷變化的問(wèn)題,從單顆球體的成球機(jī)理入手,分析了球體成形的基本原理及加載系統(tǒng)對(duì)成球過(guò)程的影響。采用流體加載系統(tǒng)有利于提高放大系數(shù),提高球體的加工效率。利用有限元軟件對(duì)多球系統(tǒng)的受力進(jìn)行仿真,結(jié)合Preston方程優(yōu)化材料去除模型,繪制單個(gè)加工周期內(nèi)球體材料去除率的變化曲線圖,結(jié)果顯示球體在單周期加工過(guò)程中材料去除率沒(méi)有明顯的變化,有利于高精度球體的高一致性加工。(4)搭建了臥式單轉(zhuǎn)盤軸偏心式變曲率溝槽球體加工實(shí)驗(yàn)平臺(tái),以軸承鋼球?yàn)檠芯繉?duì)象優(yōu)化精研階段的加工參數(shù),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明軸承鋼球的精研階段最優(yōu)加工參數(shù)為加工載荷:2N/ball、研磨液濃度:20%、平盤轉(zhuǎn)速:20rpm。以氧化鋯陶瓷球?yàn)檠芯繉?duì)象分析了半精研、精研、超精研需要達(dá)到的參數(shù)指標(biāo)以提高加工效率,結(jié)果表明在半精研階段將工件的圓度研磨至0.7μm,精研階段研磨至0.3μm時(shí),加工效率最高,其加工效率相較傳統(tǒng)加工工藝提升了14.7%,拋光后球體表面粗糙度達(dá)到14nm,圓度達(dá)到了0.13μm,達(dá)到了G5級(jí)球體標(biāo)準(zhǔn)。 【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH133.3

【圖文】：

圖 1-1 球面被加工成形的基本原理 圖 1-2 實(shí)際和理想球面輪廓精度球體加工方法和技術(shù)的研究前國(guó)內(nèi)外在高精度球體加工技術(shù)方面，研究?jī)?nèi)容主要集中在以下幾個(gè)方面式下成球機(jī)理的研究[44-45]，材料去除機(jī)理的研究[46-47]，加工工藝的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)體加工設(shè)備的改進(jìn)和研制[50-51]。目前高精度球體的加工方法按同批次加工的個(gè)數(shù)和有無(wú)磁性流體大致可分為以下四類：一是單轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)加工方式，包圓 V 型槽加工方式，及其優(yōu)化改進(jìn)的偏心 V 型槽加工方式（可分為溝槽偏兩種偏心方式）；二是多轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)加工方式，包括三轉(zhuǎn)盤加工方式，，及其優(yōu)轉(zhuǎn)盤加工方式；三是磁流體加工方式；四是四軸球體加工方式。單轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)加工方式轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)加工方式主要分為單轉(zhuǎn)盤同心式 V 型槽加工方式以及單轉(zhuǎn)盤偏心工方式。其中傳統(tǒng)的同心圓 V 型槽加工方式由 Inagaki 和 Abe 于 1976 年首如圖 1-3a 所示。其加工原理為：在一塊磨盤上加工出同心的 V 型槽，并將

圖 1-1 球面被加工成形的基本原理 圖 1-2 實(shí)際和理想球面輪廓精度球體加工方法和技術(shù)的研究前國(guó)內(nèi)外在高精度球體加工技術(shù)方面，研究?jī)?nèi)容主要集中在以下幾個(gè)方面式下成球機(jī)理的研究[44-45]，材料去除機(jī)理的研究[46-47]，加工工藝的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)體加工設(shè)備的改進(jìn)和研制[50-51]。目前高精度球體的加工方法按同批次加工的個(gè)數(shù)和有無(wú)磁性流體大致可分為以下四類：一是單轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)加工方式，包圓 V 型槽加工方式，及其優(yōu)化改進(jìn)的偏心 V 型槽加工方式（可分為溝槽偏兩種偏心方式）；二是多轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)加工方式，包括三轉(zhuǎn)盤加工方式，及其優(yōu)轉(zhuǎn)盤加工方式；三是磁流體加工方式；四是四軸球體加工方式。單轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)加工方式轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)加工方式主要分為單轉(zhuǎn)盤同心式 V 型槽加工方式以及單轉(zhuǎn)盤偏心工方式。其中傳統(tǒng)的同心圓 V 型槽加工方式由 Inagaki 和 Abe 于 1976 年首如圖 1-3a 所示。其加工原理為：在一塊磨盤上加工出同心的 V 型槽，并將

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2712138