圓弧刃金剛石刀具是超精密球曲面、非球曲面零件加工的重要工具,其刀尖圓弧半徑和圓弧度決定了被加工曲面的形狀精度、尺寸精度以及表面質(zhì)量。然而金剛石的超硬特性使得該材料的零件難于加工。國外在高精度的金剛石刀具及刃磨設備方面對中國實行技術封鎖,國內(nèi)在此領域的研究相對落后。因此,本文對金剛石工具磨床中影響金剛石刀具刀尖圓弧成形的關鍵部件——擺軸系統(tǒng)進行了研究與設計,為我國在此領域的發(fā)展提供了一定的理論基礎。首先,本文對金剛石工具磨床的擺軸系統(tǒng)中的擺軸回轉(zhuǎn)機構、進給機構以及恒壓力增壓機構三部分進行結構設計。擺軸系統(tǒng)的主軸結構采用高精度的角接觸球軸承,在滿足高回轉(zhuǎn)精度前提下兼顧高剛度的要求。進給機構采用絲杠螺母機構配備滑動導軌。恒壓力增壓采用氣壓方式獲得,并將工作臺的快進退整合在同一個氣壓回路中,簡化了擺軸系統(tǒng)的整體結構。其次,依據(jù)Hertz接觸理論和ABAQUS有限元仿真分析,分別計算和模擬了擺軸組件在靜態(tài)作用力下的接觸應力和位移變形。兩種方法得到的結果發(fā)現(xiàn),靜態(tài)作用力下的接觸應力遠低于材料的屈服強。Hertz接觸理論計算得到的滾子與滾道之間的接觸變形為0.139μm,有限元仿真分析得到擺軸的回轉(zhuǎn)... 

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 金剛石工具制造工藝研究
        1.2.1 金剛石刀具簡介
        1.2.2 聚晶金剛石刀具的制造工藝
    1.3 金剛石刀具刃磨工藝方法研究
        1.3.1 金剛石砂輪機械刃磨
        1.3.2 電火花磨削(EDMG)
        1.3.3 金屬結合劑超硬磨料砂輪在線電解修整(ELID)刃磨
        1.3.4 超聲波振動刃磨
    1.4 本課題的研究目的、意義和主要研究內(nèi)容
2 金剛石工具磨床發(fā)展概述及關鍵部件研究
    2.1 國內(nèi)外金剛石工具磨床研究發(fā)展現(xiàn)狀對比
        2.1.1 國外金剛石工具磨床發(fā)展現(xiàn)狀
        2.1.2 國內(nèi)金剛石工具磨床發(fā)展現(xiàn)狀
    2.2 金剛石工具磨床關鍵部件研究
        2.2.1 金剛石工具磨床主軸系統(tǒng)研究
        2.2.2 金剛石工具磨床砂輪架往復擺動機構研究現(xiàn)狀
    2.3 本課題對金剛石工具磨床擺軸系統(tǒng)的設計要求
    本章小結
3 高精度金剛石工具磨床擺軸系統(tǒng)設計
    3.1 擺軸組件結構設計
        3.1.1 主軸部件應滿足的基本要求
        3.1.2 擺軸結構設計
        3.1.3 軸承的選擇
        3.1.4 軸承的配合和安裝
        3.1.5 軸承的潤滑和密封
    3.2 工作臺進給機構設計
        3.2.1 進給機構設計
        3.2.2 導軌設計
    3.3 擺軸系統(tǒng)恒壓力機構設計
        3.3.1 恒壓力機構的設計方案一
        3.3.2 恒壓力機構的設計方案二
    本章小結
4 ABAQUS有限元接觸力學分析
    4.1 有限元工程分析及應用
        4.1.1 有限元分析基本原理及工具
        4.1.2 滾動軸承有限元分析研究現(xiàn)狀
    4.2 Hertz接觸理論數(shù)值計算與回轉(zhuǎn)精度分析
        4.2.1 赫茲接觸理論介紹
        4.2.2 赫茲接觸計算簡化
        4.2.3 角接觸球軸承實例計算
    4.3 擺軸主軸系統(tǒng)接觸力學有限元分析
        4.3.1 接觸力學有限元分析基礎
        4.3.2 主軸系統(tǒng)的有限元建模
        4.3.3 有限元計算結果分析
    本章小結
5 基于ABAQUS角接觸球軸承動力學分析
    5.1 引言
    5.2 軸承保持架線性動力學分析
        5.2.1 系統(tǒng)運動方程和求解方法
        5.2.2 軸承保持架模態(tài)分析
    5.3 滾動軸承非線性多體動力學分析
        5.3.1 隱式與顯式動力學分析對比
        5.3.2 顯式動力學分析理論基礎
        5.3.3 滾動軸承非線性多體動力學建模
        5.3.4 有限元結果分析
    本章小結
結論與展望
參考文獻
附錄A 主軸零件圖
附錄B 擺軸系統(tǒng)裝配示意圖
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]聚晶金剛石的電火花加工放電特性研究[J]. 華蕊,陳錦源,葉樹林.  機床與液壓. 2015(19)
[2]聚晶金剛石的電火花加工蝕除機理研究[J]. 葉樹林,李彪,陳錦源.  佛山科學技術學院學報(自然科學版). 2015(05)
[3]聚晶金剛石復合片非脆性去除磨削機理研究[J]. 賈乾忠,李嫚,張弘弢,董海,屈福政.  大連理工大學學報. 2015(03)
[4]基于表面微觀形貌的聚晶金剛石脆性去除機理研究[J]. 李嫚,賈乾忠,張弘弢,董海.  機械工程學報. 2014(13)
[5]PCD刀具的刃口加工方法及技術[J]. 蘇慧濤.  超硬材料工程. 2013(02)
[6]金剛石刀具刃磨技術研究現(xiàn)狀[J]. 李杰,王金輝.  工具技術. 2012(12)
[7]聚晶金剛石復合片的電火花線切割精密加工試驗[J]. 宋滿倉,張建磊,于超,王敏杰,劉沖.  光學精密工程. 2012(06)
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[9]基于GAP單元的滾動軸承應力分析[J]. 杜靜,黃文,李成武,馮博,�；塾�.  機械設計與制造. 2011(06)
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博士論文
[1]高精度金剛石刀具的機械刃磨技術及其切削性能優(yōu)化研究[D]. 宗文俊.哈爾濱工業(yè)大學 2008
[2]圓弧刃金剛石刀具刀尖圓弧的機械研磨及其檢測技術[D]. 李增強.哈爾濱工業(yè)大學 2008
[3]高速切削穩(wěn)定性及其動態(tài)優(yōu)化研究[D]. 唐委校.山東大學 2005

碩士論文
[1]高精度金剛石工具磨床主軸系統(tǒng)設計與研究[D]. 劉志偉.大連理工大學 2015
[2]軸承動態(tài)服役過程的有限元仿真[D]. 劉楊.蘭州理工大學 2014
[3]金剛石工具磨床關鍵部件的設計與研究[D]. 張思.大連理工大學 2014
[4]球軸承柔性多體動力學分析[D]. 謝偉.昆明理工大學 2013
[5]PCD刀具刃磨工藝研究及刃磨參數(shù)優(yōu)化[D]. 王繼森.西華大學 2012
[6]基于AFM的圓弧刃金剛石刀具全刃口鋒利度檢測與評價技術研究[D]. 張曉峰.中國工程物理研究院 2011
[7]基于ABAQUS的混合陶瓷深溝球軸承摩擦接觸問題數(shù)值分析[D]. 馮艷宏.天津大學 2007
[8]聚晶金剛石刀具刃磨工藝與切削性能的研究[D]. 賈特.大連理工大學 2006
[9]天然金剛石刀具刃磨技術及設備研究[D]. 夏志輝.大連理工大學 2006



本文編號：3733062