金剛石油石超精加工陶瓷軸承溝道實(shí)驗(yàn)

人氣：112發(fā)表時(shí)間：2018-11-06【大中小】

    隨著高新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，工程陶瓷材料因具有密度低、抗壓強(qiáng)度高、耐高溫、電絕緣、不導(dǎo)磁和自潤(rùn)滑等優(yōu)良性能，可作為超精密全陶瓷軸承用于高溫、高速、低溫、強(qiáng)磁、瞬時(shí)無(wú)潤(rùn)滑等極端工況，在軍事、航空航天、能源等高端技術(shù)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。陶瓷軸承溝道表面是軸承工作的主要接觸面，軸承旋轉(zhuǎn)精度與其表面質(zhì)量存在密切關(guān)系。因此，為制造高精度陶瓷軸承，需使溝道表面粗糙度達(dá)到一定水平。金剛石砂輪對(duì)陶瓷軸承溝道進(jìn)行磨削后，溝道表面存在由磨削熱產(chǎn)生的缺陷，需金剛石油石超精加工來(lái)大幅度降低精磨后陶瓷軸承溝道表面的粗糙度，提升軸承溝道的精度，延長(zhǎng)軸承壽命。
    國(guó)內(nèi)外有許多學(xué)者針對(duì)軸承超精加工進(jìn)行了研究，但工程陶瓷具有難加工的特點(diǎn)，其加工機(jī)理較為復(fù)雜，目前尚未有學(xué)者對(duì)工程陶瓷軸承溝道超精加工進(jìn)行詳細(xì)研究。沈陽(yáng)建筑大學(xué)的學(xué)者們以氧化鋯軸承套圈外圈為研究對(duì)象，通過(guò)ABAQUS軟件建立金剛石油石超精加工氧化鋯軸承溝道模型，通過(guò)動(dòng)力分析得到油石超精加工溝道表面的應(yīng)力分布情況，同時(shí)通過(guò)觀察超精加工后溝道表面形貌，來(lái)研究超精加工去除方式。通過(guò)改變工件切線速度，油石壓力，長(zhǎng)、短行程擺動(dòng)速度等超精加工工藝參數(shù)，確定超精加工過(guò)程中加工參數(shù)對(duì)軸承溝道表面粗糙度的影響，并確定主次影響因素，獲得高精度氧化鋯陶瓷軸承超精加工工藝。
    學(xué)者用ABAQUS軟件建立金剛石油石超精加工氧化鋯軸承溝道有限元模型，分析其加工機(jī)理，并利用金剛石油石對(duì)氧化鋯軸承溝道進(jìn)行超精加工，獲取超精加工后溝道表面粗糙度及表面形貌，研究超精加工應(yīng)力對(duì)氧化鋯軸承溝道表面質(zhì)量的影響。結(jié)果表明：工件切線速度由150m/min增加到450m/min，表面應(yīng)力減小，表面粗糙度值由0.0912μm下降到0.0593μm，隨后增大；油石壓力由0.2MPa增加到0.8MPa，表面應(yīng)力增大，表面粗糙度值由0.1942μm下降到0.0322μm；當(dāng)金剛石油石的長(zhǎng)、短行程擺動(dòng)速度增加，軸承溝道表面應(yīng)力增大，其表面粗糙度值分別由0.0716μm增加到0.0858μm和0.062μm7增加到0.1008μm。適當(dāng)提高工件切線速度、油石壓力、長(zhǎng)行程擺蕩速度，降低短行程振蕩速度有助于改善加工質(zhì)量。
    實(shí)驗(yàn)結(jié)論：1、基于ABAQUS的金剛石油石超精加工氧化鋯陶瓷軸承溝道仿真模型，可以得出超精參數(shù)對(duì)陶瓷軸承溝道表面接觸應(yīng)力的影響。金剛石油石與軸承溝道表面接觸應(yīng)力隨工件切線速度的提高而減小，隨油石壓力的增大而增大，隨油石擺動(dòng)速度的提高而增大。2、在超精加工階段，適當(dāng)提高工件切線速度、油石壓力、長(zhǎng)行程擺蕩速度，降低短行程振蕩速度有助于改善加工質(zhì)量。超精加工階段的最佳工藝參數(shù)為：工件切線速度350m/min，油石壓力0.8MPa，長(zhǎng)行程擺蕩速度800U/min，短行程振蕩速度1600U/min。3、通過(guò)對(duì)超精加工前后氧化鋯陶瓷軸承溝道表面形貌的分析，超精加工的去除方式以塑性去除為主。
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