大型轴承滚道复合加工关键技术问题研究

摘要

大型轴承作为重型装备中的基础部件，直接影响主机的工作性能。随着现代工业的飞速发展，对大型轴承的寿命、精度、承载能力提出了更高的要求。 大型轴承的质量受到材料、加工设备和加工方法等多方面的影响。其中，滚道的表面质量是影响大型轴承质量的重要因素，直接关系到轴承的使用性能，因此滚道的终加工至关重要。传统的终加工方法主要采用精磨或磨后抛光，但是这种方法存在着很多不足之处，如表面质量差、表面质量不稳定、加工时间长等问题，很难满足大型轴承滚道加工的要求。 本文提出利用电化学砂带复合加工(ECABM)方法，通过电化学的阳极溶解以及砂带的“冷态、柔性”机械作用的相互配合，对大型轴承滚道表面进行光整加工。针对电化学砂带复合加工在加工大型轴承滚道中的关键技术问题，从理论与实验两方面做了较为充分的研究。 首先，研究了电化学砂带复合加工的基本原理，分析了其微观整平机理，得到了影响最终表面质量的工艺参数。 其次，针对大型轴承滚道电化学砂带复合加工的特点，设计了加工装置，主要包括：总体结构、电解液循环系统、砂带去膜装置、工具阴极，并利用FLUENT流体力学软件对加工流场做了数值模拟。 最后，在模拟大型轴承加工工况的前提下，以小尺寸金属套圈为试件，建立了电化学砂带复合加工实验装置。通过电解液实验选取了加工效率高且加工质量好的电解液成分；利用正交试验以及单因素实验，对加工过程中各参数之间的匹配关系做了较为充分研究。实验研究结果表明：在优选的工艺参数条件下，金属套圈表面粗糙度值可以从Ra0.6μm降低到Ra0.03μm以下。用小尺寸金属套圈寻找的工艺参数规律可为大型轴承滚道加工参数的选择提供依据，避免了直接以大型轴承为工件寻找工艺参数规律的昂贵性、不便性和盲目性。 将电化学砂带复合加工引入大型轴承滚道精加工，可以替代传统的大型轴承滚道细磨削和超精加工，获得良好表面质量的滚道。有利于克服当前大型轴承滚道终加工的不足，改善大型轴承的工作性能和使用寿命。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1选题背景和研究意义

1.2大型轴承滚道终加工的重要性及存在的问题

1.2.1滚道表面质量对轴承性能的影响

1.2.2大型轴承滚道终加工现状

1.3电化学机械复合加工技术及本文的研究思路

1.3.1电化学机械复合加工技术的特点

1.3.2电化学机械复合加工技术国内外研究现状及应用

1.3.3电化学砂带复合加工大型轴承的提出

1.3.4本文研究思路和主要工作

2电化学砂带复合加工技术研究的基础理论

2.1电化学加工技术的基础理论

2.1.1电化学加工电极反应机理

2.1.2法拉第(Faraday)定律

2.1.3金属的钝化和活化

2.1.4极化曲线

2.2电化学砂带复合加工基础理论研究

2.2.1电化学砂带复合加工基本原理及其微观整平机理

2.2.2电化学砂带复合加工的影响因素

2.3小结

3大型轴承滚道电化学砂带复合加工装置

3.1装置总体方案设计

3.2电解液循环系统设计

3.3砂带去膜装置设计

3.4工具阴极设计

3.5流场的模拟及优化

3.5.1模型的建立

3.5.2计算结果与优化

3.6小结

4大型轴承滚道电化学砂带复合加工工艺基础实验

4.1实验设计

4.2实验条件

4.3实验过程及结果分析

4.3.1电解液实验

4.3.2工件表面的光整实验及结果分析

4.3.3大型轴承滚道加工参数的选取

4.4小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢