行星式精密球体高效研磨加工机理与工艺研究

摘要

精密轴承球在现代工业中占有非常重要的地位，传统的研磨方式越来越难以满足其在加工精度和加工效率上的要求。精密轴承球的研磨加工技术已引起了众多学者的关注，提出了许多新的研磨方式和加工工艺。但这些加工方法或由于加工精度、加工效率不高，或由于机构和控制较复杂，难以应用于批量化生产。 本文提出了一种基于平面研磨的精密轴承球的研磨方法--行星式精密球体研磨。该方法能使用固着磨盘，从而达到高效研磨。该方式下球体自转角θ随时间不断变化，且取值范围较大保证了该种研磨方式下研磨轨迹能均匀的覆盖于整个球体表面，从而使球坯能研磨成球。 利用MATLAB对研磨过程进行模拟。以批球的平均球度和批球直径的一致性等指标为评价标准对机构的参数进行了综合优化。 以平均质量去除率MRR、平均圆度改变量△Rnd、批一致性改变量△σ为评价目标，对钢球加工的几个主要工艺参数进行了正交优化实验。实验分析与仿真分析的结果大体吻合。还对硬质合金球进行研究，通过实验数据说明本研磨方式的优越性。

目录

文摘

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论文说明：符号说明

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第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外研究现状

1.2.1研磨成球机理

1.2.2研磨成球条件

1.2.3自转角θ

1.214精密轴承球研磨方式的研究

1.2.5精密球研磨工艺的研究

1.2.6传统加工中存在的主要问题

1.3本课题研究的目标及意义

1.4本文研究内容及论文结构安排

1.4.1本文研究内容

1.4.2论文结构安排

第二章滚动轴承用球的主要质量参数及评价准则

2.1滚动轴承用球的主要质量参数

2.2球度及表面质量对轴承工作性能的影响

2.2.1对轴承振动及噪声的影响

2.2.2对轴承接触疲劳损坏的影响

2.2.3对轴承摩擦力矩的影响

2.3球度误差的评价及测量

2.3.1最小二乘法

2.3.2球度误差的测量

2.4球表面质量参数

2.4.1球体表面粗糙度的测量

2.4.2球体表面缺陷的检测

2.5本章小结

第三章行星式精密球体研磨方式的高效加工机理研究

3.1行星式精密球体研磨方式介绍

3.2行星式球体研磨方式下的运动分析

3.3研磨轨迹的计算

3.4与传统研磨方式均匀性比较

3.5行星式球体研磨方式的材料去除机理

3.6多球的球径一致化

本章小结

第四章行星式精密球体研磨方式下球度、批一致性仿真分析

4.1研磨轨迹的坐标变换及绘制

4.2研磨球球径的定义

4.3批加工中研磨球的选择条件

4.4研磨压力计算

4.5球度及批一致性函数

4.6批加工一致性仿真的步骤

4.7加工参数仿真优化

4.7.1偏心距e对加工质量的影响

4.7.2保持架孔心距r对加工质量的影响

4.7.3研磨速度

4.7.4研磨压力

4.8保持架的设计

4.8.1同一圈球的数量

4.8.2保持架的圈数

4.9本章小结

第五章行星式精密球体高效研磨的工艺实验研究

5.1行星式精密球体研磨设备的研制

5.1.1行星式球体研磨加工装置的系统构成

5.1.2行星式球体研磨加工实验装置

5.2实验工艺参数选择

5.3试验设计

5.3.1正交试验设计方法

5.3.2实验的正交化

5.4试验数据分析

5.5硬质合金球的实验分析

5.6结论

第六章总结与展望

6.1研究总结

6.2课题展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文、参与的科研项目与科研成果