發(fā)布時(shí)間：2020-07-21 11:23

【摘要】：高精度微小球體作為微型精密軸承中的關(guān)鍵元件,其精度對(duì)微型軸承的質(zhì)量和壽命起著決定作用。鑒于現(xiàn)有的球體加工方式難以滿足高精度微小球體加工的需求,提出了一種新型的適用于高精度微小球體加工的方式,本文的主要工作包括以下幾個(gè)方面:(1)基于幾何運(yùn)動(dòng)學(xué)建立了單顆球體在平面磨盤定偏心式加工方式下的球體幾何運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,得出運(yùn)動(dòng)方程表達(dá)式�；�于Matlab建立球面軌跡仿真模型,與其它球體加工方式進(jìn)行了球面加工軌跡仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明平面磨盤定偏心式球體加工方式能夠?qū)崿F(xiàn)球面加工軌跡的均勻全包絡(luò),有利于實(shí)現(xiàn)高精度微小球體的加工。(2)基于成球的基本條件和所建立的球體運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,結(jié)合剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)以及空間坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)變換的原理,推導(dǎo)出了球面加工軌跡的仿真方法。建立了球面加工軌跡量化處理方法。以統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差作為研磨軌跡分布均勻性的評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)平面磨盤定偏心式球體精加工方法的球面加工軌跡包絡(luò)均勻性進(jìn)行評(píng)估,并與原始的評(píng)價(jià)方式進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果顯示平面磨盤定偏心式球面加工軌跡包絡(luò)均勻性要優(yōu)于傳統(tǒng)加工方式。(3)采用Matlab進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),以球面加工軌跡分布和加工軌跡點(diǎn)密度差SD作為評(píng)估參數(shù),對(duì)不同下磨盤轉(zhuǎn)速、孔持距、偏心量和球徑等不同參數(shù)下的球面加工軌跡均勻性進(jìn)行了對(duì)比分析,仿真結(jié)果顯示,下磨盤轉(zhuǎn)速、偏心量和孔持距對(duì)球面研磨軌跡分布和加工軌跡點(diǎn)密度差SD均有不同程度的影響,球徑變化對(duì)球面加工軌跡分布和加工軌跡點(diǎn)密度差SD值影響不大。(4)搭建了平面磨盤定偏心式球體精加工方式的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行了不同加工方式下軸承鋼球精加工階段的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。對(duì)進(jìn)行了單因素工藝實(shí)驗(yàn),主要研究了下研磨盤轉(zhuǎn)速,偏心量以及加工載荷等工藝因素對(duì)球體表面粗糙度和球度誤差的影響。通過正交實(shí)驗(yàn)獲得最優(yōu)的加工參數(shù)為:加工載荷1N/ball,下磨盤轉(zhuǎn)速15rmp,研磨液濃度10%。以軸承鋼球?yàn)閷?shí)驗(yàn)對(duì)象,采用最優(yōu)工藝參數(shù)進(jìn)行加工實(shí)驗(yàn),最后獲得的球體達(dá)到了G5級(jí)的精度。
【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】：2019
【分類號(hào)】：TH133.3
【圖文】：

浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文2圖1-1 微型軸承應(yīng)用實(shí)例Figure 1-1. Example of miniature bearing application球體的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)[16]對(duì)高精度球體加工提出了嚴(yán)格的要求。球體標(biāo)準(zhǔn)中的最高精度等級(jí)為 G3 級(jí)，次高等級(jí)為 G5 級(jí)。G5 級(jí)以上屬于高精度球，其質(zhì)量和精度指標(biāo)如表 1-1 所示（單位：μm）：表 1-1 高精密球質(zhì)量和精度指標(biāo)[17]Table 1-1. High-precision ball quality and accuracy indicators[17]球精度等級(jí)(GB)球直徑變動(dòng)量(Vdws)球批直徑變動(dòng)量(Vdwl) 球形誤差(ΔSph)表面粗糙度Ra(μm)G3 級(jí) 0.08 0.13 0.08 0.01G5 級(jí) 0.13 0.25 0.13 0.014鑒于以上背景，實(shí)現(xiàn)高精度微小球體的精密加工技術(shù)是目前我國(guó)需要解決的一個(gè)重大技術(shù)問題，故而亟需提出一種新的適用于高精度微小球體的加工方式。本課題的主要目的在于對(duì)高精度微小球體的精加工技術(shù)進(jìn)行探討，建立一種新型的加工方式，實(shí)現(xiàn)微小球體的高精度、低成本的加工技術(shù)。本文的研究成果有利于高精度微球加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)提高我國(guó)微型軸承產(chǎn)品的加工技術(shù)，推動(dòng)微型軸承的應(yīng)用具有非常積極的作用。同時(shí)

幾何學(xué)中定義空間中到定點(diǎn)的距離等于定長(zhǎng)的所有點(diǎn)組成的圖形叫做球的加工過程實(shí)際上是加工表面逐漸接近理想球面的過程。實(shí)際的球形成形圖 1-2 所示。電機(jī)帶動(dòng)研具以 ωp繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，球坯繞其瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)軸角速度 ωs旋轉(zhuǎn)。通過研具與球體的共同作用在球面上形成加工軌跡[46]。定面與 Z1的夾角為 α，當(dāng) α 為定值時(shí)，研具只能在球體表面形成一系列環(huán)狀軌跡。而成球的條件是要求球面上的各個(gè)點(diǎn)都能夠被均勻的加工到。因此能夠在較大的范圍內(nèi)連續(xù)變化，加工路徑就可以實(shí)現(xiàn)毛坯表面的均勻全包此，在球體加工期間通過一定方式來改善球體的旋轉(zhuǎn)角度 α 的大小對(duì)于提表面的均勻性和加工精度是一種有效的手段[47-49]。實(shí)際的球形輪廓不是理形，如圖 1-3 所示，球面輪廓和理想圓之間存在一定的差異。在加工過程中獲得高精度的球體，還需要材料去除率隨著球形表面形狀的改變而改變，余量大的區(qū)域提高去除率，而在加工余量小的區(qū)域降低去除率。綜上所述精加工成球的基本條件為[50-52]：（1）切削均勻性：在整個(gè)球體的整個(gè)加工，待加工球體上每個(gè)點(diǎn)被切削的的概率是相同的；（2）尺寸的選擇性：在程中，多加工大球，少加工小球。磨長(zhǎng)軸，少磨短軸。與理想球面的偏差

幾何學(xué)中定義空間中到定點(diǎn)的距離等于定長(zhǎng)的所有點(diǎn)組成的圖形叫做球的加工過程實(shí)際上是加工表面逐漸接近理想球面的過程。實(shí)際的球形成形圖 1-2 所示。電機(jī)帶動(dòng)研具以 ωp繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，球坯繞其瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)軸角速度 ωs旋轉(zhuǎn)。通過研具與球體的共同作用在球面上形成加工軌跡[46]。定面與 Z1的夾角為 α，當(dāng) α 為定值時(shí)，研具只能在球體表面形成一系列環(huán)狀軌跡。而成球的條件是要求球面上的各個(gè)點(diǎn)都能夠被均勻的加工到。因此能夠在較大的范圍內(nèi)連續(xù)變化，加工路徑就可以實(shí)現(xiàn)毛坯表面的均勻全包此，在球體加工期間通過一定方式來改善球體的旋轉(zhuǎn)角度 α 的大小對(duì)于提表面的均勻性和加工精度是一種有效的手段[47-49]。實(shí)際的球形輪廓不是理形，如圖 1-3 所示，球面輪廓和理想圓之間存在一定的差異。在加工過程中獲得高精度的球體，還需要材料去除率隨著球形表面形狀的改變而改變，余量大的區(qū)域提高去除率，而在加工余量小的區(qū)域降低去除率。綜上所述精加工成球的基本條件為[50-52]：（1）切削均勻性：在整個(gè)球體的整個(gè)加工，待加工球體上每個(gè)點(diǎn)被切削的的概率是相同的；（2）尺寸的選擇性：在程中，多加工大球，少加工小球。磨長(zhǎng)軸，少磨短軸。與理想球面的偏差

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本文編號(hào)：2764340