發(fā)布時(shí)間：2020-11-09 04:59

　　 在點(diǎn)磨削加工過程中,砂輪軸線與零件軸線之間存在砂輪傾斜角,點(diǎn)磨削外圓零件的表面形貌不同于普通外圓磨削,零件表面完整性好且表面紋理方向具有可調(diào)整性。點(diǎn)磨削零件表面形貌對(duì)零件摩擦學(xué)性能和接觸特性具有重要影響。本論文是結(jié)合國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51075065)：基于點(diǎn)磨削復(fù)合加工的表面完整性控制技術(shù)及理論研究完成的。分析了點(diǎn)磨削加工參數(shù)對(duì)表面形貌的影響規(guī)律并對(duì)點(diǎn)磨削零件表面形貌進(jìn)行了科學(xué)表征,研究了流體潤滑條件下以及干滑動(dòng)接觸條件下點(diǎn)磨削零件的表面形貌對(duì)摩擦學(xué)性能的影響,分析了流體潤滑條件下表面紋理方向與油膜承載能力的關(guān)系以及干滑動(dòng)接觸條件下表面紋理方向?qū)�接觸應(yīng)力、接觸長度等的影響規(guī)律。在上述理論分析和試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上提出點(diǎn)磨削零件表面形貌的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。具體研究內(nèi)容如下：(1)分析了點(diǎn)磨削加工參數(shù)對(duì)表面粗糙度和表面紋理特征的影響規(guī)律。通過試驗(yàn)分析了表面紋理特征對(duì)表面粗糙度評(píng)定參數(shù)的影響規(guī)律,研究表明,當(dāng)表面紋理方向角取10°～150時(shí),表面輪廓曲線波動(dòng)范圍最小,表面粗糙度數(shù)值較小。(2)在分析傳統(tǒng)表面粗糙度的表征參數(shù)以及基于分形理論的粗糙表面的表征與模擬的基礎(chǔ)上,基于點(diǎn)磨削加工的特點(diǎn),采用理論分析與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,研究了表面紋理方向?qū)Ρ砻娣中尉S數(shù)和尺度系數(shù)的影響規(guī)律,建立了點(diǎn)磨削零件表面分形維數(shù)和尺度系數(shù)的理論計(jì)算公式。試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)表面紋理方向角為60°時(shí),表面分形維數(shù)最大,尺度系數(shù)最��；當(dāng)表面紋理方向角為300時(shí),表面分形維數(shù)較小,尺度系數(shù)最大。(3)從理論上推導(dǎo)考慮零件表面紋理的潤滑油膜厚度表達(dá)式以及單個(gè)微凸峰的Reynolds方程,確定Reynolds方程的邊界條件,并對(duì)Reynolds方程進(jìn)行無量綱化,對(duì)無量綱的Reynolds方程進(jìn)行數(shù)值求解。根據(jù)理論研究和數(shù)值求解結(jié)果,分析了點(diǎn)磨削表面紋理方向?qū)α慵�平均油膜壓力、承載能力和摩擦力的影響,同時(shí)也分析了最小油膜厚度對(duì)承載能力和摩擦力的影響。(4)通過分析表面紋理方向?qū)Ρ砻嬷С虚L度率的影響,得到表面紋理方向?qū)α慵�耐磨性影響�?guī)律,并通過試驗(yàn)分析表面紋理方向?qū)Ρ砻嬷С虚L度率曲線的影響規(guī)律�；�于分形理論建立點(diǎn)磨削零件的接觸力學(xué)模型,建立實(shí)際接觸長度與接觸應(yīng)力之間的關(guān)系方程。用Matlab軟件對(duì)接觸力學(xué)模型進(jìn)行分析,得出應(yīng)力—實(shí)際接觸長度曲線與各個(gè)變量的關(guān)系。(5)通過試驗(yàn)分析了流體潤滑條件下和干滑動(dòng)接觸條件下表面紋理方向?qū)α慵�摩擦學(xué)特性的影響。結(jié)果表明,在流體潤滑條件下,當(dāng)載荷和速度合適時(shí),表面紋理方向角為30°的零件表面摩擦因數(shù)較小。在干滑動(dòng)接觸條件下,表面紋理方向?yàn)?00和表面紋理方向?yàn)?00的零件表面,其摩擦因數(shù)波動(dòng)較小,摩擦因數(shù)較小,零件摩擦學(xué)性能較好;當(dāng)摩擦副表面紋理方向之間的角度為450時(shí),零件磨損量達(dá)到最小值。(6)根據(jù)表面紋理方向在流體潤滑條件下和干滑動(dòng)接觸條件下對(duì)零件摩擦學(xué)特性的影響規(guī)律,提出特定工況條件下表面形貌設(shè)計(jì)的理論,得到使摩擦學(xué)性能最優(yōu)的表面形貌參數(shù)。應(yīng)用表面形貌參數(shù)與點(diǎn)磨削加工參數(shù)之間的關(guān)系,確定合理的點(diǎn)磨削加工參數(shù),從而得到合適的表面形貌。
【學(xué)位單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TH117;TG580.1
【部分圖文】：

２．３．２點(diǎn)磨削加工參數(shù)對(duì)表面紋理凹坑寬度、深度的影響??點(diǎn)磨削零件表面紋理主要是由于加工過程中砂輪中磨粒的滑擦、耕舉和切削作用而??形成的。點(diǎn)磨削加工方式在理論上是單點(diǎn)磨削，Ｗ單磨粒磨削零件表面來分析，圖２．４??所示為單磨粒磨削示意圖ＰＳ。??粒??１１＃＃??圖２．４單磨粒磨削示意圖??Ｆｉｇ．?２．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?出ａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｉｎｇｌｅ?ｇｒａｉｎ?ｇｒｉｎｄｉｎｇ??結(jié)合圖２．１和圖２．４分析可知，表面紋理凹坑深度與砂輪磨削深度有關(guān)，砂乾磨削??深度越大，凹坑越深；表面紋理凹坑的寬度取決于磨粒的幾何形狀、尖銳程度和磨削深??度等。磨粒頂角越大，磨削深度趙大，表面紋理凹坑的寬度越大。??２．?３．?３點(diǎn)磨削加工參數(shù)對(duì)表面紋理面積占有率的影響??由于點(diǎn)磨削零件表面紋理是在連續(xù)加工過程中形成的，因此，表面紋理凹坑在整個(gè)??工件表面是連續(xù)的，表面紋理面積占有率與砂輪傾斜角ａ、工件線速度、工件軸向進(jìn)??給速度Ｖ／Ｗ及點(diǎn)磨削形成的凹坑寬度有關(guān)。砂輪傾斜角ａ越大，表面紋理方向角越大，??表面紋理面巧占有率越�。划�(dāng)采用逆磨加工時(shí)

試件?３－１?４．０１?４．的?２０．０?１８．７?０．０００?２０．０?１１．２?８８．７。??試件?３－２?３．０１?３．５０?１５．３?１３．８?０．１８８?１５．５?７．５２?８８．４。??試件１為分析對(duì)象，取樣區(qū)域內(nèi)試件蘭維表面微觀形貌的模擬合成圖如圖２．６所??示。從圖中可Ｗ看出，該加工表面具有明顯的表面紋理，且表面紋理基本平行。??２．?４．?２試驗(yàn)分析??為了分析點(diǎn)磨削表面紋理方向?qū)Ρ砻娲种捕鹊挠绊�，利用ＳＰＩＰ軟件的旋轉(zhuǎn)（Ｒｏｔａｔｅ）??功能得到不同表面紋理方向角的工件表面輪廓曲線如圖１７￣圖２．９所示。??鑑??親。－巧。Ｗ々伽�！�Ｊ々ｊ，。，之々??誠ｍｌ??圖２．６試件Ｈ維表面微觀形貌??Ｆｉｇ．?２．６?３Ｄ?ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ?ｏｆ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｏｆ?ｓｐｅｃｉｍｅｎ??－１９－??

圖２．９?２０°紋理方向輪廓曲線??Ｆｉｇ．２．９?Ｐｒｏｆｉｌｅ?ｃｕｒｖｅ?ｉｎ?２０°?ｔｅｘＵｉｉ＊ｅ?ｄｉ化ｃｔｉｏｎ??由圖２．７至圖２．９可知，不同表面紋理方向的工件表面輪廓曲線高度最大值、最小??值Ｗ及變化范圍及幅度區(qū)別很大，當(dāng)表面紋理方向角為１０°時(shí)，曲線波動(dòng)范圍最小。??表面輪廓最大高度、最小高度Ｗ及曲線形狀不同，所測(cè)得的表面粗蹈度的數(shù)值也有??很大區(qū)別。表２．３為不同表面紋理方向下表面輪廓的表面粗趟度評(píng)定參數(shù)實(shí)測(cè)值。??－２０－??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2875926