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1、第8卷第4期江南大学学报(自然科学版)Vol.8No.42009年8月JournalofJiangnanUniversity(NaturalScienceEdition)Aug.2009钢球磨削的微观机理3薛喆,傅蔡安,张韬(江南大学机械工程学院,江苏无锡214122)摘要:为提高钢球磨削的质量,探讨了钢球的微观磨削机理,分析磨粒在钢球表面的微观运动规律,从而建立钢球表面余料去除的通用模型。根据各种磨球工艺间的普遍联系,确定钢球表面缺陷产生的原因,提出了改善钢球表面质量的新方法。关键词:磨粒切削刃;微量切削;磨粒
2、间距;磨削力中图分类号:TH133文献标识码:A文章编号:1671-7147(2009)04-0439-06ResearchonMechanismofGrindingBalls3XUEZhe,FUCai2an,ZHANGTao(SchoolofMechanicalEngineering,JiangnanUniversity,Wuxi214122,China)Abstract:Toimprovethesurfacequalityofsteelballgrinding,thepaperinvestigatesthem
3、icrocosmicmechanismofthisprocess,andanalyzesthelawofmicrocosmicmovementofabrasivegritonthesurfaceofsteelball.Thepaperestablishsageneralmodelabouthowtoremovetheexcessmaterialonsteelballsurface.Andderivestheuniversalconnexionsbetweenvariousprocessesofgrindingba
4、llandtheinfluencingfactorsofthesurfaceflaws.Atlast,thepaperoffersamethodtoenhancethequalityofsteelballgrinding.Keywords:abrasivegritcuttingedge,microcosmiccutting,abrasivegritspacing,grindingforce钢球是各类球轴承的重要组成部件,其制造精其机理。度对轴承乃至整个机械结构的性能都有着极其重要的影响。目前比较流行的钢球生产工艺
5、是“冷镦1宏观磨削机理[1]光球硬磨研磨(包括粗、精研)”,其中除了生产球坯的冷镦外,其余工序都是在各式各样的磨床上完1.1磨削分类成的。因此,建立通用的钢球磨削模型,对生产工艺钢球的磨削加工主要由光球、硬磨和研磨组的改进有着重要的指导意义。成。为应对不同的加工需求,各工艺采用的磨盘材目前,国内外对钢球磨削机理的研究,主要集料及切削用量均有所不同。其中,光球工艺采用两中于钢球在滚道内的运动形式及磨粒在球面的滑块合金铸铁板,用来去除冷镦后的两极和环带余[2]动轨迹上。对磨粒如何去除钢球表面的余料,特料;硬磨工艺使用
6、砂轮,用以控制钢球的尺寸和球别是对磨削时产生磨削力的研究还不够深入。因形精度,以提高表面质量;研磨则通过在滚道内置此,文中将着重从微观方面剖析钢球磨削的过程及入带有微粒的研磨剂,用来降低球面粗糙度。收稿日期:2009-03-20;修订日期:2009-04-25。作者简介:薛喆(1985-),男,江苏张家港人,机械理论与机械设计专业硕士研究生。3通讯联系人:傅蔡安(1954-),男,浙江绍兴人,副教授,硕士生导师。主要从事先进制造等研究。Email:anlongge@yahoo.com440江南大学学报(自然科学版
7、)第8卷和普通磨削加工不同的是,磨球过程中的钢球根据刚体运动惟一性原理,钢球在某一瞬时的是不被装夹的。同一尺寸的球坯被置于磨盘滚道自转仍为定轴转动,其转轴通过球心并垂直于质心中,在动盘切削力的牵引下绕磨盘中心滚动,其过速度方向(X)。令自转轴与滚转轴的夹角为β,为探[3]程与无心磨床类似。三者磨削能力的差异,主要讨方便,这里仅分析β=0时的一般情况。体现在磨粒的不同上。钢球在滚道内的速度分布如表1所示。当钢球1.2相对滑动模型以纯滚动方式在滚道内运动时,滚道和球表面间的以球心为原点建立坐标系,见图1。速度差造成了
8、二者的相对滑动。在有磨粒切入的情钢球在滚道内的运动,可分为绕转盘中心的公况下,这种滑动便形成了切削。转ω1以及绕自身球心的自转ω2两种。在某一瞬时,由表1可知,钢球及上下沿滚道间都存在着相由于滚道内的外沿受力不均等原因,钢球自转可能对滑动,因此研磨和光球工艺的两侧滚道都能起到[4]存在滚轴方向(Y)的滚转ω3和枢轴方向(Z)的枢磨削作用。硬磨工艺中由于砂轮修整不便,因此转
