圆锥滚子定姿态贯穿式超精研凸度形成机理分析

圆锥滚子无心贯穿式超精研中,滚子以某种定姿态沿直线贯穿时,在锥面上可以形成一种大致对称的光滑曲线凸度,其凸度形成机理尚未揭示。针对滚子轴线只在贯穿方向铅垂平面倾斜某一固定角度这种定姿态,基于超精研工艺特性及滚子与油石之间的几何和相对运动关系,建立滚子-油石接触线方程和滚子纵向截形方程,推导出各超精研区宽度计算公式。将这种超精研过程看作滚子与油石的接触磨损过程,将凸度看作滚子不均匀磨损的结果,依据磨损基本原理,揭示出凸度形成机理:滚子-油石接触线呈'几'字形,形成8个不同的超精研区,使滚子两端磨损量大于中部;接触线各点的滚子纵向截形倾斜程度存在差异,使滚子磨损深度从两端向中部逐渐非线性减小,从而形成光滑曲线凸度。得出如下结论:只有滚子上素线小端向上倾斜某一适当角度时,才可以形成比较对称的曲线凸度;滚子锥角是基础,其值不为零才能形成凸度;所能形成的最大凸度受锥角大小制约,锥角越大,所能形成的凸度越大。推导出滚子上素线小端向上适当倾斜角度范围的计算公式。

圆锥滚子贯穿式超精研加工特性分析

基于圆锥滚子贯穿式超精研基本规律,计算油石与滚子周向接触弧长,建立动态有效磨刃数模型及未变形切削厚度模型,分析关键参数对周向接触弧长、动态有效磨刃数及未变形切削厚度的影响。分析结果表明:油石切入加工表面深度和滚子直径对周向接触弧长和动态有效磨刃数的影响最大且呈正相关;未变形切削厚度随切入加工表面深度的增大而增大,随滚子直径的增大而减小。基于分析结果,通过合理改变切入加工表面深度,一方面控制动态有效磨刃沿滚子轴向的分布,能够将滚子素线加工成理想的凸度形状;另一方面控制未变形切削厚度,进而使比切削能、工件表面残余应力及粗糙度等达到理想要求。

圆锥滚子定姿态贯穿式超精研油石磨刃分析

基于超精研过程中圆锥滚子与油石接触的几何特点及磨削原理,建立数学模型包括单位面积动态有效磨刃数模型和整体动态有效磨刃数模型,估计参数取值并用MATLAB运行模型,分析关键因素对磨刃分布的影响。超精研区不断变化的滚子半径是引起磨刃数动态变化的主要因素;受到滚子与油石径向接触弧长的影响,单位面积动态有效磨刃分布与整体动态有效磨刃分布完全不同;油石振荡频率对整体磨刃分布的影响最明显。若考虑磨削深度随滚子与油石接触面积的变化而变化,可以得到理想的"对号"形磨刃分布。