氮化硅陶瓷滚子磁流变、化学与超声复合抛光工艺试验

为实现氮化硅陶瓷滚子抛光的高效、高精度要求,提出磁流变、化学与超声复合的抛光工艺方法。分析复合抛光的加工机理;利用试验机,在不同工艺参数下进行了复合抛光工艺试验,分析各主要工艺参数对抛光材料去除率和滚子表面粗糙度的影响规律,确定出复合抛光的最佳工艺参数。结果表明:复合抛光后陶瓷滚子表面粗糙度Ra由0.3μm减小至0.03μm;在最佳工艺参数下,滚子能够在保持较高材料去除率的同时获得较好的表面质量;材料去除过程主要是磁流变抛光的剪切作用、超声波抛光的冲击作用以及抛光过程中一系列化学反应综合作用的结果。

氮化硅陶瓷滚子轴承的高速性能试验

为了对比分析普通钢制滚子轴承和混合陶瓷滚子轴承的高速性能,对套圈材料为8Cr4Mo4V、保持架材料为铝青铜、滚子材料分别为8Cr4Mo4V钢和氮化硅的2种轴承进行了试验。结果表明:在相同工况下,混合陶瓷滚子轴承不仅高速性能远优于全钢轴承,且功率消耗明显低于全钢轴承。

氮化硅陶瓷滚子的油基磁流变抛光液研究

针对氮化硅陶瓷滚子磁流变抛光的工艺技术,提出了所用油基磁流变抛光液的基本要求,确定了该磁流变抛光液的各组分及其最佳体积比,并研究了配制方法;利用陶瓷滚子抛光试验机研究了磁流变抛光液不同抛光磨料、不同粒径对氮化硅陶瓷滚子抛光质量和抛光效率的影响规律。结果表明:配制的磁流变抛光液具有良好的稳定性,能够满足氮化硅陶瓷滚子的抛光要求;抛光效果随着抛光磨料及其粒度大小的不同而不同,其中以氧化铝为磨料的磁流变抛光液对陶瓷滚子抛光的表面粗糙度值最小,以金刚石微粉M1.5/3为磨料的磁流变抛光液对陶瓷滚子抛光的材料去除率最高。

高性能氮化硅陶瓷滚子的研制

研究了不同的烧结助剂含量对氮化硅陶瓷滚子材料性能的影响,并选取烧结助剂含量较低的成品陶瓷滚子装配混合陶瓷滚子轴承,与钢制滚子轴承进行高速性能和抗断油对比试验,结果表明:烧结助剂含量较低的陶瓷材料具有略低的密度和断裂韧性,稍高的硬度;制作的陶瓷滚子公差等级达到Ⅰ级,用该陶瓷滚子制作的混合陶瓷轴承具有较好的高速性能和抗断油能力。

高速精密双列陶瓷滚子轴承试验机控制系统设计

针对高速精密双列陶瓷滚子轴承试验机的研发需求,设计了该试验机的控制系统。该系统包括PLC控制单元、传感器单元、人机交互界面等,具有自动计算、存储、打印数据的功能。利用PID控制原理,采用五阶段S曲线算法对电主轴转速的加速度变化量进行控制,实现对电主轴启动、停止以及加减速阶段的精确控制;利用触摸屏动态显示试验数据的同时采用曲线形式直观显示。结果表明:电机启停无冲击,且控制精度高、动态性能好、运行稳定,完全满足轴承的试验要求。

高速陶瓷滚子轴承的疲劳寿命与可靠性分析

陶瓷滚动体密度小，强度高，耐磨损，用于高速轴承可以有效地提高轴承的寿命和可靠度。以最大动态切应力理论和赫兹理论为基础，推导建立了以外圈滚道疲劳失效为准则的高速陶瓷轴承疲劳寿命和可靠度的计算式，并以航空燃气轮机轴承为例，进行了计算和分析。附图１幅，表１个，参考文献５篇。

混合陶瓷滚子导轨副的研究

与传统的金属滚子导轨副相比,混合陶瓷滚子导轨副的接触疲劳寿命、耐磨性、抗振性、抗热变形的能力及极限进给的稳定性会由于陶瓷材料的应用而产生变化,为了使导轨副性能的变化均转化为有利的一面而达到提高机床加工精度的目的,对陶瓷滚子进行了凸度设计和凸度参数优化,在此基础上又进行了滚子空心结构设计,最后对新滚子结构下的混合陶瓷滚子导轨副的动态特性进行了分析,为数控机床直线运动部件的性能优化提供了一定参考。

氮化硅陶瓷滚子轴承的抗断油能力试验

为了对比分析钢制滚子轴承和混合陶瓷滚子轴承的抗断油能力,分别对8Cr4Mo4V钢和氮化硅2种圆柱滚子轴承进行了断油试验。结果表明:在相同工况下,混合陶瓷滚子轴承外圈温升和主机电流均小于全钢轴承,其抗断油能力远优于全钢轴承。

氮化硅陶瓷球面滚子的研制

试制不同烧结助剂含量的氮化硅陶瓷球面滚子,分析其材料性能;制备氮化硅陶瓷球面滚子装混合调心滚子轴承,并进行性能试验。结果表明:通过粉料处理技术和工艺的优化及控制,能够实现低烧结助剂含量的Si3N4陶瓷制备。陶瓷材料烧结助剂含量较低时,其硬度高,相同致密度的情况下陶瓷滚子的密度低。与钢制滚子轴承相比,混合调心滚子轴承在运转过程中轴承温升相对较小。

陶瓷圆柱滚子超精研磨工艺试验

针对传统磨具很难对陶瓷圆柱滚子进行光滑无损伤表面加工的问题,提出了使用纳米多晶金刚石磨具对圆柱滚子进行研磨,为提高磨具中磨粒的分散性,采用聚丙烯腈凝胶法制备纳米多晶金刚石磨具,研究不同磨具砂结比、研磨压力、研磨速度条件下对圆柱滚子表面粗糙度和材料去除率的影响,并与酚醛热压磨具进行对比。试验结果表明:凝胶磨具中纳米金刚石分布均匀,没有出现明显的团聚现象。当砂结比为10、驱动辊转速为300r/min、研磨压力为0.5 MPa时,对陶瓷圆柱滚子研磨30 min,表面粗糙度Ra的值从0.32μm降到0.07μm。

陶瓷滚子超声振动辅助磨削装置设计与试验

针对超声辅助超精研磨陶瓷滚子的技术需求,基于简谐振动基本原理和波动方程,设计了超声振动的阶梯形超声变幅杆,研发了适用于陶瓷滚子超精加工试验机的点接触式超声振动辅助装置。利用试验机,研究了超声电源电流对陶瓷滚子表面粗糙度和材料去除率的影响规律,并进行了超声加工超精研磨影响对比试验。结果表明:文中所研发的超声振动装置安装简便,工作可靠;与普通超精加工相比,超声复合加工在改善工件表面质量的同时,加工效率有显著提升。

混合陶瓷圆柱滚子轴承的设计

为提高圆柱滚子轴承的极限转速和使用寿命,通过结构改进和优化设计,开发出了2种混合陶瓷圆柱滚子轴承。通过极限转速和寿命试验对比可知,均满足设计要求。

浅说陶瓷滚子轴承

轴承的内外环与滚子,传统上都是以高碳铬钢(轴承钢)制造。这类材料可承受极大的接触应力,使轴承疲劳达到最长的寿命。但在主轴高速回转的场合,大多采用强制循环供油方式进行润滑,并需要配置大容量的油冷却装置。这在立式加工中心上实现密封也较困难。

氮化硅滚子化学机械复合抛光工艺参数与表面粗糙度的关系

为优化氮化硅陶瓷滚子化学机械复合抛光技术工艺参数,得到高性能氮化硅陶瓷滚子。通过改变抛光机主轴转速及磁流变抛光液温度,探究各参数对氮化硅陶瓷滚子表面粗糙的影响,并获得各参数对表面粗糙度的影响曲线。总结对应影响规律,结果表明:随着主轴转速的增大,氮化硅陶瓷滚子表面粗糙度逐渐减小,且变化率逐渐减小;当其他条件不变时,磁流变抛光液温度对氮化硅陶瓷滚子表面粗糙度影响不大,保持在0.035μm左右。