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高精度氮化硅轴承滚子研磨加工质量研究

研磨加工,氮化硅,圆柱滚子,表面质量,去除率

滚动轴承常在高温高速重压下长时间工作，滚动体因承受反复高负荷作用而疲劳失效，成为滚动轴承的薄弱零件，因此对滚动体加工质量的掌控最为关键。圆柱滚子的加工精度直接由加工设备和方法所决定，对于钢制滚子的加工有较多的科研人员研究并取得一定的成果，而新兴陶瓷滚子的加工研究起步较晚，相关研究较少，使我国陶瓷滚子轴承发展处于滞后状态，陶瓷材料轴承的新兴加工设备及方法需要投入更多的研究。

因此本文研究了氮化硅轴承滚子圆柱面在双平面研磨加工方式下，研磨压力、研磨盘转速、研磨液浓度等因素对氮化硅轴承滚子圆柱表面质量和去除效果的影响。在研磨去除理论分析的基础上运用ABAQUS软件对单颗游离磨粒磨削滚子圆柱面的过程进行仿真分析，研究金刚石磨粒对材料的去除特性。通过控制变量，在重压和轻压条件下，研磨盘转速控制为15r/min、25r/min，研磨液浓度选择3wt%、5wt%，分别设立四组实验研磨10min：①重压下、转速15r/min、浓度3wt%，加工后粗糙度为0.1113μm，去除0.0632g；②重压下、转速25r/min、浓度5wt%，加工后粗糙度为0.1408μm，去除0.0978g；③轻压下、转速15r/min、浓度5wt%，加工后粗糙度为0.1841μm，去除0.0416g；④轻压下、转速25r/min、浓度3wt%，加工后粗糙度为0.0866μm，去除0.0365g。对其进行三因素两水平正交实验分析，根据回应表数据所得极差值不同，说明不同磨削条件下各影响因素改变时对实验指标影响不同，极差大则对磨削加工影响大。因此对粗糙度影响因素极差法分析得出，浓度>转速>压力，对材料去除影响因素极差法分析，压力>浓度>转速。结果表明双平面研磨加工方式中，各因素分别影响着工件表面的粗糙度和去除率，因此研磨加工需要合理控制变量。

本实验研究利用新型的双平面研磨加工方式，通过仿真与实验对氮化硅轴承滚子进行双平面研磨加工研究分析，控制各影响因素与加工条件，探究了研磨压力、研磨盘转速、研磨液浓度对氮化硅轴承滚子圆柱面粗糙度和材料去除的影响程度，得出各因素的影响程度大小，为氮化硅轴承滚子双平面研磨加工研究提供了一定参考。