编号：FTJS107373
篇名： 氮化硅陶瓷相交圆弧修形滚子研磨与超精研加工工艺研究
作者： 杨真
关键词： 氮化硅陶瓷相交圆弧修形滚子; 研磨; 超精研; 工艺规律; 参数优化;
机构：大连交通大学
摘要： 氮化硅陶瓷相交圆弧修形圆柱滚子因其低密度、高硬度、耐磨损等优异性能,在高速铁路、精密仪器、航空航天等领域被广泛应用,这些特殊需求下对氮化硅陶瓷圆柱滚子表面形状与表面质量提出了更高的要求,但目前加工出的氮化硅陶瓷相交圆弧修形滚子,难以满足高精度的加工要求。因此,本文以氮化硅陶瓷圆柱滚子为研究对象,采用超精研加工方法对氮化硅陶瓷滚子相交圆弧凸型加工进行探索。本文的主要研究内容与结论如下: (1)开展圆弧研磨单因素试验,分析导辊转速、振荡频率、油石压力、油石粒度各工艺参数对凸度、表面粗糙度、圆弧半径三个试验指标的影响规律。基于圆弧研磨单因素试验规律分析结果,开展圆弧研磨正交实验,结合层次分析法得到圆弧研磨试验最优工艺参数组合。实验结果表明:优化后工艺参数组合为振荡频率1300次/分钟、导辊转速100r/min、油石压力25psi,此时凸度为8.67μm,圆弧半径为635mm,表面粗糙度Ra为0.124μm。 (2)开展直线研磨单因素试验,分析工艺参数对凸度、直线长度、表面粗糙度三个试验指标的影响规律,基于直线研磨试验规律分析结果和氮化硅陶瓷相交圆弧修形滚子加工要求,开展直线研磨正交实验,结合层次分析法得到直线研磨试验最优工艺参数组合。实验结果表明:优化后工艺参数为振荡频率1100次/分钟、导辊转速110r/min、油石压力20psi,此时凸度为6.66μm,直线长度为3.682mm,表面粗糙度Ra为0.11μm。 (3)针对研磨试验后氮化硅陶瓷相交圆弧修形滚子表面质量,开展氮化硅陶瓷相交圆弧修形滚子超精研正交试验,结合信噪比分析法对超精研试验结果进行处理,分别对超精研后的表面粗糙度Ra与材料去除率进行单目标优化,得到超精研圆弧和直线单目标最优工艺参数组合。基于信噪比和灰色关联度分析,结合圆弧超精研和直线超精研正交试验结果,开展工艺参数多目标优化。圆弧超精研多目标优化表面粗糙度Ra达到了0.079μm,材料去除率MRR达到了0.11mg/min,直线超精研多目标优化表面粗糙度Ra达到了0.081μm,材料去除率MRR达到了0.085mg/min,基本达到G20级表面粗糙度要求。 本文采用超精研加工方法,通过研磨试验和超精研试验,系统性探究了工艺参数对氮化硅陶瓷滚子表面形状和加工质量的影响规律,并得到了不同需求下的最优工艺参数组合,对氮化硅陶瓷材料修形滚子的加工提供一定借鉴。