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1、双自转研磨方式下研磨成球机理的研究 作者姓名：汤科锋 指导教师：袁巨龙教授 浙江工业大学机械工程学院 20 10 年6 月 m m I 2 18 o g y R E S E A R C Ho NT H ES P H E R E S H A P I N GM E C H A N I S M 0 FR O T A T E DD U A L P L A T ESL A P P I N GM o D E C a n d i d a t e ：1 a n gK e f e n g A d V i s o r ：P r o f e s s o rY u a nJ u l o n g C o l l e g
2、 eo fM e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g Z h e j i a n gU n i V e r s i t yo f1 e c h n o l o g y J u n2 0 1 0 浙江工业大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个 人或集体己经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育 机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。
3、 作者签名：场针坪 嗍l 怍6 月z 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者繇删怿 剧磁罐船 彦jl tX1 日期：2 。f 9 年月L 日 日期沙卜年月步日 精密机械的运转常使用轴承，而轴承球、陶瓷球是轴承的主要元件之一，
4、精密球在精 密工程领域发挥着重要作用。然而，成球机理不完善、加工效率低的传统研磨方式越来越 不能适应当代科技发展需求。为克服上述不利因素，本研究中心独创性提出双自转研磨方 式，它继承了自转角主动控制研磨方式的研磨均匀性优点，使研磨轨迹点在球上分布均匀。 为定量评价双自转研磨方式的研磨均匀性，对球坯和研磨盘接触点上的基本材料去除 率进行了研究，即单位接触面积，单位力作用，单位相对速度条件下的材料去除量。运用 有限元法计算得到轴承钢球和上研磨盘之间的接触应力，由接触应力分别设计了不同加工 载荷和转速的轴承钢平面研磨实验，得出材料的基本去除率，作为仿真中球和盘接触点上 的材料去除率，为定量评价双自转
5、研磨方式的均匀性奠定了前提条件。 本文还对几种不同类型的研磨方式进行了力学特性的分析，得出了双自转研磨方式下 的球坯运动方程，根据球坯的运动方程，计算出研磨轨迹，并用计算机仿真精密球球面研 磨轨迹的分布。为了进一步对研磨均匀性做定量化分析，提出了对精密球进行网格划分的 评价方式，将平面研磨实验得出的轴承钢材料去除规则应用到仿真中，分析双自转研磨方 式的研磨均匀性。最后从研磨均匀性角度比较了新型研磨方式和传统研磨方式的区别，并 分析了影响研磨均匀性的一些机构参数。 为验证双自转研磨方式的研磨均匀性，选取仿真后几组工艺参数组合，在磨球机上进 行了研磨均匀性试验研究。在试验过程中，以研磨后的球形偏差
6、为评价指标，验证以上几 组组合条件下的研磨均匀性。仿真结果和试验结果表明，在双自转研磨方式下，球坯表面 能均匀研磨，且研磨盘转速和加工载荷都对球度有较大影响。 最后通过建立研磨过程中单球球形误差修正过程、球坯滑动和碰撞等模型，对研磨成 球过程中成球机理及影响因素进行了分析。并探讨了材料去除、设备精度、研磨盘端跳等 因素对研磨成球的影响。 关键词：精密球，双自转研磨方式，材料去除率，研磨均匀性，网格划分 本文获国家自然科学基金重点项目( 5 0 5 3 5 0 4 0 ) ，国家自然科学基金项目( 5 0 3 7 5 1 4 7 ) 资助。 i A B S T R A C T B e a r i
7、 n gi sw i d e l yu s e di I lp r e c i s i o nm e c h a n i s m ，a l l dm eb e 撕n gb a l l sa I l dc e r a m i cb a l l sa r e o n eo fi t Sm 勾o rc o m p o n e n t s T h ep r e c i s eb e a r i n gb a l l sp l a y 也ei r n p o r t a mr o l ei I lp r e c i s i o n e n g i n e e r i n g B e c a u s eo
8、 ft h el i m i t a t i o no fs p h e r eg e n e r a t i o nm e c l 谢s m ，l o wf l l l i s h i n ge f ! E i c i e n c y a n d1 l i 曲c o s t ，t l l et r a d i t i o n a ll 印p i n gt e c l l I l i q u eo fp r e c i s eb e 撕n gb a l l sc a I lh a r d l ym e e tt h e r e q u i r e m e n t so fm o d e m s
9、 c i e n c ea n dt e c l l I l o l o g y T oo V e r c o m e1 i I I l i t a t i o I l si I l 廿a d i t i o n a ll a p p i n g p r o c e s s ，an e wt y p eo fm 曲e 珩c i e n c yl a p p i n gm e t h o d f o rh i 曲p r e c i s i o nb a l l ，R o t a t e d D u a l P la _ t e s ( I P ) l a p p i n g ，i sd e V
10、e l o p e db yo u rr e s e a r c hc e m e r ，w h j c hi n h e r i t st l l ea d V a I l t a g eo f s p i na n g l ec o 纳l l 印p i n g ，s ot l l el 印p i n gt r a c ec a I lb ee V e I l l yd i s t r i b u t e do n t l l eb a l l I no r d et oq u a n t i f i c a t i o n a l l ya I l a l y z em el 印p i n
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12、n dt h ep l a l l e 咖d i n ge x p e r i m e n t so fb e a r i n gs t e e la n dS i 3 N 4m a t e r i a l sa r ed e s i 印e da c c o r d i n gt ot h ec o n t a c t s t r e s s A tl a S t ，n l em l e so ft w o 帅i c a lm a t e r i a l sa r eo b t a j n e db yt l l ea r r a yo fs i n g l ef a c t o r 酣n d
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