Lipiec 2023, drugi tydzień Wiedza techniczna WBM na temat szlifowania precyzyjnych ceramicznych kulek łożyskowych
Abstrakcyjny:W artykule zaproponowano metodę docierania precyzyjnych ceramicznych kulek łożyskowych opartą na metodzie docierania szlifierskiego w płaszczyźnie końcowej (EPGL), która umożliwia łatwe stosowanie stałych materiałów ściernych. Wykonano analizę kinetyczną i symulację trybu EPGL oraz zbudowano urządzenie doświadczalne. Przeprowadzono kilka podstawowych eksperymentów w celu zbadania wpływu parametrów procesu na szybkość usuwania podczas obróbki ceramicznych kulek łożyskowych. Z analizy kinetycznej i symulacji wynika, że kąt sp zmienia się w sposób ciągły w trakcie procesu, co jest korzystne dla generowania kuli i jednorodności śladu docierania uzyskiwanego za pomocą EPGL. Omówiono i przeanalizowano wyniki eksperymentów, które wykazały, że prędkość obrotowa płytki i obciążenie mają duży wpływ na szybkość usuwania kulki ceramicznej. W porównaniu z tradycyjnym trybem docierania V2grooves, docieranie w trybie EPGL pozwala uzyskać kulki ceramiczne o wysokiej jakości i znacznie wydajniejsze.
słowa kluczowe:ultraprecyzyjna piłka; jednorodność docierania; stały materiał ścierny; współczynnik usuwania
0. Wstęp
Wraz z rozwojem technologii przemysłowej, precyzyjne kulki ceramiczne znalazły szerokie zastosowanie, jednak większość z nich nadal jest przetwarzana na tradycyjnych urządzeniach do precyzyjnych kulek stalowych, co utrudnia osiągnięcie wysokiej precyzji i wydajności obróbki kulek ceramicznych. Dlatego badania nad nową, precyzyjną metodą szlifowania kulkami ceramicznymi stają się coraz pilniejsze. Obecnie, oprócz tradycyjnej metody szlifowania z rowkami w kształcie litery V, główne metody precyzyjnego przetwarzania kulek obejmują metodę współosiowego szlifowania trzema tarczami, metodę szlifowania płynem magnetycznym, mimośrodową metodę szlifowania rowków w kształcie litery V, metodę szlifowania stożkowego dysku i tak dalej. Metody te znacznie poprawiły jakość w porównaniu z tradycyjnymi metodami szlifowania, jednak nadal jest miejsce na poprawę efektywności przetwarzania. Stosowanie stałego materiału ściernego do szlifowania jest wydajną techniką szlifowania, ale ze względu na złożoność tradycyjnych tarcz szlifierskich do kulek łożyskowych trudno jest używać stałego materiału ściernego do szlifowania kulek łożyskowych. W związku z tym zaproponowano nowy typ urządzenia do szlifowania kulek łożyskowych, umożliwiający łatwe stosowanie stałych materiałów ściernych.
1. Zasada działania
Rysunek 1 przedstawia schematyczny diagram metody szlifowania płaskiego. Podczas obróbki kulka na tarczy szlifierskiej ulega czystemu walcowaniu podczas wirowania w otworze klatki. Ponieważ odkształcenie styku pomiędzy kulą a tarczą szlifierską jest minimalne, można uznać, że tarcza szlifierska wykonuje specjalne szlifowanie kuli, zwane „szlifowaniem punktowym”. Po rozsmarowaniu na całej powierzchni kuli można uzyskać idealną powierzchnię szlifowania kulki.
2. Analiza dynamiczna
Rysunek 2 przedstawia rzut urządzenia z góry, określający parametry strukturalne i dynamiczne. A jest punktem styku kuli z tarczą szlifierską. Zakładając brak poślizgu w żadnym punkcie styku, można otrzymać prędkość kątową wirowania kuli ω B i kąt samoobrotu θ
W równaniu ω C to prędkość kątowa obrotu tarczy szlifierskiej, ω A to prędkość kątowa obrotu koszyka, e to odległość pomiędzy środkiem koszyka a środkiem tarczy szlifierskiej, a r to odległość pomiędzy klatką a środkiem kuli. Jest to kąt obrotu klatki. Podczas przetwarzania ω A, ω C, e i r są niezmienne, jedynie zmieniają się w sposób ciągły, więc θ Również podlega ciągłym zmianom podczas przetwarzania, zapewniając pełny proces kulkowania.
W tradycyjnej metodzie szlifowania V-rowków prędkość kątowa obrotu kuli ω B i kąt obrotu θ przedstawiają się następująco
Rb to średnica kuli, RA to średnica rowka w kształcie litery V. Jest to kąt rowka w kształcie litery V. Zatem θ Pozostaje niezmienione i trudno jest wyprodukować kule wysokiej jakości.
3. Symulacja
W celu uzyskania wysokiej jakości kulek w trakcie procesu szlifowania zaprojektowano szereg gładkich trajektorii szlifowania, wykorzystując metody transformacji współrzędnych. Analizując trajektorię szlifowania, współrzędne sferyczne (rb, ε 1, ε 2). Ustal sferyczny układ współrzędnych w oparciu o długość i szerokość geograficzną Ziemi, ε 1 ∈ [- π, π], ε 2 ∈ [- π/2, π/2], naciśnij powierzchnię kulistą ε 1, ε 2 Rozwiń. zgodnie z ε 1, ε 2 Podziel kulę na 10 × 10 obszarów w oparciu o pole powierzchni, ε 1 i ε 2 są znormalizowane, a konsystencję mielenia opisuje odchylenie standardowe. Warunki symulacji zestawiono w tabeli 1. Trajektorie szlifowania i odchylenia standardowe 20 cykli obrotu kulek obliczono komputerowo, a wszystkie prędkości kątowe obrotu obliczono metodą superpozycji.
Tabela 1 Warunki symulacji
Na rysunku 3 przedstawiono dwa sposoby szlifowania θ Na rysunku 3 (d) widać, że tor szlifowania jest równomiernie rozłożony na powierzchni kuli, natomiast na rysunku 3 (c) na powierzchni kuli powstają tylko trzy okrągłe pasma kula. Na rysunku 3 (a), θ W tradycyjnej metodzie szlifowania z rowkami w kształcie litery V, tor szlifowania pozostaje niezmieniony, zatem tor szlifowania w przypadku tradycyjnej metody szlifowania z rowkami w kształcie litery V również pozostaje niezmieniony. Teoretycznie tą metodą nie można uformować kuli. W metodzie szlifowania płaskiego, jak pokazano na rysunku 3 (b), θ Konsekwentne utrzymywanie zmian pozwala uzyskać mniejsze odchyłki sferyczne.
4. Eksperyment i analiza
Zgodnie z powyższą symulacją, szlifowanie płaskie ma równomierną trajektorię szlifowania i może również charakteryzować się wysoką wydajnością usuwania, ponieważ w płaskiej kuli szlifierskiej zastosowano stałe materiały ścierne. Przeprowadzić doświadczenia na bazie precyzyjnej szlifierki płaskiej Nanopoli2100. Zasada eksperymentu jest pokazana na rysunku 1. Użyj kamienia szlifierskiego nr 400 z węglika boru. Podstawowymi parametrami doświadczalnymi są: średnica koszyka D=110 mm, średnica kulki ceramicznej d=5 mm i liczba kulki ceramicznej n=4.
Rysunek 4 ilustruje zależność pomiędzy ilością usuwanego materiału a czasem mielenia kulek ceramicznych. Prędkość tarczy szlifierskiej ω C wynosi 80 obr/m, a obciążenie P wynosi 0 6 N, a odstęp czasu detekcji wynosi 15 minut. Szybkość usuwania wynosi 0 sto czternaście μM/min, 0 sto osiem μM/min i 0 sto osiemnaście μM/min. Dane wskazują, że proces usuwania materiału jest nadal stosunkowo stabilny.
Przy tym samym obciążeniu P=0 Wpływ prędkości tarczy szlifierskiej na szybkość usuwania kulek ceramicznych przy 6 N pokazano na rysunku 5. Prędkość tarczy szlifierskiej waha się od 40 obr./min do 120 obr./min, a czas obróbki wynosi 30 m. Wyniki wykazały, że im wyższa prędkość tarczy szlifierskiej, tym większa szybkość usuwania kulek ceramicznych.
Rysunek 6 przedstawia wpływ obciążenia na szybkość usuwania kulek ceramicznych. Prędkość obrotowa tarczy szlifierskiej wynosi 120 obr/m, a w doświadczeniu zastosowano dwa rodzaje obciążeń P1=0 6 N i P2=1 2 N. Czas obróbki również wynosi 30 minut. Z rysunku 6 widać, że wraz ze wzrostem obciążenia szybkość usuwania kulek ceramicznych gwałtownie wzrasta.
Po przyjęciu nowej metody mielenia można łatwo osiągnąć wysoki stopień usuwania (10%) μM/h, podczas gdy tradycyjna metoda mielenia zapewnia jedynie stopień usuwania 1% μM/h lub nawet niższy. Ze wstępnych eksperymentów można stwierdzić, że metoda szlifowania płaskiego charakteryzuje się znacznie większą efektywnością niż tradycyjne metody szlifowania.
Rysunek 3 Dwie metody szlifowania θ Zmiany i trajektorie kontaktu
5. Wniosek
Z tego artykułu można wyciągnąć następujące wnioski:
Z analizy dynamicznej można wywnioskować, że kąt wirowania podczas szlifowania płaskiego θ Ciągła zmiana jest korzystna dla ostatecznego uformowania kulki. Wyniki symulacji wskazują, że trajektoria szlifowania rozkłada się równomiernie na powierzchni kuli. Wszystko to przyczynia się do uzyskania niższego odchylenia kulistości.
Z eksperymentu wynika, że proces usuwania materiału podczas szlifowania płaskiego jest stabilny, a prędkość i obciążenie tarczy szlifierskiej mają istotny wpływ na szybkość usuwania kulek ceramicznych. Im wyższa prędkość obrotowa tarczy szlifierskiej, tym większa szybkość usuwania kulek ceramicznych; Wraz ze wzrostem obciążenia szybkość usuwania kulek ceramicznych gwałtownie wzrasta.
Szlifowanie płaskie to nowa metoda precyzyjnej obróbki kulek ceramicznych. Chociaż nadal istnieje wiele obszarów wymagających ulepszenia, w porównaniu z tradycyjnymi metodami szlifowania rowków w kształcie litery V, szlifowanie płaskie charakteryzuje się wysoką jakością i wydajnością.
Więcej o WBM Wałek sferyczny:
Łożyska baryłkowe mają dwa rzędy symetrycznych rolek, wspólną kulistą bieżnię pierścienia zewnętrznego i dwie bieżnie pierścienia wewnętrznego nachylonych pod kątem do osi łożyska. Środek kuli w bieżni pierścienia zewnętrznego znajduje się na osi łożyska.
https://www.bearingroller.com/rolling-elements/taper-roller/spherical-2roller.html
