2023年7月第二週WBM精密陶瓷軸承球研磨技術知識
抽象的：提出了一種基於端面研磨研磨(EPGL)模式的精密陶瓷軸承球的研磨方法，使固體磨料的使用成為可能。 對EPGL模式進行了動力學分析和模擬，並建造了實驗裝置。 為了研究陶瓷軸承球加工過程中製程參數對去除率的影響，進行了一些初步實驗。 動力學分析和模擬發現，在此過程中sp角不斷變化，有利於球體的生成，並且透過EPGL獲得研磨軌跡的均勻性。 對實驗結果進行討論和分析，顯示轉盤轉速和負載對陶瓷球的去除率影響很大。 與傳統的V2槽研磨方式相比，EPGL方式研磨可以獲得高品質的陶瓷球，效率更高。
關鍵字：超精密球； 研磨均勻度； 固定磨料； 去除率
0。 介紹
隨著工業技術的發展，精密陶瓷球得到了廣泛的應用，但大多數仍採用傳統的精密鋼球設備進行加工，難以實現陶瓷球的高精度、高效加工。 因此研究一種新的精密陶瓷球磨削方法已變得日益迫切。 目前，除了傳統的V型槽磨削方法外，主要的精密球加工方法還有同軸三盤研磨法、磁流體磨削法、偏心V型槽磨削法、錐盤磨削法等。 這些方法與傳統磨削方法相比，品質顯著提高，但加工效率仍有提升空間。 使用固定磨料進行磨削是一種高效的磨削技術，但由於傳統軸承滾珠磨盤的複雜性，使用固定磨料進行軸承滾珠磨削有一定困難。 因此，一種新型的軸承滾珠磨削設備被提出，使得固定磨料的方便使用成為可能。
一、工作原理
圖1所示為平面磨削法的示意圖。 加工時，磨盤上的鋼球在保持架孔內旋轉的同時進行純滾動。 由於球體與研磨盤之間只有極小的接觸變形，因此可以認為研磨盤對球體進行特殊研磨，稱為「點研磨」。 鋪滿球的整個表面後，即可獲得完美的研磨球面。
2. 動態分析
圖 2 是該裝置的平面圖，定義了結構和動態參數。 A為球與研磨盤的接觸點。 假設任一接觸點均無滑動，可得球體的自轉角速度 ω B 和自轉角 θ
式中，ω C 為磨盤旋轉角速度，ω A 為保持架旋轉角速度，e 為保持架中心與磨盤中心之間的距離，r 為保持架中心與磨盤中心之間的距離保持架與球中心之間的角度，就是保持架的旋轉角度。 在加工過程中， ω A 、 ω C 、 e 、 r 是不變的，只是不斷變化，因此 θ 在加工過程中也不斷變化，保證了完整的成球過程。
傳統V型槽磨削法中，球體旋轉角速度ω B 和旋轉角度θ 如下
Rb是球的直徑，RA是V形槽的直徑，它是V形槽的角度。 所以 θ 保持不變，很難生產出高品質的球體。
3. 模擬
為了獲得高品質的球體，在磨削過程中利用座標變換的方法設計了一系列光滑的研磨軌跡。 分析研磨軌跡時，球面座標(rb，ε 1，ε 2)。 根據地球經緯度建立球面座標系，ε 1 ε [- π, π], ε 2 ε [- π/2, π/2]，按球面ε 1, ε 2 展開。 根據ε 1 、ε 2 將球體劃分為10×10個區域，根據該區域的面積，將ε 1 和ε 2 標準化，以標準差來描述研磨一致性。 模擬條件如表1所示。計算機計算出20個球旋轉週期的研磨軌跡和標準差，所有旋轉角速度均透過疊加計算。
表1 仿真條件
圖3 顯示了兩種磨削方式θ 在圖3（d）中，可以明顯看出，磨削軌跡均勻分佈在球體表面，而在圖3（c）中，磨削軌跡僅在球體表面形成了3 個圓帶。領域。 圖3(a)中，θ在傳統V型槽研磨方法中，研磨軌跡保持不變，因此傳統V型槽磨削方法的磨削軌跡也保持不變。 理論上，這種方法無法形成球。 在平面磨削方法中，如圖3（b）所示，透過始終保持θ變化，可以實現較低的球面偏差。
4 實驗與分析
根據上述模擬，平面磨削具有均勻的磨削軌跡，並且還可以具有較高的去除效率，因為平面磨削球體使用固定磨料。 在Nanopoli2100精密平面磨床的基礎上進行實驗。 實驗原理如圖1所示。使用#400碳化硼固體研磨油石。 基本實驗參數為：保持架直徑D=110mm、陶瓷球直徑d=5mm、陶瓷球數n=4。
圖4顯示了陶瓷球的材料去除量和研磨時間的關係。 磨盤轉速ωC為80r/m in，負載P為0 6N，偵測時間間隔為15分鐘。 去除速率為0114μM/分鐘、0108μM/分鐘及0118μM/分鐘。 數據顯示材料去除加工仍相對穩定。
相同載重 P=0 6 N 時研磨盤轉速對陶瓷球去除率的影響如圖 5 所示。研磨盤轉速範圍為 40 r/m in 至 120 r/m in，處理時間為30 m in 。結果表明，研磨盤轉速越高，陶瓷球的去除率越高。
圖6顯示了負載對陶瓷球去除率的影響。 磨盤轉速為120 r/m in，實驗中使用兩種類型的載重P1=0 6 N和P2=1 2 N。處理時間也為30分鐘。 從圖6可以看出，隨著負荷的增加，陶瓷球的去除率迅速增加。
採用新的磨削方法後，可以輕鬆實現高去除率（10%μM/h），而傳統磨削方法的去除率只有1%μM/h甚至更低。 從初步實驗可以看出，平面磨削方法比傳統磨削方法的效率高得多。
圖3 兩種磨削方式的θ變化及接觸軌跡
5. 結論
從這篇文章可以得到以下結論：
從動力學分析可以看出，平面磨削中自轉角θ的連續變化有利於最終成球。 模擬結果表明，磨削軌跡均勻分佈在球體表面。 這些都有助於獲得較低的球形度偏差。
實驗顯示，平面磨削中材料去除過程穩定，磨盤轉速和負荷對陶瓷球去除率有顯著影響。 研磨盤轉速越高，陶瓷球的去除率越大； 隨著負載的增加，陶瓷球的去除率迅速增加。
平面磨削是精密陶瓷球加工的一種新方法。 儘管還有很多需要改進的地方，但與傳統的V型槽磨削方法相比，平面磨削具有高品質和高效率。
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調心滾子軸承有兩列對稱的滾子，一個公共的球面外圈滾道和兩個與軸承軸線成一定角度的內圈滾道。 外圈滾道中的球體中心點位於軸承軸線處。
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