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为避免圆锥滚子与滚道接触边缘效应的出现,需将圆锥滚子轴承滚动体锥面素线加工成带有微小凸型的曲线。贯穿式超精研作为滚子修形的最终研磨工序,决定着滚动体素线凸型的形成及表面质量。虽然凸度被认为是该工艺中油石对滚子素线不均匀磨损的结果,但尚未从相关理论上予以揭示。本文将理论建模,模拟分析及精密测量相结合,着重研究油石与滚子磨损机理问题,其主要内容及结论如下。 (1)根据油石与圆锥滚子在空间坐标系中的接触特性分析,建立油石与滚子间的接触宽度和接触应力模型,借助于数值软件,从宏观上分析滚子凸度的形成条件。结果表明:在一定压力下,滚子处于小端适当抬高且油石工作面圆弧半径等于滚子大端半径时,滚子大、小两端应力大于中部即滚子中间的材料磨损量小于两端,使直素线形成实体向外微凸的对数型素线,避免滚子在使用中两端严重磨损而失效,从而增加轴承的使用寿命。 (2)研磨工艺参数对滚子三维表面形貌的影响。根据对超精研磨油石与圆锥滚子的运动几何学分析,从微观角度建立油石磨粒的运动模型,借用软件仿真,分析工艺参数对圆锥滚子三维表面形貌的影响。结果表明:在一定范围内,增大油石振荡频率和振幅、减小导辊旋转角速度、减小相邻磨粒间周向夹角和轴向间距都会使圆锥滚子表面形貌的交叉网格增多,使磨粒对滚子材料磨损量增多。 (3)基于摩擦学原理,建立磨粒对圆锥滚子材料磨损模型,运用 MATLAB软件,分析各工艺参数对滚子材料磨损率的影响。结果表明:工件材料磨损率不仅与研磨力、磨刃锥角、滚子旋转角速度、油石频率和振幅有关,而且还与滚子材料硬度有关,且随着研磨力、磨刃锥角、振幅、频率等参数的增加而增大,随着滚子旋转角速度和滚子硬度的增加而减少,为优化工艺和改善滚子凸度修形提供了技术支持。 (4)通过圆锥滚子贯穿式超精研实验,得出合理的工艺参数;经过精密测量加工过的滚子,验证理论模型的合理性。