第8期 2016年8月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2016)08003004
D0I:10.13462/j.cnki.mmtamt.2016.08.009
超高速预应力磨削实验研究
刘晓初"b，陈凡"b，何铨鹏*b，冯明松"b,郭莹莹"，黄骏"b
（广州大学a.机械与电气工程学院；b.金属材料强化研磨高性能加工重点实验室，广州
No.8 Aug.2016
510006）
摘要：基于一种预应力切削方法及理论，进行了CCr15轴承钢预应力磨削实验，对磨削力进行了测量，并分析了加工后的工件表面形貌。实验结果表明：磨削力随砂轮线速度的增大而减小，随工件速度、磨削深度的增大而增大，但基本不受预应力的影响；随着预应力的增大，加工表面的残余拉应力逐渐下降，逐渐产生残余压应力，磨削烧伤程度和凹痕深度略微加深，但预应力在某一区间时，工件
表面质量较好，且存在残余压应力，从而验证了超高速预应力磨削的可行性。关键词：预应力；超高速磨削；表面形貌；GCr15轴承钢
中图分类号：TH16：TG506
文献标识码：A
The Research of Ultra High-speed Pre-stressed Grinding Experiment LIU Xiao-chu*",CHEN Fan*,HE Quan-peng,FENG Ming-song,
GUO Ying-ying”,HUANG Jun*h
(a. School of Mechanical and Electrical Engineering;b. Key Laboratory of High-performance Metal Materials Reinforced Grinding Machining,Guangzhou University,Guangzhou 510006,China)
anoeee pre-stressed grinding was preformed. In this experiment, grinding force is measured and machining work-piece surface is analysied. The research show that grinding force decreased with increasing wheel speed,de-creasing workpiece speed or grinding depth,but wasn't almost affected by pre-stress. With the increase of eeasaaoseeaaenssaeisnsa ually , grinding burn and defect depth deepened slightly. While when pre-stress is in a certain range, the workpiece surface owned a good quality and the residual compressive stress existed at the same time. There-fore, the feasibility of the ultra high-speed pre-stressed grinding could be verified.
Key words: pre-stress;ultra-high speed grinding; workpiece surface;GCr15 bearing steel
0引言
已加工表面残余应力是表面质量的重要指标，机械零件表面的残余压应力有利于其疲劳寿命和抗化学腐蚀性能的提高，而残余拉应力的效果则相反[12]。而单纯地切削、铣削、磨削等加工方法往往会在已加工表面形成残余拉应力，不利于机械零件的疲劳寿命和抗化学腐蚀性能。为此，许多专家学者致力于研究机械零件已加工表面残余压应力的形成原理及控制方法。目前多种调整和控制工件表层残余应力的方法，如热处理、熨压、滚压、喷丸等，然而这些方法都需要专用设备，工艺操作难度较大，材料成本与工艺成本都较高，在应用上受到了一些限制[3]。还有些学者通过优化刀具参数和改变切削参数来获得工件表面残余压应力[4]。1987年华南理工大学周泽华[3-6]教授根据切削加工的特点和材料弹性变形的原理，首次提出了一种
新的控制已加工表面残余应力的预应力切削方法，为表面残余应力的控制提供了理论依据。华南理工大学叶邦彦]等通过轴承套圈预应力硬态切削实验而获得了合适的残余压应力状态和良好的表面质量。上海交通大学张雪萍*)、美国普渡大学工业工程学院LiuC. Richar等研究了有利于提高硬态切削滚动轴承疲劳寿命的残余应力临界条件，提出了滚动轴承耦合具体服役工况的超精硬切削参数的优选方法体系：厦门大学郭隐彪、DaleW.Schwach等人研究表明，经高速硬态车削的轴承套圈表面虽存在白层，但是其接触疲劳寿命高于传统磨削后的表面[9-10)。在超高速磨削方面，如湖南大学盛晓敏]先后研究了45钢、40Cr和TC4 钛合金的超高速磨削工艺。南京航空航天大学田霖(12]等人进行了单颗磨粒高速超高速磨削试验，测量了单颗磨削力，磨削力随着砂轮线速度的上升呈先增加后减小再增大的趋势。
收稿日期：2015-10-23
·基金项目：国家自然科学基金项目项目：轻薄轴承超高速离心式无心磨削及表面残余应力形成机理研究(51275100）；广州市科技计划项目：基于
一种制造新方法的轴承超高速高心式康床的研发，(201508010051)；广州市科技计划项目：广州市金属材料强化研密高性能加工重点实验室（穗科信字[2013]163-19）
作者简介：刘晓初（1964一），男，教授，湖南来阳人，广州大学博土，研究方向为智能装备及机器人、绿色设计与制造，（E-mail）gdliuxisochu@163
com
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