滾動軸承滾道精研加工殘余應力的研究.pdf

1、滾動軸承作為機械制造業(yè)中一種重要的基礎零部件，對工業(yè)產品的性能、使用壽命等起著決定性作用。而我國自主生產的高性能滾動軸承與國外發(fā)達國家同類型軸承相比存在很大差距，其中較為突出的一點就是疲勞壽命低。滾動軸承滾道表層殘余應力分布狀態(tài)對于裂紋的萌生及擴展有著重要影響，是影響軸承疲勞壽命的重要因素。精研加工作為滾動軸承滾道加工的最后一道工序在軸承制造行業(yè)中被廣泛應用，對于滾動軸承滾道表面殘余應力的最終分布狀態(tài)有重要影響。本文針對滾動軸承滾道精研

2、加工，通過理論分析、有限元仿真分析和實驗研究，對滾動軸承滾道精研加工殘余應力分布規(guī)律進行了深入研究，主要工作如下:
　　根據精研加工的一般過程及加工特點，結合機械加工過程中殘余應力的產生機理，從宏觀角度分析了精研加工殘余應力的產生原因。油石對工件表面的機械作用導致工件表面不均勻的塑性變形是精研加工產生殘余應力的主要原因。從微觀角度分析了油石磨粒對工件分別進行滑擦、耕犁、微切削作用時工件表層金屬受力變形情況，進而分析了殘余應力的產生

3、及類型?；磷饔孟鹿ぜ话l(fā)生塑性變形，不產生殘余應力;耕犁作用會使工件表層金屬發(fā)生擠光效應，產生殘余壓應力;微切削作用時，工件表層金屬先后發(fā)生塑性凸出效應和擠光效應，由于擠光效應作用更明顯，工件表層產生殘余壓應力。
　　根據油石表面磨粒分布狀態(tài)和單顆磨粒對工件材料的作用力，建立了油石壓力與軸承滾道表面單位面積承受作用力的關系式;建立了切向力方向與油石振蕩頻率、工件轉速和加工時間的關系。建立了滾動軸承滾道精研加工殘余應力分布有限元模

4、型，利用有限元軟件仿真分析了精研加工后滾動軸承滾道表層殘余應力分布的一般規(guī)律，并對油石壓力、切削角變化范圍對殘余應力分布的影響進行了研究。研究表明，滾動軸承滾道精研加工會在滾道表層產生殘余壓應力，壓應力最大值位于次表層，周向殘余壓應力大于軸向殘余壓應力;殘余壓應力隨油石壓力增大而增大，但是增大梯度減小;切削角變化范圍對殘余應力的影響不明顯。
　　進行了滾動軸承滾道精研加工實驗，并對精研加工后滾道表面殘余應力進行了測量，分析了實驗數

5、據與有限元仿真結果的差異，驗證了滾動軸承滾道精研加工有限元模型的正確性。綜合考慮殘余應力測量儀器本身存在的誤差、殘余應力的分布具的離散性以及有限元模型建立過程中的簡化等原因，雖然實驗數據與有限元仿真分析結果存在一定誤差，但是誤差在可接受范圍以內，兩者具有較好的一致性。
　　結合磨削殘余應力分布規(guī)律，通過有限元仿真分析，進行了初始應力場對滾動軸承滾道精研加工殘余應力分布影響的研究。研究發(fā)現(xiàn)，當初始應力較小時，初始應力場對滾道精研加工