滾動軸承滾道精研加工殘余應(yīng)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(chǔ)零部件，對工業(yè)產(chǎn)品的性能、使用壽命等起著決定性作用。而我國自主生產(chǎn)的高性能滾動軸承與國外發(fā)達(dá)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(yīng)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(yīng)用，對于滾動軸承滾道表面殘余應(yīng)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(yīng)力分布規(guī)律進(jìn)行了深入研究，主要工作如下:
　　根據(jù)精研加工的一般過程及加工特點，結(jié)合機械加工過程中殘余應(yīng)力的產(chǎn)生機理，從宏觀角度分析了精研加工殘余應(yīng)力的產(chǎn)生原因。油石對工件表面的機械作用導(dǎo)致工件表面不均勻的塑性變形是精研加工產(chǎn)生殘余應(yīng)力的主要原因。從微觀角度分析了油石磨粒對工件分別進(jìn)行滑擦、耕犁、微切削作用時工件表層金屬受力變形情況，進(jìn)而分析了殘余應(yīng)力的產(chǎn)生

3、及類型。滑擦作用下工件不發(fā)生塑性變形，不產(chǎn)生殘余應(yīng)力;耕犁作用會使工件表層金屬發(fā)生擠光效應(yīng)，產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力;微切削作用時，工件表層金屬先后發(fā)生塑性凸出效應(yīng)和擠光效應(yīng)，由于擠光效應(yīng)作用更明顯，工件表層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。
　　根據(jù)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(guān)系式;建立了切向力方向與油石振蕩頻率、工件轉(zhuǎn)速和加工時間的關(guān)系。建立了滾動軸承滾道精研加工殘余應(yīng)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(yīng)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(yīng)力分布的影響進(jìn)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(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，壓應(yīng)力最大值位于次表層，周向殘余壓應(yīng)力大于軸向殘余壓應(yīng)力;殘余壓應(yīng)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(yīng)力的影響不明顯。
　　進(jìn)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(yīng)力進(jìn)行了測量，分析了實驗數(shù)

5、據(jù)與有限元仿真結(jié)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(yīng)力測量儀器本身存在的誤差、殘余應(yīng)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(shù)據(jù)與有限元仿真分析結(jié)果存在一定誤差，但是誤差在可接受范圍以內(nèi)，兩者具有較好的一致性。
　　結(jié)合磨削殘余應(yīng)力分布規(guī)律，通過有限元仿真分析，進(jìn)行了初始應(yīng)力場對滾動軸承滾道精研加工殘余應(yīng)力分布影響的研究。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)初始應(yīng)力較小時，初始應(yīng)力場對滾道精研加工