基本信息
- 項目名稱：
- 陶瓷滾子拋光試驗機的研制
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 陶瓷滾子拋光試驗機是利用步進電機控制系統(tǒng)對工作臺移動，滾子轉(zhuǎn)動進行控制的，主軸轉(zhuǎn)速由變頻器進行控制，并利用現(xiàn)代智能材料磁流變液和超聲加工對陶瓷滾子進行加工。 陶瓷滾子拋光機是通過設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速、工作臺平移速度、陶瓷滾子轉(zhuǎn)速、主軸與工件間的間隙等工藝參數(shù)對陶瓷滾子進行拋光加工的。只要通過按鍵選擇或者觸摸屏調(diào)整這些參數(shù)就可對陶瓷滾子進行拋光加工。從而滿足對陶瓷滾子加工工藝參數(shù)的調(diào)整。
- 詳細介紹：
- 陶瓷滾子拋光試驗機是利用步進電機控制系統(tǒng)對工作臺移動，滾子轉(zhuǎn)動進行控制的，主軸轉(zhuǎn)速由變頻器進行控制，并利用現(xiàn)代智能材料磁流變液和超聲加工對陶瓷滾子進行研磨加工。進而實現(xiàn)了陶瓷滾子的拋光加工。陶瓷滾子采用的是熱等靜壓的氮化硅。 陶瓷滾子拋光機是通過設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速、工作臺平移速度、陶瓷滾子轉(zhuǎn)速、主軸與工件間的間隙等工藝參數(shù)對陶瓷滾子進行拋光加工的。工作臺的移動、滾子的轉(zhuǎn)動程序以及各種參數(shù)的顯示及加工階段的顯示都已在單片機中存儲。只要通過按鍵選擇或者觸摸屏調(diào)整這些參數(shù)就可對陶瓷滾子進行拋光加工。拋光前后的陶瓷滾子進過電子天平及粗糙度測量儀就可測定加工陶瓷滾子的材料去除率和粗糙度值。 該技術(shù)的特點是采用先進制造技術(shù)對難加工陶瓷滾子進行拋光加工。填補了國內(nèi)陶瓷滾子難以拋光、以及拋光效率低的空白，使陶瓷滾子軸承的應(yīng)用成為現(xiàn)實。本技術(shù)在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 陶瓷滾子拋光加工是陶瓷滾子加工的最后一道工序，滾子的拋光質(zhì)量直接影響陶瓷軸承的性能。而目前國內(nèi)尚無陶瓷滾子的研磨加工加工設(shè)備。 本項目采用磁流變液對陶瓷滾子進行拋光加工，研制一套適合陶瓷滾子拋光加工的試驗機。該試驗機在ZX7425鉆銑床的基礎(chǔ)上改造，試驗機工作臺的移動及滾子的轉(zhuǎn)動均由步進電機驅(qū)動，便于速度調(diào)節(jié)。數(shù)控系統(tǒng)采用單片機控制。要求完成機械改造、電機控制、平穩(wěn)換向、加工階段顯示、加工時間顯示等功能。 基本功能要求： 1）運動方式：工作臺的移動及滾子的旋轉(zhuǎn)均采用步進電機控制系統(tǒng)； 2）功能要求：系統(tǒng)采用單片機控制系統(tǒng)；步進電機的啟動、停止過程無沖擊；工作臺換向平穩(wěn)；工作臺換向采用位置開關(guān)的限位方式；設(shè)備的加工工藝分為粗加工、半精加工、精加工三個階段，每個階段的加工參數(shù)各不相同。為方便加工調(diào)試，系統(tǒng)要實現(xiàn)加工參數(shù)調(diào)整、加工階段選擇、加工階段顯示、加工時間顯示、電機轉(zhuǎn)速顯示等。主軸旋轉(zhuǎn)采用變頻器來控制。 主要指標和水平：由于工藝原因，該試驗機對控制系統(tǒng)的運動精度、位置精度等要求并不高，達到普通精度等級即可。應(yīng)盡量降低樣機的制造成本。 擬解決的技術(shù)難題： 1）研究步進電機的加減速控制算法，以解決步進電機啟動、停止過程的沖擊問題，保證工作臺換向平穩(wěn)，提高電機的工作速度。 2）控制系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計。通過軟、硬件設(shè)計，實現(xiàn)上述功能要求。整個工藝參數(shù)都可在觸摸屏上嫻熟出來。
科學性、先進性
- 陶瓷軸承具有鋼制軸承無法比擬的優(yōu)點，如耐高溫，耐腐蝕等，所以陶瓷軸承已在各行各業(yè)得到大量應(yīng)用。但這些陶瓷軸承幾乎都是陶瓷球軸承，其主要原因是球軸承用量大，陶瓷球加工方便。隨著高速精密機械的發(fā)展，研制陶瓷滾子軸承已是發(fā)展趨勢，但作為陶瓷滾子軸承中關(guān)鍵零件的陶瓷滾子，目前研究還很少，也沒有相應(yīng)的加工設(shè)備。洛陽軸承研究所用傳統(tǒng)加工方法加工的陶瓷滾子，不僅表面粗糙度遠低于標準要求，而且加工效率低。本項目針對陶瓷滾子的表面粗糙度和去除率等參數(shù)來進行研究。磁流變拋光技術(shù)是一種新型的加工方法。該方法通過外磁場對一種智能流體即磁流變液的硬度和形狀進行控制，對陶瓷滾子進行拋光。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品、錄像、現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 研究成果將用于陶瓷滾子的拋光加工，解決目前陶瓷滾子難加工的技術(shù)難題，為陶瓷滾子的制造以及加工設(shè)備提供技術(shù)支持。因此，具有非常大的應(yīng)用前景。 本陶瓷滾子拋光機是利用步進電機控制系統(tǒng)對工作臺移動，陶瓷滾子轉(zhuǎn)動進行控制的，主軸轉(zhuǎn)速由變頻器進行控制，并利用現(xiàn)代智能材料磁流變液對陶瓷滾子進行加工。進而實現(xiàn)了陶瓷滾子的拋光加工。 本陶瓷滾子拋光機是通過設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速、工作臺平移速度、陶瓷滾子轉(zhuǎn)速、磁場強度等工藝參數(shù)對陶瓷滾子進行拋光加工的。工作臺的移動、滾子轉(zhuǎn)動速度程序以及各種參數(shù)的顯示及加工階段的顯示都已在單片機中存儲。只要通過按鍵選擇這些參數(shù)就可對陶瓷滾子進行拋光加工。拋光前后的陶瓷滾子進過電子天平及粗糙度測量儀就可測定加工陶瓷滾子的材料去除率和粗糙度值。 該技術(shù)的特點是采用先進制造技術(shù)對難加工陶瓷滾子進行拋光加工。填補了國內(nèi)陶瓷滾子難以拋光、以及拋光效率低的空白。使陶瓷滾子軸承的應(yīng)用成為現(xiàn)實。本技術(shù)在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平。
同類課題研究水平概述
- 陶瓷軸承具有質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕、無磁、絕緣、剛度高、高速使用離心力小、運轉(zhuǎn)溫升低等優(yōu)良特性，能用于高速、高溫、腐蝕性介質(zhì)等許多鋼制軸承無法滿足要求的特殊場合。近年來，陶瓷球軸承已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，而陶瓷滾子具有更高的承載力和剛度，但由于陶瓷滾子加工難度大，特別是最重要的最后一道工序-拋光加工技術(shù)沒有解決，使得陶瓷滾子軸承遲遲得不到廣泛應(yīng)用。查閱相關(guān)文獻，軸研所采用傳統(tǒng)的拋光方法對陶瓷滾子進行拋光，漫長的加工時間和昂貴的金剛石磨料導(dǎo)致了高的制造成本，不僅拋光效率低，粗糙度值也遠遠高于標準滾子的粗糙度值。國外雖有陶瓷滾子軸承，但技術(shù)大都保密。 本課題采用ZX7025鉆銑床為主體，控制系統(tǒng)采用單片機控制的步進電機系統(tǒng)。主軸轉(zhuǎn)速采用變頻器控制。并采用現(xiàn)在的智能材料磁流變液對陶瓷滾子進行拋光加工，經(jīng)拋光后的陶瓷滾子粗糙度低，滿足陶瓷滾子軸承的要求。
