基本信息
- 项目名称：
- 陶瓷滚子抛光试验机的研制
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 陶瓷滚子抛光试验机是利用步进电机控制系统对工作台移动，滚子转动进行控制的，主轴转速由变频器进行控制，并利用现代智能材料磁流变液和超声加工对陶瓷滚子进行加工。 陶瓷滚子抛光机是通过设定主轴转速、工作台平移速度、陶瓷滚子转速、主轴与工件间的间隙等工艺参数对陶瓷滚子进行抛光加工的。只要通过按键选择或者触摸屏调整这些参数就可对陶瓷滚子进行抛光加工。从而满足对陶瓷滚子加工工艺参数的调整。
- 详细介绍：
- 陶瓷滚子抛光试验机是利用步进电机控制系统对工作台移动，滚子转动进行控制的，主轴转速由变频器进行控制，并利用现代智能材料磁流变液和超声加工对陶瓷滚子进行研磨加工。进而实现了陶瓷滚子的抛光加工。陶瓷滚子采用的是热等静压的氮化硅。 陶瓷滚子抛光机是通过设定主轴转速、工作台平移速度、陶瓷滚子转速、主轴与工件间的间隙等工艺参数对陶瓷滚子进行抛光加工的。工作台的移动、滚子的转动程序以及各种参数的显示及加工阶段的显示都已在单片机中存储。只要通过按键选择或者触摸屏调整这些参数就可对陶瓷滚子进行抛光加工。抛光前后的陶瓷滚子进过电子天平及粗糙度测量仪就可测定加工陶瓷滚子的材料去除率和粗糙度值。 该技术的特点是采用先进制造技术对难加工陶瓷滚子进行抛光加工。填补了国内陶瓷滚子难以抛光、以及抛光效率低的空白，使陶瓷滚子轴承的应用成为现实。本技术在国内处于领先水平。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 陶瓷滚子抛光加工是陶瓷滚子加工的最后一道工序，滚子的抛光质量直接影响陶瓷轴承的性能。而目前国内尚无陶瓷滚子的研磨加工加工设备。 本项目采用磁流变液对陶瓷滚子进行抛光加工，研制一套适合陶瓷滚子抛光加工的试验机。该试验机在ZX7425钻铣床的基础上改造，试验机工作台的移动及滚子的转动均由步进电机驱动，便于速度调节。数控系统采用单片机控制。要求完成机械改造、电机控制、平稳换向、加工阶段显示、加工时间显示等功能。 基本功能要求： 1）运动方式：工作台的移动及滚子的旋转均采用步进电机控制系统； 2）功能要求：系统采用单片机控制系统；步进电机的启动、停止过程无冲击；工作台换向平稳；工作台换向采用位置开关的限位方式；设备的加工工艺分为粗加工、半精加工、精加工三个阶段，每个阶段的加工参数各不相同。为方便加工调试，系统要实现加工参数调整、加工阶段选择、加工阶段显示、加工时间显示、电机转速显示等。主轴旋转采用变频器来控制。 主要指标和水平：由于工艺原因，该试验机对控制系统的运动精度、位置精度等要求并不高，达到普通精度等级即可。应尽量降低样机的制造成本。 拟解决的技术难题： 1）研究步进电机的加减速控制算法，以解决步进电机启动、停止过程的冲击问题，保证工作台换向平稳，提高电机的工作速度。 2）控制系统软、硬件设计。通过软、硬件设计，实现上述功能要求。整个工艺参数都可在触摸屏上娴熟出来。
科学性、先进性
- 陶瓷轴承具有钢制轴承无法比拟的优点，如耐高温，耐腐蚀等，所以陶瓷轴承已在各行各业得到大量应用。但这些陶瓷轴承几乎都是陶瓷球轴承，其主要原因是球轴承用量大，陶瓷球加工方便。随着高速精密机械的发展，研制陶瓷滚子轴承已是发展趋势，但作为陶瓷滚子轴承中关键零件的陶瓷滚子，目前研究还很少，也没有相应的加工设备。洛阳轴承研究所用传统加工方法加工的陶瓷滚子，不仅表面粗糙度远低于标准要求，而且加工效率低。本项目针对陶瓷滚子的表面粗糙度和去除率等参数来进行研究。磁流变抛光技术是一种新型的加工方法。该方法通过外磁场对一种智能流体即磁流变液的硬度和形状进行控制，对陶瓷滚子进行抛光。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品、录像、现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 研究成果将用于陶瓷滚子的抛光加工，解决目前陶瓷滚子难加工的技术难题，为陶瓷滚子的制造以及加工设备提供技术支持。因此，具有非常大的应用前景。 本陶瓷滚子抛光机是利用步进电机控制系统对工作台移动，陶瓷滚子转动进行控制的，主轴转速由变频器进行控制，并利用现代智能材料磁流变液对陶瓷滚子进行加工。进而实现了陶瓷滚子的抛光加工。 本陶瓷滚子抛光机是通过设定主轴转速、工作台平移速度、陶瓷滚子转速、磁场强度等工艺参数对陶瓷滚子进行抛光加工的。工作台的移动、滚子转动速度程序以及各种参数的显示及加工阶段的显示都已在单片机中存储。只要通过按键选择这些参数就可对陶瓷滚子进行抛光加工。抛光前后的陶瓷滚子进过电子天平及粗糙度测量仪就可测定加工陶瓷滚子的材料去除率和粗糙度值。 该技术的特点是采用先进制造技术对难加工陶瓷滚子进行抛光加工。填补了国内陶瓷滚子难以抛光、以及抛光效率低的空白。使陶瓷滚子轴承的应用成为现实。本技术在国内处于领先水平。
同类课题研究水平概述
- 陶瓷轴承具有质量轻、耐高温、耐腐蚀、无磁、绝缘、刚度高、高速使用离心力小、运转温升低等优良特性，能用于高速、高温、腐蚀性介质等许多钢制轴承无法满足要求的特殊场合。近年来，陶瓷球轴承已广泛应用于各行各业，而陶瓷滚子具有更高的承载力和刚度，但由于陶瓷滚子加工难度大，特别是最重要的最后一道工序-抛光加工技术没有解决，使得陶瓷滚子轴承迟迟得不到广泛应用。查阅相关文献，轴研所采用传统的抛光方法对陶瓷滚子进行抛光，漫长的加工时间和昂贵的金刚石磨料导致了高的制造成本，不仅抛光效率低，粗糙度值也远远高于标准滚子的粗糙度值。国外虽有陶瓷滚子轴承，但技术大都保密。 本课题采用ZX7025钻铣床为主体，控制系统采用单片机控制的步进电机系统。主轴转速采用变频器控制。并采用现在的智能材料磁流变液对陶瓷滚子进行抛光加工，经抛光后的陶瓷滚子粗糙度低，满足陶瓷滚子轴承的要求。
