陶瓷CBN砂輪高速回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、陶瓷CBN（Cubic Boron Nitride立方氮化硼）砂輪是超硬材料及制品行業(yè)最具代表性產(chǎn)品，是磨削加工領(lǐng)域中的一種高性能磨具，具有高速、高效、高精度、低污染等優(yōu)點(diǎn)。陶瓷CBN砂輪的主要性能檢測(cè)是回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)，因?yàn)樯拜喸谧鳂I(yè)過(guò)程中一旦破碎其后果是不可想象的。高速回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)應(yīng)用于回轉(zhuǎn)類砂輪的回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)，從而檢驗(yàn)砂輪在規(guī)定試驗(yàn)條件下的回轉(zhuǎn)強(qiáng)度。目前我國(guó)的超硬材料磨具高速回轉(zhuǎn)試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備還處于相對(duì)滯后的狀態(tài)，主要原因是主軸系統(tǒng)方面有

2、效負(fù)載能力低、轉(zhuǎn)速上不去，控制系統(tǒng)方面現(xiàn)有的砂輪破碎識(shí)別方法不能滿足超硬類砂輪破碎信號(hào)識(shí)別。本課題在深度分析陶瓷CBN砂輪回轉(zhuǎn)試驗(yàn)基本原理和功能要求的基礎(chǔ)上，從機(jī)械主軸系統(tǒng)自主設(shè)計(jì)、砂輪破碎信號(hào)檢測(cè)入手，對(duì)陶瓷CBN砂輪高速回轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　基于自主設(shè)計(jì)的主軸系統(tǒng)，本文對(duì)主軸軸承選用、安裝、軸承剛度進(jìn)行了深入研究。應(yīng)用赫茲理論計(jì)算出預(yù)緊力，采用MATLAB編程軟件驗(yàn)證了增大預(yù)緊力不僅可以提高軸承的剛度，還能提高主

3、軸的靜態(tài)剛度和臨界轉(zhuǎn)速；得出主軸轉(zhuǎn)速提高會(huì)使軸承徑向剛度減小、軸向剛度增大，預(yù)緊力和軸承剛度存在一個(gè)平衡點(diǎn)的結(jié)論。采用有限元分析理論，以ANSYS軟件為基礎(chǔ)，建立了主軸模型，分別對(duì)主軸靜、動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了研究，分析了主軸剛度和應(yīng)力特點(diǎn)，確定了主軸固有頻率、主要振型和共振頻率，得到了主軸最小動(dòng)剛度頻率、主軸諧響應(yīng)固有變形量和固有頻率特征值，驗(yàn)證了主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。
　　為了提高砂輪破碎信號(hào)識(shí)別的精準(zhǔn)性，本文對(duì)陶瓷CBN砂輪的破

4、碎特征、振動(dòng)機(jī)理、信號(hào)特點(diǎn)進(jìn)行了深入研究，結(jié)合聲發(fā)射信號(hào)原理、特點(diǎn)、處理方法，以普通砂輪聲發(fā)射特征為基礎(chǔ)，得到了砂輪破碎具有非高斯信號(hào)特征。依據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)在自主設(shè)計(jì)主軸系統(tǒng)上進(jìn)行陶瓷CBN砂輪回轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，采用AE信號(hào)時(shí)域分析方法，研究了砂輪破碎后與破碎前相比聲發(fā)射信號(hào)的電壓幅值圖、能量圖、波形圖，結(jié)果表明AE信號(hào)特征均發(fā)生明顯變化，得到了AE信號(hào)波形由平穩(wěn)連續(xù)信號(hào)變成突發(fā)式連續(xù)信號(hào)的結(jié)論。運(yùn)用FFT運(yùn)算法則、小波變換，驗(yàn)證了AE