核主泵密封環(huán)復雜形面精密磨削原理與方法研究.pdf

1、核主泵是核電站中驅動高溫、高壓和有放射性的冷卻劑在堆芯和蒸汽發(fā)生器之間循環(huán)的核心設備，而密封環(huán)是保證核主泵安全、穩(wěn)定、可靠運行的重要零件。核主泵密封環(huán)通常由具有良好機械強度、耐磨損、耐高溫和耐化學腐蝕等優(yōu)異性能的氮化硅、氧化鋁、碳化硅和碳化鎢等高硬度材料制造，要求達到亞微米級的面形精度和納米級的表面粗糙度，加工難度極大，其核心制造技術只被國外少數幾家公司掌握和壟斷，因此研究新型的、有實用價值的密封環(huán)超精密加工原理和方法對核主泵的國產化具

2、有重要意義。
　　本文針對核主泵高硬度材料密封環(huán)高精度復雜形面的加工難題，提出了采用杯形砂輪以線接觸方式磨削成形的原理和方法，并利用現有超精密磨床磨削密封環(huán)圓錐面對提出的原理和方法進行了實驗驗證。具體研究進展包括四個方面:
　　(1)提出了采用杯形砂輪以線接觸方式磨削密封環(huán)曲面的新方法，建立了杯形砂輪線接觸式磨削環(huán)形曲面的數學模型并研究了其成形原理;通過求解定義域和定義特征點將砂輪圓周旋轉投影曲線分為7類，可據此求解生成曲面

3、原理性面形誤差，以決定杯形砂輪相對工件空間位置參數的取值，為超精密機床的結構設計提供理論依據。
　　(2)建立了基于四軸聯(lián)動機床以杯形砂輪線接觸式磨削密封環(huán)斜波紋面的數學模型，研究了機床結構參數和運動參數對磨削斜波紋面原理性面形誤差的影響規(guī)律，提出了6種運動控制策略，并確定了原理性面形誤差可控制在10nm以內的運動控制策略。
　　(3)對碳化鎢硬質合金、無壓燒結碳化硅和反應燒結碳化硅高硬度材料圓片進行了杯形金剛石砂輪線接觸式

4、磨削實驗，通過觀察磨削表面微觀形貌以及測量磨削表面租糙度和劃痕深度，研究了超精密磨削高硬度材料的表面質量，發(fā)現選用粒度比2000＃更細的金剛石砂輪時，可以獲得表面粗糙度Ra小于5nm的超光滑表面。
　　(4)利用現有的立軸超精密磨床，建立了杯形砂輪線接觸磨削密封環(huán)圓錐面的數學模型，分析了磨削表面錐度誤差和徑向輪廓誤差與砂輪主軸傾角（俯仰角和側偏角）的關系，提出利用平面平晶和激光位移傳感器高精度調整砂輪主軸傾角的方法，進行了磨削圓錐