陶瓷CBN砂輪高速回轉(zhuǎn)試驗機(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。陶瓷CBN砂輪的主要性能檢測是回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗，因為砂輪在作業(yè)過程中一旦破碎其后果是不可想象的。高速回轉(zhuǎn)試驗機(jī)應(yīng)用于回轉(zhuǎn)類砂輪的回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗，從而檢驗砂輪在規(guī)定試驗條件下的回轉(zhuǎn)強(qiáng)度。目前我國的超硬材料磨具高速回轉(zhuǎn)試驗檢測設(shè)備還處于相對滯后的狀態(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)有的砂輪破碎識別方法不能滿足超硬類砂輪破碎信號識別。本課題在深度分析陶瓷CBN砂輪回轉(zhuǎn)試驗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、砂輪破碎信號檢測入手，對陶瓷CBN砂輪高速回轉(zhuǎn)試驗機(jī)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　基于自主設(shè)計的主軸系統(tǒng)，本文對主軸軸承選用、安裝、軸承剛度進(jìn)行了深入研究。應(yīng)用赫茲理論計算出預(yù)緊力，采用MATLAB編程軟件驗證了增大預(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平衡點的結(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，分別對主軸靜、動態(tài)特性進(jìn)行了研究，分析了主軸剛度和應(yīng)力特點，確定了主軸固有頻率、主要振型和共振頻率，得到了主軸最小動剛度頻率、主軸諧響應(yīng)固有變形量和固有頻率特征值，驗證了主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。
　　為了提高砂輪破碎信號識別的精準(zhǔn)性，本文對陶瓷CBN砂輪的破

4、碎特征、振動機(jī)理、信號特點進(jìn)行了深入研究，結(jié)合聲發(fā)射信號原理、特點、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特征。依據(jù)設(shè)計的實驗方案，通過在自主設(shè)計主軸系統(tǒng)上進(jìn)行陶瓷CBN砂輪回轉(zhuǎn)實驗，采用AE信號時域分析方法，研究了砂輪破碎后與破碎前相比聲發(fā)射信號的電壓幅值圖、能量圖、波形圖，結(jié)果表明AE信號特征均發(fā)生明顯變化，得到了AE信號波形由平穩(wěn)連續(xù)信號變成突發(fā)式連續(xù)信號的結(jié)論。運用FFT運算法則、小波變換，驗證了AE