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1、纺织学报第2 4 卷第6 期 G C r l 5 锭杆锭尖立方氮化硼砂轮磨削研究 陈剑飞彭竹琴张素香张瑞杰史建茹徐战彬 ( 中原工学院，郑州，4 5 ( I ( 1 0 7 ) 摘要：提出用立方氯化硼( c B N ) 砂轮代替传统的棕刚玉砂轮进行磨削，确定了砂轮的特性，设计了c B N 砂轮金刚石滚轮修整装 置；并对c B N 砂轮馋整参数进行深 分析研究。使用情况表明锭杆锭尖的磨削精度和表m 1 质量明显提高，无烧伤现象；牛产革比 稼刚 三磨削提高2 0 倍以上。 美键词：立方氧化硼砂轮锭杆锭尖砂轮修整磨削 中固法分类号：强1 0 38 l l文献标识码：A 1 锭子和锭杆锭尖 锭子是环锭
2、细纱机的重要部件，锭子的转速随 纺纱支数而异，高速锭子速度达8 ( 】o o 20 0 0 ( ) r ，m ；n ，锭子的运动情况好坏赢接影响细纱的产量和 质量， 锭杆( 见图1 ) 是锭子的关键零什，因其高速回 转，救必须 分平直、无振动、坚韧而有弹性。锭尖 与锭底的球半径相互配合而形成两对摩擦副，故轴 承与锭底同样要求足够的硬度以及保持高的制造精 度及低的粗糙度，锭杆材料采用G c r l 5 轴承钢。 图1 细纱机锭杆 r 2 锭杆锭尖棕刚玉砂轮磨削的缺陷 锭杆属大批量生产零件，锭杆锭尖的粗糙度为 R a o 2 “m 和形状精度( r 巧一I T 6 ) 要求很高，因此最 后的加：
3、二序一般为在锭杆锭尖专用磨床上，用 1 0 0 。粒度宽4 0m m 的棕刚玉砂轮伴随锭杆夹具作 回转运动进行成型圆弧磨削加工。但是用棕刚玉砂 轮磨削时有下列缺点：1 ) 磨削时棕刚毛砂轮磨耗大， 因此批量生产时工件的尺寸分散度大，使进一步提 高锭杆锭尖外形精度变得非常困难。2 ) 砂轮用量 大，砂轮质量的波动对磨削效果影响程度大。3 ) 由 于砂轮磨损快，需经常修整，砂轮更换频繁，使得劳 动强度加大，J ：具费用高，辅助工时增加，难以提高 生产效率。4 ) 棕刚玉砂轮锋利保持性差，锭杆锭尖 尺寸小极易造成表面烧伤和产生变质层。5 ) 树脂棕 川丘在磨削过程中产生的粉坐和异昧影u 目操作工人
4、的身心健康。 3 锭杆锭尖立方氮化硼( c B N ) 磨削加工 ( ：B N 砂轮被世界权威机构誉为“过去半个世纪 提高工业生产率的最大贡献之一，导致磨削的革 命”。c R N 砂轮的应用在某些工业化国家中已进 入普及阶段，我国纺织机械加工中很少见到先进 c B N 砂轮的磨削加工。结合我国国情和工厂生产实 际，在锭杆锭尖的c B N 磨削中作了以下= 件。 3 1C B N 砂轮特性的确定 31 1 磨料的确定磨料的性质直接影响砂轮的 磨削效果，国外许多公司针对各种结合剂和加工对 象的不同，研制出很多不同牌号的c B N 磨料。从磨 料的成本低，便于推广考虑，我们选用了郑州富耐克 公司生产
5、的c B N - 8 5 0 型磨料。 31 2 结合剂的确定陶瓷结合剂( ：B N 砂轮具有 下列优点：1 ) 陶瓷结合剂砂轮带有大量气孔，这些气 孔有利于排屑，从而能减少砂轮堵塞而产牛磨削热， 降低工件表面磨削温度，避免烧伤现象产生。2 ) 结 合剂耐热性好，磨料把持力强，所以陶瓷砂轮耐磨 损，形状保持性好，有利于提高零件加上精度。3 ) 结 合剂硬而脆，容易修整。基于E 列特点，采用了陶瓷 材料为本砂轮的结合剂。 313 填料的确定砂轮的c B N 层除了c B N 磨料 和结合剂外，还应加入一定数量的填料来保证c B N 层的成型密度，提高砂轮强度，调整砂轮组织及降低 砂轮成本。填料选
6、择应考虑填料与c B N 磨削热膨 胀系数之差，填料和结合剂的亲和性，在烧结过程中 是否变质，以及填料的强度和粒度等因素。经过对 多种材料进行性能测试和不同配比的对比实验，主 要加人适量的s i c 和铜、铝粉，有效的提高了磨具强 度及加快磨削热的传递。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 纺织学报第2 4 卷第6 期 314 浓度的确定浓度是c B N 砂轮的主要特 性，综合考虑加工材料、磨料粒度、磨削方式等因素， 确定采用较高的1 ( ) 0 浓度
7、值，硬度为J K ( 软3 一中 软) 。， 3 2 c B N 砂轮形状尺寸的确定 在M 6 1 3 2 9 高精度外园磨床 上磨削锭杆锭尖，通过上作台的 纵向移动，在砂轮宽度r 可连续 完成数根锭尖的磨削f ：作，从理 论上游砂轮宽度愈大，连续加工 的锭仟数愈多，但砂轮宽度的增 加影响砂轮的制造难度，因此确 定c B N 砂轮宽度为4 0m m 。砂轮 直径同样考虑使用需要和制造难 度确定为4 ( ) or 1 1 I I l ，内孔为巾1 2 7 H 7 与机床主轴相配合，c B N 砂轮形 状尺0 。如幽2 所示。 4C B N 砂轮修整方法研究 部垮 c B N 磨料 盯 图2c B
8、 N 砂轮 c R N 砂轮在磨削过程中，由于磨削力和磨削区 域高温、粘结等作用，砂轮工作表面的磨粒会逐渐钝 化，同时，砂轮工作表面的磨粒会因小均匀磨损而失 去正确的原始几何形状；此外，由于高速磨削的磨屑 非常细小，很容易堵塞砂轮工作表面间隙，为使c B N 砂轮始终保持良好的磨削状态必须对砂轮进行修 整，修整技术是c B N 砂轮应用领域个相当重要的 研究课题。 4 1c B N 砂轮锭杆锭尖磨削修整装置设计 本修整装置采用金刚石滚轮修整法见图3 。用 电镀法将金刚石颗粒固结在铝合金基体的圆周表面 上制成金刚石滚轮1 ，金刚石滚轮安装在一对高精 度轴承支承的轴2 上，轴转动通过一对皮带轮7
9、及 同步带传动，电动机H c I 。一1 5 0 转速可达1 00 0 0 “ 血n ，整个修整装置通过工作板9 ，中间板1 0 装在 M 6 1 3 2 9 型高精度外园磨床工作台上，金刚石轮跟随 工作台纵向运动完成c B N 砂轮的修整工作。 4 2c B N 砂轮磨削修整参数研究 4 2l 修整速比0 = 佩，什为金刚石滚轮 线速度，为c B N 砂轮线速度。口对修整后( ：B N 砂轮的磨削性能有重要影响。采用较大的修整速比 修整后的c B N 砂轮磨削力较小，但工件表面粗糙 度较大，美国磨削专家s M a I K i n 等人”认为，中速 磨削的选择范围口= 0 4 O 7 ，本修整
10、装置确定 = 05 。 4 2 2 顺向和逆向修整顺向修整即滚轮和被修 围3 修整装置 整砂轮接触点速度方向相同，逆向修整接触点速度 方向相反，根据金刚石滚形原理，分析滚轮和c B N 砂轮之间的运动关系，可以得到修整后c B N 砂轮表 面的残留不平度 ： = A ( K + 1 ) 【l p ) 2 + 式中，n 为滚轮速度；v ，为C E N 砂轮速度；L 为 c B N 砂轮半径；r 。，为滚轮半径；p 为修整速比；r 为 磨粒突出高度；置= k ，“；A = r 2 ，( 8r 。) ；乒= K ，n 。 由E 式得出：表面的残留不平度 是一条双峰 曲线，顺向修整中 随增大而下降，在
11、0 o4 时，又回升直至极限值，当 l 时， 又F 降，逆向 修整中 随口增大而下降，稳定性好，砂轮修整后 表面精度高，本c B N 砂轮采用逆向修整。 4 2 3 组合比参数玑玑为金刚石滚轮和Ic B N 砂轮的接触宽度，“增大，c B N 砂轮磨粒破碎加快， 修整时间下降，但同时产生很大的修整力，影响c B H 砂轮修整质量，本装置经过实验研究采用金刚石滚 轮宽度为1 0m m 。 5 结论 本研究课题在河南省第二纺机股份有限公司完 成，经过生产实践证明磨削效果十分明显。 1 c B N 砂轮硬度高，磨粒锋利，磨削力小，磨削 温度低，使得磨削表面变质层很小，大约为00 3 5m m ， 如
12、图4 所示，这说明经c B N 砂轮磨削后表面质量得到 明显提高。 2 c B N 磨粒锋利、气孔大，克服了过去锭尖磨削 严重烧伤现象。砂轮无粘屑，锭尖精度由n B 稳定提 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 纺织学报第2 4 卷第6 期 织物三维效果图中的真实感 王跃存刘迪 ( 天津T 业大学信息学院天津，3 0 0 1 6 0 ) 摘要：对计算机绘图中船响织物真实感的各种因素进行了分析，在此基础上，编制了个应用秆! 序，使织物的二维效果模拟丝不 豆
13、J 真蛮、f 1 然。 关键词：磬 物计算机应用：= 维图J 群 真实感 中固法分类号：腭1 0 37文献标识码A 真实感图形是一种计算机图形生成技术，它首 先在“算机中构造卅所需场景的几何模型，然后根 据假定的光照条什，计算各景物表面的光亮度并显 示出来，使观察者产生身临其境、如见其物的视觉效 果，通过该技术，设计人员在产品设计阶段就可以 浏览产品的形状结构、外观效果，甚至跨越时间或空 间体验虚幻的模拟世界。 l 影响真实感的主要因素 计算机真实感图形足一种光栅I 萼j 形。光栅图形 显示器的屏幕由一系列显示单元组成，每个显示单 元称为一个像素。生成一幅真实感图形时，必须逐 个像素地计算画向
14、上相应景物表面区域的颤乜。显 然，香? 计算可见景物表面区域的颜色时，不但要考虑 光源对该区域的入射方向、光亮度以及光谱组成等， 还要考虑该表面域相对于光源和视点的朝向，景 物表面对光线的反射特性等，总之，真实感图形是 t 1 物体的描述 要获得真实感的图形首先要对场景中物体进行 描述。这种描述包括几何形状的描述和物理属性的 描述。物理属性主要涉及各种漫反身4 率、镜面反射 率以及折射率、透明度等光学特性。几何描述比较 复杂，它必须是i 维的，而H 要尽可能地精确。通常 对物体的描述采用边界表示法，即对一个三维的物 体用一组曲面来描述，这些曲面将物体分为内部和 外部，而且通常假设物体的内部是均
15、匀的。 场景中的物体千变万化、种类繁多、形态不同、性 质各异，很难用一种方法描述所有不同特征的物体， 因此出现了许多描述方法，如：多边形、二次曲面适用 于多面体、球体等简单欧氏体的描述；样条曲面适用 于机翼、齿轮等复杂曲面的精确描述；柔性曲面j l ! I J 适 用于肌肉、水滴等非固体形状的描述；分形结构、粒子 系统等可以给出山川云雾、花草树小、雨雪冰霜等自 然景物的描述。不同的描述方法随着对物体描述精 基于场景儿何和光照模型用计算机生成的图形。细程度的不同，用于描述物体的数据鼍也不同。一般 一一一一q I I 。1 1 一“I I 参考文献 ( 的棕刚币砂轮磨削( 砷c B N 砂轮厝削
16、图4 膊创后锭尖表辰盈柑组掣 高到I T 6 范围内，粗糙度南R a o4 降低至R a o 2 。 3c B N 砂轮耐磨性好，修整砂轮次数大大减 少，牛产敞率提高2 0 倍以上= 4 经c B N 砂轮磨削后，工件表面经检测产生压 应山，提高了零件疲劳强度。 l严文浩高效磨削工艺发展方向磨削技术阿北工大出舨社， J 9 9 4 2SM 缸K i nnm h a n 】( = s0 fR o t 8 qD “gdG i n ( 1 l “K 讲I e e f 1 删I 删0 ft h eA S M EJ 0 u m mf d E ”目”一n gb rl n d u s 时，1 9 7 8 (
17、 1 0 0 ) ：9 5 1 0 2 3TM 叫m y8 t 棚E e c t s o f n o t 4 qD “g o n C n n m “g W h e e h 一鲫c a 1 T “B a 曲o n ( “” S M E 舢“试dE 蝌I g h I n d u s t 竹，】9 7 8 ( 1 0 0 ) ：2 9 7 3 0 2 4 s y i 】K ，z h o uLs t u 出e s o n1 “g 圳lD m s 肿g D j dw h e e l ( 一 他p o n ) J s P E ，1 9 9 0 ( 2 ) ：1 2 4 5郭隐彪等金刚石滚轮对树脂c B N 砂轮修形特形研究重庆人 学学报，1 9 9 8 ( 3 ) ：5 0 一5 4 6 陈剑t 磨削加工学鄞州：河南科技版社，1 9 9 4 ：1 6 8 一1 8 4 7吴希让编译陶瓷磨削I t 砂轮修整的试验研究精密制造及一动 化1 9 9 8 ：2 6 3 l 8 冯宝富等c B N 砂轮的修整方法及萁应用工具技术，2 ( 】0 I ：8 1 】 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark