机械博彩app 政府补贴申报 知识产权保护 —— 深圳市机械行业协会一体化服务平台
磨削工艺对列车车轴表面粗糙度及加工应力的影响趋势

安妮
2024-07-11 02:28

以EA4T车轴的磨削加工为例,通过工艺试验,论证了砂轮特性、磨削工艺参数对车轴表面粗糙度和加工应力的影响,得出磨削工艺参数影响的主次顺序及影响规律,并分析了各种因素影响的显著程度,对生产实践具有一定的指导意义。




PART 1
序言

EA4T车轴钢作为欧标规定的高速列车车轴钢材,具有优异的物理性能,被广泛应用在高速列车及地铁列车中。国内学者除了对其材质、性能进行研究[1]外,还对其加工工艺进行了一定的研究[2]。于鑫[3]对EA4T车轴的车削、滚压工艺做了深入研究。


目前对车轴磨削工艺的研究较少。本文以表面粗糙度、表面加工应力为评价指标,通过试验,研究磨削过程中砂轮特性和磨削工艺参数对表面粗糙度、加工应力的影响。


PART 2
砂轮特性

砂轮特性主要包括磨料、粒度、硬度、组织及结合剂等。其中磨料担负着切削工作,应具备高的硬度、良好的耐热性、一定的韧性和自锐性等;粒度是磨料颗粒的大小,对磨削质量具有直接影响。本文主要针对磨料和粒度进行研究。


2.1 砂轮磨料对比


选取常用的WA(白刚玉)砂轮、SA(单晶刚玉)砂轮以及S G砂轮,在相同的磨削参数下进行磨削试验,对比磨削表面粗糙度及磨削表面加工应力,进而选取更适合EA4T车轴磨削的磨料。采用横切方式(基于效率考虑),使用恒速磨床,砂轮线速度vs=35m/s,磨削工艺参数见表1。

表1 磨料对比试验磨削参数

图片


不同磨料砂轮加工表面粗糙度对比结果如图1所示。SA砂轮磨削表面质量最好,SG砂轮次之,WA砂轮最差。


图片

图1 不同磨料砂轮加工表面粗糙度对比

表面应力测试采用XStress3000表面应力测试仪,不同磨料砂轮加工应力对比结果如图2所示。3种砂轮磨削表面2个方向的加工应力均为压应力,轴向加工应力大于周向加工应力。整体对比而言,SA砂轮效果略好,WA效果居中,SG砂轮略次。


图片

图2 不同磨料砂轮加工应力对比

2.2 砂轮粒度对比


选用S A磨料46#、60#、70#和80#粒度的4种砂轮,在相同的磨削参数下进行对比试验。磨削工艺参数见表2。


表2 粒度对比试验磨削参数

图片


不同粒度砂轮加工表面粗糙度对比结果如图3所示。通过对比可知,SA磨料70#粒度砂轮加工表面质量最好。


图片

图3 不同粒度砂轮加工表面粗糙度对比


4种粒度SA砂轮所磨削的工件表面加工应力如图4所示。应力均为压应力,各自轴向加工应力大于周向加工应力,相比较而言,70#粒度砂轮磨削工件压应力值更大,更有利于提高工件的疲劳强度。


图片

图4 不同粒度砂轮加工应力对比


PART 3
3 磨削工艺参数正交试验

研究磨削工艺参数对表面粗糙度及加工应力的影响,有利于实际生产中磨削工艺参数的优选,进而提高工件的疲劳寿命。采用70#粒度SA砂轮,设计二因素四水平正交试验共16组,其中还考虑添加了误差水平列。工艺参数见表3。


表3 正交试验工艺参数

图片


3.1 表面粗糙度正交试验结果分析


首先对16组表面粗糙度试验结果进行极差分析(见表4),依据极差大小,可以判断因素对结果影响的主次顺序,也可以绘制试验结果随水平值变化的趋势图。


表4 表面粗糙度试验结果极差分析

图片


对磨削表面粗糙度影响最大的因素为工件加工线速度,进给量次之。根据分析结果可以绘制出磨削表面粗糙度趋势图(见图5)。


图片

a)工件加工线速度对表面粗糙度的影响

图片

b)进给量对表面粗糙度的影响

图5 磨削表面粗糙度趋势


对于70#粒度SA砂轮,磨削表面粗糙度值随工件加工线速度的增大而减小,随进给量的增大而增大。极差分析可以反映各因素的影响顺序,却不能较准确地反映各因素的影响显著性,为此补充方差分析见表5。


表5 表面粗糙度试验结果方差分析

图片

注:**——非常显著。


进行F显著性校验可知,工件加工线速度vw对磨削表面粗糙度的影响非常显著,其他因素影响不显著。


3.2 表面加工应力正交试验结果分析


表面加工应力试验结果的极差分析见表6。


表6 表面加工应力试验结果极差分析

图片


通过极差分析可知,对周向加工应力影响的主次顺序:frvw、误差水平;对轴向加工应力影响的主次顺序:vwfr、误差水平。根据分析结果可以绘制出磨削表面加工应力趋势图(见图6)。


图片图片

a)工件加工线速度对表面加工应力的影响 b)进给量对表面加工应力的影响

图6 磨削表面加工应力趋势


磨削表面加工应力均为压应力,周向与轴向加工应力变化趋势一致;表面加工应力随工件加工线速度的增大先增大后减小,随进给量的增大而增大。方差分析见表7。


由分析结果可以得出,进给量fr对周向加工应力的影响非常显著,工件加工线速度vw对其的影响显著,误差影响很小。工件加工线速度vw对轴向加工应力的影响显著,在实际加工中可重点关注。


表7 表面加工应力试验结果方差分析

图片

注:*——显著;**——非常显著。


PART 4
结束语

试验研究了砂轮磨料、粒度以及磨削工艺参数对表面粗糙度及加工应力的影响,得出以下结论。


1)对于EA4T材质车轴,采用SA磨料70#粒度的砂轮磨削可以获得更好的表面质量和更大的加工应力。


2)工件加工线速度vw对磨削表面粗糙度的影响非常显著。进给量fr对周向加工应力的影响非常显著,工件加工线速度vw对其的影响显著,误差影响很小。工件加工线速度vw对轴向加工应力的影响显著。


综合以上结论,总结出工艺参数影响的主次顺序及影响规律,并分析了各种因素影响的显著程度,对于实际加工具有一定的指导意义。

专家点评


文章以EA4T车轴磨削为例,论证了砂轮特性、磨削工艺参数对表面粗糙度和加工应力的影响,在试验中选择合适的砂轮,并得出磨削工艺参数影响的主次顺序及影响规律,具有一定的实践指导作用。

文章内容严谨,条理清晰,数据充分,论证有力。亮点是磨削加工的正交试验和对比研究,用试验结果说话,量化分析各种因素的影响规律和影响的显著程度,具有很强的说服力。



参考文献:
[1] 刘庚武. EA4T材料的锻造与热处理工艺研究[J]. 锻压技术,2010(1):162-164.
[2] 贾广跃,蔡育冰,张峰,等. 空心车轴精加工工艺改进及加工自动化的研究应用[J]. 机械工程师,
2013(5):181-182.
[3] 于鑫. 高速列车车轴加工残余应力与疲劳寿命关系研究[D]. 济南:山东大学,2015.

本文发表于《博彩app》2024年第6期74~77页,作者:济南职业学院,孙国艳,费斯托气动有限公司,贾兴民,程妍,原标题:《博彩app》。


来源:金属加工

附件:
在线咨询
咨询电话:0755-83458818
服务通道
回到顶端