轴承圆柱滚子快速批量倒角工艺及微观机理的研究选编课件

江南大学硕士研究生开题报告学生：位义双指导老师：赵永武开题时间：2010年11月10日

轴承圆柱滚子快速批量倒角工艺及微观机理的研究江南大学硕士研究生开题报告学生：位义双轴承圆目录课题研究的目的和意义国内外研究情况及分析课题创新点235课题背景与来源1课题关键问题6课题研究主要内容和研究方案4研究计划安排7目录课题研究的目的和意义国内外研究情况及分析课题创新点235一.课题背景与来源光整加工是指被加工对象表面质量得到大幅度提高的同时，实现精度的稳定甚至提高加工精度等级的一种技术，是先进制造技术的一个重要组成部分。一.课题背景与来源光整加工是指被加工对象表面质量得到大幅度提课题背景与来源光整加工工艺不同，零件的表面质量也不同，致使零件的使用性能和寿命也不同，如表1所示。

从表中可知，机械光整加工的微观表面形貌为尖峰状，此时的摩擦系数大，在摩擦时容易磨损，初磨损量大，精度保持性差。而非传统及复合光整加工的微观表面形貌为波课题背景与来源光整加工工艺不同，零件的表面质量也不同，致使零课题背景与来源浪或圆弧凹坑，摩擦系数小，初磨损量小，轮廓支承长度率高，精度保持性好，耐磨、耐腐蚀、耐疲劳性能得到显著提高。

因此研究和开发先进的非传统光整加工工艺，对促进制造技术的发展具有重大的意义。多年来，纺织机械中轴承的使用寿命偏低，尤以中、小型圆柱滚子轴承更为突出。课题背景与来源浪或圆弧凹坑，摩擦系数小，初磨损量小，轮廓支承课题背景与来源课题背景与来源课题背景与来源课题背景与来源课题背景与来源基于以上，无锡宏大纺织机械专件有限公司提出：轴承圆柱滚子的倒角时间太长（一般研磨时间为60-80个小时，甚至120个小时），缩短倒圆时间（10个小时左右）。倒角不够（一般倒到0.2-0.3mm），这样会严重的影响轴承的使用寿命，要求倒到0.5mm。表面粗糙度达不到要求。课题背景与来源基于以上，无锡宏大纺织机械专件有限公司提出：课题背景与来源课题背景与来源二、课题研究的目的及意义1.通过改变传统的加工工艺可以大大的缩短研磨圆角的时间，提高生产率，增大效益，改变生产环境。用化学+机械的方法可以快速导出圆角的同时，还可以使圆角的尺寸打到给定的要求（0.5mm）。环保型的抛光液可以更好的改善表面特征。研究意义二、课题研究的目的及意义1.通过改变传统的加工工艺可以1.新型抛光液的配制（环保无污染、对滚子的倒角能达到0.5mm）。2.轴承滚子的表面特征的改善（飞边、毛刺、宏观裂纹、表面撕裂和皱折等缺陷）。3.通过实际应用考察，使配制的抛光液既满足使用要求又降低成本。4.微观组织和表面冶金学、化学特性（金相组织、微观裂纹和表层化学性能）研究目的1.新型抛光液的配制（环保无污染、对滚子的倒角能达到0.5三.国内外研究情况及分析三.国内外研究情况及分析三.国内外研究情况及分析光整加工技术要解决的核心问题是表面质量，有时也有生产率和加工精度要求，这是保证产品质量的基础和前提，也是实现从微米、亚微米加工技术向纳米级加工技术发展的重要途径，如图1。光整加工主要有采用：固结磨料或游离磨料的手工研磨和抛光。机械（传统）光整加工。非传统光整加工。复合光整加工。表面活性剂三.国内外研究情况及分析光整加工三.国内外研究情况及分析传统机械光整加工阶段手工研磨、抛光，能实现平面、回转体、自由曲面的光整加工，适用于单件小批量生产。但这种方法劳动强度高，同时受到工人的技术等级和技术熟练程度的影响，质量不稳定，效率低。

三.国内外研究情况及分析传统机械光整加工阶段2.非传统机械光整加工

1）化学抛光和电化学抛光是有选择地溶解峰点，实现表面光整，并且不受导电材料硬度的限制，生产效率高。

2）各种形式的非传统及复合光整加工避免了手工作业。传统机械光整加工中存在的缺陷，大幅度改善表面质量和提高生产效率，在实现精度稳定甚至提高精度等级的同时，正朝着加工过程的机械化、自动化、柔性化、智能化和高效率方向发展。

国内外研究情况及分析2.非传统机械光整加工国内外研究情况及分析四.课题研究主要内容和研究方案研制环保型抛光液的各组分，选定和复配各种添加剂。对各种添加剂进行单因子分析实验，用正交实验法作配方筛选出最佳组分比。配制组分，并根据相关国家标准对环保型抛光液进行性能评定。在校实验室、校工厂和无锡宏大纺织机械专件有限公司进行实验，并分析实验结果。。研究表面微观特征及成份，揭示材料去除机理。课题主要研究内容四.课题研究主要内容和研究方案研制环保型抛光液的各组分，选定课题的研究方案

本课题的开展将采用试验和理论分析相结合的研究方法，方案的具体实施计划如下：1.抛光液在不稀释的情况下与滚子同时放入6角滚筒中进行研磨（初期每隔三个小时换一次液体，换两次），每次换液体取样进行分析（测倒角、直径、粗糙度等）。2.抛光液在稀释的情况下与滚子同时放入6角滚筒中进行研磨（同样每隔三个小时换一次液体，换两次），换液体后取样分析，分析方法同上。3.抛光液与金刚砂同时放入6角滚筒中进行研磨，（初定时间为8小时），取样进行分析，分析方法同上。课题的研究方案

本课题的开展将采用试验和理论分析相结合的研究课题的研究方案

4.分析环保型化学抛光液中氧化剂、铁离子接受体、缓蚀剂、抑制剂、扩展剂等添加剂的性能和作用，通过对比添加剂的性能和它们的协同效应选定各种适合的添加剂。5.对选定的各种环保型添加剂进行单因素实验，根据实验结果进行分析，鉴别各个有关因素对实验结果的影响，然后用正交优化试验分析出各因素的主次顺序以及对试验指标的影响规律，筛选出组分比。6.滚子表面特征观察实验课题的研究方案

课题的研究方案1）用扫描电镜分别观察不同光整方法后的表面特征（形貌、成分等）揭示材料去除机理。2）用投影仪分别测出不同光整方法后的圆角课题的研究方案1）用扫描电镜分别观察不同光整方法后五、研究创新点

所研究的清洗液要达到以下特点：1.用化学抛光液+机械的方法倒出轴承圆柱滚子的圆角(0.5mm)2.改进的化学抛光液不含有毒有害物质、重金属、及N、P等富营养化元素，并且引入生物可降解的添加剂3.用此方法可大大缩短生产时间（提高6-8倍），提高生产率，提高了经济效益。五、研究创新点

所研究的清洗液要达到以下特点：六、课题关键问题

1.金属抛光液中各种成分的选取和各组分的最佳配比。2.缩短轴承圆柱滚子的倒角时间。3.轴承圆柱滚子的倒角应达到给定的要求。六、课题关键问题1.金属抛光液中各种成分的选取和各组分的七、进度安排

1、前期准备（2010.7-2010.10）：阅读关于表面光整类的理论书籍；收集关于氧化剂选取、缓蚀剂配制等国内外资料文献，并了解国内环保型抛光液的研究现状和发展。2、中期准备（2010.10-2011.2）：各种添加剂的选取；各添加剂的最佳组成比例；配置抛光液，并根据国家标准评定各性能指标。并开始准备撰写学位论文。3、中后期准备（2011.3-2011.7）：对所配制的环保型抛光液在校加工中心和校外企业实际应用考察和改进，并基本完成学位论文的撰写。4、后期准备（2011.7-2011.12）：对学位论文进行完善，准备答辩。七、进度安排

1、前期准备（2010.7-2010.10）主要参考文献：[1]周锦进.特种加工在制造技术中的地位、作用及其发展前景[A].95’先进制造技术发展战略研讨会论文集.1995（北京）[2]周锦进，方建成，徐文骥.光整加工技术的研究与发展[J].制造技术与机床，2004,3：7—11.[3]王志勇，郝建军.光整加工技术浅析[J].纺织器材，2006，10（33）:474—476.[4]邓四二，滕弘飞，周彦伟，郑学普，杨海生.高速圆柱滚子轴承弹流润滑研究现状与发展[J].轴承，2004,1：41—43.[5]王志勇，张常青，郝建军.光整加工技术及其应用[J].纺织机械，2005，3：39—41.[6]方景礼．金属材料的抛光技术[M]．北京：国防工业出版社，2005，38—39，42．[7]方景礼．不锈钢化学抛光的定量研究[J]．电镀与环保，1995，15(6)：15—17．[8]方景礼．钢铁制件的化学抛光[J]．电镀与涂饰，2005，24(8)：33—38．[9]shinizu，Kunio.Newmethodtoproducefoammetalsusingwaterbasebinder.v50,n3,p177-181,March2003.[10]杨世春，汪鸣铮，张银喜.表面质量与光整技术[M].北京:机械工业出版社,1999，12。[11]MIZUGAKI，SAKAMOTOM．DevelopmentofMetalMouldPolishingRobotsystemwithContactpressureControlusingCAD／CAMData[J]．AnnalsoftheCIRP，1990．[12]陈祖秋，方炳福.铝制品无铬酸电化学抛光技术[J].表面技术，2002，31（4）：48—50.[13]安晓刚，宋清.电化学机械光整加工技术研究[M].电加工与模具，2002(4)．

[14]王晓明，倪新元.脉冲电化学光整加工机理[M].工具技术，2001（5）.[15]方建成，金洙吉，徐文骥．磁场电化学磁粒复合光整加工实验研究[J]．中国机械工程，2001，12（9）：1033—1035．主要参考文献：[1]周锦进.特种加工在制造技术中的地位[16]屈战民．低、中碳钢材料高温化学抛光工艺[J]．材料保护，2004，37(8)：48，52．[17]文斯雄．钢铁零件化学抛光简介[J]．材料保护，2003，36(1)：63．[18]周永璋，丁毅，陈步荣．不锈钢化学抛光工艺研究[J]．材料保护，2003，36(8)：42—43．[19]周锦进，王晓明，庞桂兵.非传统光整加工技术研究[J].大连理工大学学报，2003，43（1）：57-60.[20]徐滨士，朱绍华.表面工程的理论与技术[M].北京：国防工业出版社，1999，7.[21]杨志军，于淑洪，陈小平.高速短圆柱滚子轴承滚子端面磨损问题分析[J].哈尔滨轴承，2009，6.[22]杨德绪.圆柱滚子早期疲劳原因分析及改进[J].轴承，2009，10：39—41.[23]胡锦华，温美星，刘春．模具钢无黄烟化学抛光的研究[J]．电镀与环保，2003，23(6)：27～29.[24]屈战民．一种化学抛光剂及其使用方法[P]．中国专利：1270194．2000—10—18．[25]徐爱军，高桂枝，巩育军等．Q235钢的化学抛光[J]．腐蚀与防护，2008，29(5)：275-278．．[26]吴成宝，徐金来，罗韦因.浅谈环保型不锈钢表面处理[J].电镀与涂饰，2005，24(3)：47-50．[27]郭军利，杨庆荣，黄庭刚.一种新型金属表面抛光剂[J].河南教育学院学报(自然科学版)，2006，15(4)：25—26．[28]

ELIAZN，NISSANO.Innovativeprocessesforelectropolishingofmedicaldevicesmadeofstainlesssteels[J].JournalofBiomedicalMaterialsResearchPartA，2007，83(2)：546—557．[29]

LINC-C,HUC-CLEET-C.Electropolishingof304stainlesssteel：Interactiveeffectsofglyceolcontent,bathtemperature,andcurrentdensityonsurfaceroughnessandmorphology[J].SurfaceandCoatingsTechnology，2009,204(4)：448—454．[16]屈战民．低、中碳钢材料高温化学抛光工艺[J]．材料保[30]Franckc,0reinsJM.Bathsandprocessforchemicalpolis—hingofstainlesssteelsurfaces[P].USPat:5762819，1998一06—09．[31]董延茂一，赵丹，梁润培.钢表面环保型化学抛光液的研制[J].电镀与涂饰，2009,29（4）：32—35.[30]Franckc,0reinsJM.Baths谢谢！谢谢！人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。人有了知识，就会具备各种分析能力，轴承圆柱滚子快速批量倒角工艺及微观机理的研究选编课件江南大学硕士研究生开题报告学生：位义双指导老师：赵永武开题时间：2010年11月10日

轴承圆柱滚子快速批量倒角工艺及微观机理的研究江南大学硕士研究生开题报告学生：位义双轴承圆目录课题研究的目的和意义国内外研究情况及分析课题创新点235课题背景与来源1课题关键问题6课题研究主要内容和研究方案4研究计划安排7目录课题研究的目的和意义国内外研究情况及分析课题创新点235一.课题背景与来源光整加工是指被加工对象表面质量得到大幅度提高的同时，实现精度的稳定甚至提高加工精度等级的一种技术，是先进制造技术的一个重要组成部分。一.课题背景与来源光整加工是指被加工对象表面质量得到大幅度提课题背景与来源光整加工工艺不同，零件的表面质量也不同，致使零件的使用性能和寿命也不同，如表1所示。

从表中可知，机械光整加工的微观表面形貌为尖峰状，此时的摩擦系数大，在摩擦时容易磨损，初磨损量大，精度保持性差。而非传统及复合光整加工的微观表面形貌为波课题背景与来源光整加工工艺不同，零件的表面质量也不同，致使零课题背景与来源浪或圆弧凹坑，摩擦系数小，初磨损量小，轮廓支承长度率高，精度保持性好，耐磨、耐腐蚀、耐疲劳性能得到显著提高。

因此研究和开发先进的非传统光整加工工艺，对促进制造技术的发展具有重大的意义。多年来，纺织机械中轴承的使用寿命偏低，尤以中、小型圆柱滚子轴承更为突出。课题背景与来源浪或圆弧凹坑，摩擦系数小，初磨损量小，轮廓支承课题背景与来源课题背景与来源课题背景与来源课题背景与来源课题背景与来源基于以上，无锡宏大纺织机械专件有限公司提出：轴承圆柱滚子的倒角时间太长（一般研磨时间为60-80个小时，甚至120个小时），缩短倒圆时间（10个小时左右）。倒角不够（一般倒到0.2-0.3mm），这样会严重的影响轴承的使用寿命，要求倒到0.5mm。表面粗糙度达不到要求。课题背景与来源基于以上，无锡宏大纺织机械专件有限公司提出：课题背景与来源课题背景与来源二、课题研究的目的及意义1.通过改变传统的加工工艺可以大大的缩短研磨圆角的时间，提高生产率，增大效益，改变生产环境。用化学+机械的方法可以快速导出圆角的同时，还可以使圆角的尺寸打到给定的要求（0.5mm）。环保型的抛光液可以更好的改善表面特征。研究意义二、课题研究的目的及意义1.通过改变传统的加工工艺可以1.新型抛光液的配制（环保无污染、对滚子的倒角能达到0.5mm）。2.轴承滚子的表面特征的改善（飞边、毛刺、宏观裂纹、表面撕裂和皱折等缺陷）。3.通过实际应用考察，使配制的抛光液既满足使用要求又降低成本。4.微观组织和表面冶金学、化学特性（金相组织、微观裂纹和表层化学性能）研究目的1.新型抛光液的配制（环保无污染、对滚子的倒角能达到0.5三.国内外研究情况及分析三.国内外研究情况及分析三.国内外研究情况及分析光整加工技术要解决的核心问题是表面质量，有时也有生产率和加工精度要求，这是保证产品质量的基础和前提，也是实现从微米、亚微米加工技术向纳米级加工技术发展的重要途径，如图1。光整加工主要有采用：固结磨料或游离磨料的手工研磨和抛光。机械（传统）光整加工。非传统光整加工。复合光整加工。表面活性剂三.国内外研究情况及分析光整加工三.国内外研究情况及分析传统机械光整加工阶段手工研磨、抛光，能实现平面、回转体、自由曲面的光整加工，适用于单件小批量生产。但这种方法劳动强度高，同时受到工人的技术等级和技术熟练程度的影响，质量不稳定，效率低。

三.国内外研究情况及分析传统机械光整加工阶段2.非传统机械光整加工

1）化学抛光和电化学抛光是有选择地溶解峰点，实现表面光整，并且不受导电材料硬度的限制，生产效率高。

2）各种形式的非传统及复合光整加工避免了手工作业。传统机械光整加工中存在的缺陷，大幅度改善表面质量和提高生产效率，在实现精度稳定甚至提高精度等级的同时，正朝着加工过程的机械化、自动化、柔性化、智能化和高效率方向发展。

国内外研究情况及分析2.非传统机械光整加工国内外研究情况及分析四.课题研究主要内容和研究方案研制环保型抛光液的各组分，选定和复配各种添加剂。对各种添加剂进行单因子分析实验，用正交实验法作配方筛选出最佳组分比。配制组分，并根据相关国家标准对环保型抛光液进行性能评定。在校实验室、校工厂和无锡宏大纺织机械专件有限公司进行实验，并分析实验结果。。研究表面微观特征及成份，揭示材料去除机理。课题主要研究内容四.课题研究主要内容和研究方案研制环保型抛光液的各组分，选定课题的研究方案

本课题的开展将采用试验和理论分析相结合的研究方法，方案的具体实施计划如下：1.抛光液在不稀释的情况下与滚子同时放入6角滚筒中进行研磨（初期每隔三个小时换一次液体，换两次），每次换液体取样进行分析（测倒角、直径、粗糙度等）。2.抛光液在稀释的情况下与滚子同时放入6角滚筒中进行研磨（同样每隔三个小时换一次液体，换两次），换液体后取样分析，分析方法同上。3.抛光液与金刚砂同时放入6角滚筒中进行研磨，（初定时间为8小时），取样进行分析，分析方法同上。课题的研究方案

本课题的开展将采用试验和理论分析相结合的研究课题的研究方案

4.分析环保型化学抛光液中氧化剂、铁离子接受体、缓蚀剂、抑制剂、扩展剂等添加剂的性能和作用，通过对比添加剂的性能和它们的协同效应选定各种适合的添加剂。5.对选定的各种环保型添加剂进行单因素实验，根据实验结果进行分析，鉴别各个有关因素对实验结果的影响，然后用正交优化试验分析出各因素的主次顺序以及对试验指标的影响规律，筛选出组分比。6.滚子表面特征观察实验课题的研究方案

课题的研究方案1）用扫描电镜分别观察不同光整方法后的表面特征（形貌、成分等）揭示材料去除机理。2）用投影仪分别测出不同光整方法后的圆角课题的研究方案1）用扫描电镜分别观察不同光整方法后五、研究创新点

所研究的清洗液要达到以下特点：1.用化学抛光液+机械的方法倒出轴承圆柱滚子的圆角(0.5mm)2.改进的化学抛光液不含有毒有害物质、重金属、及N、P等富营养化元素，并且引入生物可降解的添加剂3.用此方法可大大缩短生产时间（提高6-8倍），提高生产率，提高了经济效益。五、研究创新点

所研究的清洗液要达到以下特点：六、课题关键问题

1.金属抛光液中各种成分的选取和各组分的最佳配比。2.缩短轴承圆柱滚子的倒角时间。3.轴承圆柱滚子的倒角应达到给定的要求。六、课题关键问题1.金属抛光液中各种成分的选取和各组分的七、进度安排

1、前期准备（2010.7-2010.10）：阅读关于表面光整类的理论书籍；收集关于氧化剂选取、缓蚀剂配制等国内外资料文献，并了解国内环保型抛光液的研究现状和发展。2、中期准备（2010.10-2011.2）：各种添加剂的选取；各添加剂的最佳组成比例；配置抛光液，并根据国家标准评定各性能指标。并开始准备撰写学位论文。3、中后期准备（2011.3-2011.7）：对所配制的环保型抛光液在校加工中心和校外企业实际应用考察和改进，并基本完成学位论文的撰写。4、后期准备（2011.7-2011.12）：对学位论文进行完善，准备答辩。七、进度安排

1、前期准备（2010.7-2010.10）主要参考文献：[1]周锦进.特种加工在制造技术中的地位、作用及其发展前景[A].95’先进制造技术发展战略研讨会论文集.1995（北京）[2]周锦进，方建成，徐文骥.光整加工技术的研究与发展[J].制造技术与机床，2004,3：7—11.[3]王志勇，郝建军.光整加工技术浅析[J].纺织器材，2006，10（33）:474—476.[4]邓四二，滕弘飞，周彦伟，郑学普，杨海生.高速圆柱滚子轴承弹流润滑研究现状与发展[J].轴承，2004,1：41—43.[5]王志勇，张常青，郝建军.光整加工技术及其应用[J].纺织机械，2005，3：39—41.[6]方景礼．金属材料的抛光技术[M]．北京：国防工业出版社，2005，38—39，42．[7]方景礼．不锈钢化学抛光的定量研究[J]．电镀与环保，1995，15(6)：15—17．[8]方景礼．钢铁制件的化学抛光[J]．电镀与涂饰，2005，24(8)：33—38．[9]shinizu，Kunio.Newmethodtoproducefoammetalsusingwaterbasebinder.v50,n3,p177-181,March2003.[10]杨世春，汪鸣铮，张银喜.表面质量与光整技术[M].北京:机械工业出版社,1999，12。[11]MIZUGAKI，SAKAMOTOM．DevelopmentofMetalMouldPolishingRobotsystemwithContactpressureControlusingCAD／CAMData[J]．AnnalsoftheCIRP，1990．[12]陈祖秋，方炳福.铝制品无铬酸电化学抛光技术[J].表面技术，2002，31（4）：48—50.[13]安晓刚，宋清.电化学机械光整加工技术研究[M].电加工与模具，2002(4)．

[14]王晓明，倪新元.脉冲电化学光整加工机理[M].工具技术，2001（5）.[15]方建成，金洙吉，徐文骥．磁场电化学磁粒复合光整加工实验研究[J]．中国机械工程，2001，12（9）：1033—1035．主要参考文献：[1]周锦进.特种加工在制造技术中的地位[16]屈战民．低、中碳钢材料高温化学抛光工艺[J]．材料保护，2004，37(8)：48，52．[17]文斯雄．钢铁零件化学抛光简介[J]．材料保护，2003，36(1)：63．[18]周永璋，丁毅，陈步荣．不锈钢化学抛光工艺研究[J]．材料保护，2003，36(8)：42—43．[19]周锦进，王晓明，庞桂兵.非传统光整加工技术研究[J].大连理工大学学报，2003，43（1）：57-60.[20]徐滨士，朱绍华.表面工程的理论与技术[M].北京：国防工业出版社，1999，7.[21]杨志军，于淑洪，陈小平.高速短圆柱滚子轴承滚子端面磨损问题分析[J].哈尔滨轴承，2009，6.[22]杨德绪.圆柱滚子早期疲劳原因分析及改进[J].轴承，2009，10：39—41.[23]胡锦华，温美星，