砂带研磨aisi52100硬质钢的残余应力的特征和建模[外文翻译].rar

附件C：译文



砂带研磨AISI52100硬质钢的残余应力的特征和建模

摘 要：在现代汽车行业中，车削加砂带磨削的新工艺已经替代了以前广泛采用的车削加磨削的工艺，这是因为许多传动部件如齿轮、曲轴和凸轮轴需要较高的表面粗糙度以适应疲劳性能。本文提供了用立方氮化硼刀具车削淬火轴承钢AISI52100产生的部分残余应力综合特征，并经过特殊研磨技术，即砂带研磨。研究车削或者“车削+砂带研磨”产生的残余应力通过两个相辅相成的途径：一个是实验用X射线衍射每一步加工之后的表面特征，一个是用带研磨的有限元模型使实验结果容易理解。加上对砂带研磨过程中的一些敏感的因素如润滑和磨削力的研究。展示了砂带研磨加工通过增强表面残余压应力和提高表面粗糙度以显著改善表面完整性。其中砂带研磨技术的加工因素，润滑作为关键因素以获得压应力。

关键词：车削 砂带研磨 超精研磨 残余应力 有限元模型



1. 引言

用陶瓷刀具或立方氮化硼刀具车削硬度大于60HRC的硬质钢作为精密加工表面程度小于Rz1μm（Klocke et al.，2005）。使用超硬刀具精加工硬质钢零件为制造提供了很好的选择相对于传统磨削。特别是，它可以降低制造成本，减少生产时间和全面提高产品质量(Klocke etal., 2005; Sandvik Coromant, 2002)。

根据Sandvik Coromant（2002），硬切削有时称之为硬零件加工，涵盖车削和磨削，普通的半精加工和精加工操作。齿轮、轴和轴承组件通常是车削件，而磨削更好的用于模具行业。

许多以前的调查记录，用陶瓷和含量低的立方氮化硼刀具进行车削可获得的表面粗糙度为Ra0.2~0.3μm或更低的表面粗糙度。本研究的一个基本结论是车削和磨削产生不同表面与外形轮廓和表面结构形式有关。特别是承载面积曲线的有递减的形状不适宜使用在耐磨的许多零件中。

在轴承钢的情况下，有些作者还表明具有相等的表面粗糙度时，相对于氧化铝砂轮磨削表面，车削表面滚动接触疲劳寿命显著改善(Hashimoto et al., 2006; Matsumoto et al., 1999)。用Hamdi et al. (2004)、 Scott et al. (1962)的研究来结论解释这一结果：事实是车削影响深层表面的残余应力和由于挤压而引起的机械加工硬化，而磨削时挤压发生在非常薄的外层，由于磨削热的影响导致了显微结构改变。

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超精加工工艺，如砂带磨削、珩磨或抛光，都是改善车削后的表面纹理，允许的良好表面的表面粗糙度远小于Ra0.1μm和适宜的平面形状。此外，在全自动化生产系统大规模生产中改善车削时，立方氮化硼刀具磨损引起的偏差使表面粗糙度变得更加稳定和独立。