【摘 要】
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超精密切削、精密和超精密磨削在机械加工领域占据着无可替代的重要地位,表面完整性对于表征加工过程中被加工零件的表层特性有着重要的意义。本文基于精密和超精密加工的相关理论,研究了砂轮线速度vs、工件线速度vw、砂轮径向进给速度vfr、CBN砂轮粒度等高速外圆磨削工艺参数对18CrNiMo7-6渗碳钢表面完整性的影响,从组织相变的角度揭示了磨削表层硬度、残余应力的形成机理;同时研究了漏斗形旋转弯曲疲劳试
【基金项目】
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国家自然科学基金重点项目（NO.U1804254）:高端装备关键零部件的极限寿命制造基础理论与方法；
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超精密切削、精密和超精密磨削在机械加工领域占据着无可替代的重要地位,表面完整性对于表征加工过程中被加工零件的表层特性有着重要的意义。本文基于精密和超精密加工的相关理论,研究了砂轮线速度vs、工件线速度vw、砂轮径向进给速度vfr、CBN砂轮粒度等高速外圆磨削工艺参数对18CrNiMo7-6渗碳钢表面完整性的影响,从组织相变的角度揭示了磨削表层硬度、残余应力的形成机理;同时研究了漏斗形旋转弯曲疲劳试样的机加工工艺,检测了试样的加工表面质量,开展疲劳试验并进行断口分析,探究了18CrNiMo7-6淬硬钢漏斗形试样“以车代磨”的工艺可能性。研究结果如下:（1）高速外圆磨削18CrNiMo7-6渗碳钢:随vs的增大,工件的表面硬度先增大后稳定;vw对表面硬度的影响不具单调性;vfr对工件表层硬度的影响最大,加工硬化层深最大达到110～160μm;W20粒度的CBN砂轮磨削为工件表面引入的硬度最大,120/140#次之,230/270#最小。18CrNiMo7-6渗碳钢的表层组织为高碳马氏体+粒状碳化物+残余奥氏体,过渡区组织为低碳马氏体+残余奥氏体,心部组织为珠光体+铁素体;工艺参数选择不当会引发组织相变,当vfr为0.6mm/min时,砂轮径向进给增大,磨削高温使表层高碳马氏体转化为回火索氏体,相的体积缩小,产生了残余拉应力,硬度急剧下降。优选工艺参数:120/140#陶瓷CBN砂轮,vs为90～105 m/s,vw为6.60 m/min,vfr为0.4 mm/min。（2）18CrNiMo7-6淬硬钢漏斗形试样的机加工工艺:在研究制定的工艺条件下,CAK4085硬态车削、MKE1620A磨削及WS11磨削加工的疲劳试样均符合疲劳试验的要求。其中,硬态车削工艺可以引入较大的残余压应力,较低的表面粗糙度,较长的疲劳寿命,以及较好的加工精度;试样断口分为裂纹源区、裂纹扩展区和瞬断区,扩展区属于脆性断裂,瞬断区属于韧性断裂。18CrNiMo7-6淬硬钢漏斗形试样采用“以车代磨”加工工艺,对于提高加工效率,降低加工成本,实现绿色制造等方面具有重要的意义。
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