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加工表面完整性（SurfaceIntegrity）就是指零件加工表面質(zhì)量，主要包括在機(jī)械加工后形成的表面粗糙度、表面殘余應(yīng)力、加工變質(zhì)層（硬化、相變、缺陷等）。而表面粗糙度是評(píng)定加工表面完整性的重要指標(biāo)之一，軸承室的表面粗糙度將直接影響到軸承的配合性、耐磨性、摩擦系數(shù)、疲勞強(qiáng)度和使用壽命。
影響電動(dòng)機(jī)可靠性的核心技術(shù)有兩個(gè)：一是絕緣性能，二是軸承運(yùn)行穩(wěn)定性。電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)軸承分別安裝在兩端端蓋的軸承室中，故軸承室的加工表面完整性直接影響著軸承的裝配質(zhì)量。隨著時(shí)代的進(jìn)步，軌道交通行業(yè)對(duì)軸承室表面粗糙度質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求，從以往的Ra=3.2μm提高到1.6μm。
因此，如何有效降低表面粗糙度值無(wú)疑是軌道交通行業(yè)中十分重要的研究課題。近兩年來(lái)，我公司聯(lián)手株洲電力機(jī)車有限公司、株洲聯(lián)誠(chéng)集團(tuán)有限公司共同開(kāi)展了“基于不同加工方法對(duì)表面質(zhì)量影響的研究”，取得了一定成果，本文將部分成果與讀者進(jìn)行分享。
1、車削加工
由于受設(shè)備條件等的限制，一些較大外形尺寸的端蓋軸承室只能用車削的方式完成最后的精加工，如交流機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)端蓋，其外形尺寸達(dá)到φ900mm左右，因此，選擇旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)為φ1600mm的數(shù)控立式車床進(jìn)行車削加工比較合適。
理論上，表面粗糙度值的計(jì)算公式為Ra=1000･f2/8･R=125･f2/R（μm），由此可以看出，進(jìn)給速率f越小，刀具半徑R越大，則Ra值就越小，從圖1也可以清楚地看出，Ra值與f和R的關(guān)系，如果取f=0.1mm/r，R=0.8mm，則Ra=1.56μm，可以滿足Ra=1.6μm的要求。
但實(shí)際加工過(guò)程中，由于受到工件材質(zhì)、機(jī)床精度、工件轉(zhuǎn)速及積屑瘤等的影響，Ra的實(shí)際值往往比理論值大。下面分別就兩種不同材質(zhì)的端蓋進(jìn)行說(shuō)明。
（1）鑄鋼材質(zhì)的端蓋車削加工。
其實(shí)，用車削方法便能達(dá)到高的表面粗糙度是最經(jīng)濟(jì)的途徑，因而，應(yīng)力求在刀具和切削參數(shù)上做文章。
我們選用了瓦爾特兩款刀尖圓弧分別為R0.4mm和R0.8mm的C形鑄鋼件刀片，分別按照表1的參數(shù)進(jìn)行各種組合排列進(jìn)行試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，得出幾個(gè)結(jié)論：①當(dāng)進(jìn)給速率小于0.15mm/n時(shí)，均能得到較理想的表面粗糙度值，Ra=1.6μm，如圖2所示。②表面粗糙度值與切削速度和切削深度的相關(guān)性不大，但切削速度越高，Ra值有降低的趨勢(shì)。③切削刃上有斷屑槽的刀片是加工鑄鋼件獲得理想的表面粗糙度值的關(guān)鍵，而適當(dāng)?shù)那邢魃疃饶苁箶嘈夹Ч?，避免切屑?duì)加工表面的二次損傷，如圖3切削模型所示，從而得到光亮的表面質(zhì)量。④帶修光刃的車刀片將進(jìn)一步降低表面粗糙度值。
另外，我們還用一把刀片為圓形的瓦爾特進(jìn)口外圓車刀進(jìn)行了試驗(yàn)，刀片直徑為6mm，當(dāng)以同樣的參數(shù)車削后，軸承室表面得到了非常好的效果，測(cè)量其Ra值在0.6μm以下。
?。?）鑄鐵材質(zhì)的端蓋車削加工。圖4所示是某型機(jī)車電動(dòng)機(jī)的鑄鐵材質(zhì)端蓋，軸承室直徑只有190mm，車削時(shí)的線速度相對(duì)較低，難以將表面車得光亮。我們選用了一把刀尖圓弧為R0.8mm的C形鑄鐵件刀片進(jìn)行類似試驗(yàn)，為使試驗(yàn)次數(shù)減少，采用正交試驗(yàn)法進(jìn)行研究，將因素?cái)?shù)設(shè)定為3，水平數(shù)設(shè)定為3，查表采用L9（34），數(shù)據(jù)及分析結(jié)果如表2所示。
2、磨削加工
一些小端蓋不受設(shè)備大小的影響，可以采取磨削加工方法來(lái)提升軸承室的表面質(zhì)量，如某型動(dòng)車組電動(dòng)機(jī)端蓋，其表面質(zhì)量和形位尺寸公差等要求更高，采取磨削加工是很理想的工藝方法。為了選取最合適的磨削參數(shù)，我們對(duì)4個(gè)影響參數(shù)進(jìn)行了交互組合試驗(yàn)，得出結(jié)論為Ra值均在0.6μm以內(nèi)，其中砂輪粒度對(duì)表面粗糙度值Ra的影響最大，磨削深度、砂輪轉(zhuǎn)速次之，工件轉(zhuǎn)速影響最小，具體影響規(guī)律如圖8所示。
（1）滾壓加工。
（2）毫克能加工。
3.結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)幾種加工工藝方法的應(yīng)用研究，在對(duì)各種工藝方法的工藝參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)和優(yōu)化后，針對(duì)牽引電動(dòng)機(jī)軸承室的加工表面質(zhì)量的設(shè)計(jì)新要求，可以經(jīng)濟(jì)性地選取合適的加工工藝來(lái)達(dá)成。
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