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汽车曲轴材料QT700-2高速精密磨削实验研究

郭力 王艺 李东超

郭力, 王艺, 李东超. 汽车曲轴材料QT700-2高速精密磨削实验研究[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(9): 1420-1428. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190002
引用本文: 郭力, 王艺, 李东超. 汽车曲轴材料QT700-2高速精密磨削实验研究[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(9): 1420-1428. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190002
Guo Li, Wang Yi, Li Dongchao. Experimental Study on High Speed Precision Grinding of QT700-2 for Auto Crankshaft[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(9): 1420-1428. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190002
Citation: Guo Li, Wang Yi, Li Dongchao. Experimental Study on High Speed Precision Grinding of QT700-2 for Auto Crankshaft[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(9): 1420-1428. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190002

汽车曲轴材料QT700-2高速精密磨削实验研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190002
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51475157

详细信息
    作者简介:

    郭力(1964-), 教授, 博士, 研究方向为先进磨削工艺与磨削装备, guolihnu8@163.com

  • 中图分类号: TG580

Experimental Study on High Speed Precision Grinding of QT700-2 for Auto Crankshaft

  • 摘要: 使用CBN砂轮对表面淬火汽车发动机曲轴球墨铸铁QT700-2材料进行了高速精密平面磨削实验研究,实验研究了磨削参数、材料去除率和最大未变形切削厚度与磨削力及比磨削能的关系,得到了磨削力和比磨削能的经验公式;在实验基础上结合曲轴磨削加工的要求进行了QT700-2材料高速精密磨削参数的优选,为汽车曲轴高速精密磨削奠定了良好基础。
  • 图  1  超高速磨削实验台

    图  2  砂轮线速度对法向磨削力的影响(Vw=2.5 m/min)

    图  3  砂轮线速度对切向磨削力的影响(Vw=2.5 m/min)

    图  4  砂轮线速度对磨削力比的影响(Vw=2.5 m/min)

    图  5  砂轮线速度对比磨削能的影响(Vw=2.5 m/min)

    图  6  砂轮线速度对表面粗糙度的影响(ap=0.01 mm)

    图  7  工作台速度对法向磨削力的影响(ap=0.20 mm)

    图  8  工作台速度对切向磨削力的影响(ap=0.20 mm)

    图  9  工作台速度对磨削力比的影响(ap=0.20 mm)

    图  10  工作台速度对比磨削能的影响(ap=0.10 mm)

    图  11  工作台速度对表面粗糙度的影响(Vs=60 m/s)

    图  12  磨削深度对法向磨削力的影响(Vs=160 m/s)

    图  13  磨削深度对切向磨削力的影响(Vs=160 m/s)

    图  14  磨削深度对磨削力比的影响(Vs=160 m/s)

    图  15  磨削深度对比磨削能的影响(Vs=160 m/s)

    图  16  磨削深度对表面粗糙度的影响(Vw=1.0 m/min)

    图  17  去除率对法向磨削力的影响

    图  18  去除率对切向磨削力的影响

    图  19  去除率对磨削力比的影响

    图  20  去除率对比磨削能的影响

    图  21  未变形切削厚度对法向磨削力的影响

    图  22  未变形切削厚度对切向磨削力的影响

    图  23  未变形切削厚度对磨削力比的影响

    图  24  未变形切削厚度对比磨削能的影响

    图  25  砂轮线速度与法向磨削力的关系

    图  26  砂轮线速度与切向磨削力的关系

    图  27  磨削后工件表面形貌

    表  1  试件材料QT700-2性能

    牌号 化学成分/% 硬度 抗拉强度/MPa 伸长率/%
    C Si Mn
    表面淬火QT700-2 3.5~3.7 2~2.5 0.7 HRC50-58 ≥700 ≥2
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    表  2  曲轴材料QT700-2磨削实验方案工艺参数

    编号 磨削阶段 CBN砂轮型号 砂轮线速度Vs/(m·s-1) 工作台速度Vw/(m·min-1) 磨削深度ap/mm
    1 粗磨 Winter1Winter2 90/120/140/160 1.0/1.5/2.0/2.5 0.05/0.10/0.15/0.20
    2 精磨 Winter2ZKS3 60/90/110/130 1.0/1.5/2.0/2.5 0.010/0.015/0.020/0.025
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    表  3  粗磨阶段磨削深度为0.05 mm时的磨削力及比磨削能

    砂轮线速度Vs/(m·s-1) 工作台速度Vw/(m·min-1) 单位法向磨削力Fn/(N·mm-1) 单位切向磨削力Ft/(N·mm-1) 磨削力分力比 比磨削能es/(J·mm-3)
    90 1.0/1.5/2.0/2.5 13.2/14.8/16.6/20.1 2.5/2.7/3.1/3.8 5.36/5.42/5.35/5.28 26.68/19.66/16.74/16.42
    120 1.0/1.5/2.0/2.5 12.9/14.0/15.4/13.7 2.1/2.3/2.8/2.5 6.14/6.09/5.50/5.48 30.24/22.08/20.16/14.40
    140 1.0/1.5/2.0/2.5 10.9/12.5/14.0/15.5 1.8/2.0/2.2/2.4 6.06/6.25/6.36/6.46 30.24/22.40/18.48/16.13
    160 1.0/1.5/2.0/2.5 10.5/11.9/12.1/13.0 1.8/2.0/1.9/2.1 5.83/5.95/6.37/6.19 34.56/25.60/18.24/16.13
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    表  4  精磨阶段磨削深度为0.01 mm时的表面粗糙度

    砂轮线速度Vs/(m·s-1) 工作台速度Vw/(m·min-1) 表面粗糙度Ra/(μm)
    60 1.0/1.5/2.0/2.5 0.46/0.52/0.48/0.52
    90 1.0/1.5/2.0/2.5 0.54/0.50/0.51/0.51
    110 1.0/1.5/2.0/2.5 0.55/0.62/0.57/0.59
    130 1.0/1.5/2.0/2.5 0.48/0.48/0.55/0.52
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    表  5  磨削力及比磨削能经验公式回归分析

    参数 拟合优度R2 标准误差S 显著检验值F P=0.01时F0.01 显著性
    Fn 0.961 0.059 485 4.126 极显著
    Ft 0.971 0.056 674 4.126 极显著
    es 0.907 0.121 196 4.126 极显著
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  • 收稿日期:  2018-09-28
  • 刊出日期:  2019-09-05

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