軸承套圈磨削表面粗糙度控制探討

婁志鵬，邱 麗，姚桂紅

（1. 哈爾濱市精密特種軸承廠，黑龍江 哈爾濱 150036；2. 哈爾濱哈軸精密軸承制造有限公司，黑龍江 哈爾濱150036；3. 哈爾濱軸承集團(tuán)公司 熱處理分廠，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

滾動軸承的滾動體在內(nèi)外圈的滾道上滾動時，其接觸處的周期性接觸應(yīng)力很大，有時可達(dá)到500Mpa。因此易于產(chǎn)生表面疲勞現(xiàn)象，滾動軸承屬于點(diǎn)接觸或線接觸的運(yùn)動副，因此要求有良好的潤滑條件及表面質(zhì)量，否則易產(chǎn)生過度磨損，使軸承失效。

2 磨削表面粗糙度分析

2.1 磨削過程及原理

磨削表面是由隨機(jī)分布在砂輪表面的幾何形狀不規(guī)則的磨粒，經(jīng)過工件表面的滑擦、刻劃和切削三個階段形成。在滑移階段，工件表面只有彈性變形；在刻劃階段，磨粒把工件表面刻劃出溝痕的同時，也使材料擠向兩側(cè)面而生隆起，雖有塑性變形，但，仍無切削形成；只有多次刻劃后才因疲勞斷裂或脫落而形成切削。

2.2 軸承表面粗糙度與磨加工參數(shù)的關(guān)系

磨削表面粗糙度有兩個方向，即沿磨削速度方向和垂直于磨削速度方向（磨削方向）。一般前者數(shù)值較小，可忽略不計。通常所說磨削表面粗糙度是指垂直于磨削方向的。假定磨粒切削刃在砂輪表面的分布是均勻的的且高度一致，則垂直于磨削方向的最大不平度 值可用下式表示：

式中：vc、vw——分別表示砂輪和工件的速度;

RW、Rs——分別表示砂輪和工件的半徑;m——砂輪圓周單位長度的磨粒數(shù)，與粒度有關(guān)，粒度號越大，m值越大；——砂輪寬度與軸向進(jìn)給量之比值。

不難看出磨加工參數(shù)與表面粗糙度的數(shù)學(xué)關(guān)系。

3 減小磨削表面粗糙度的措施

圖1 磨削速度V c與粗糙度R a的關(guān)系

圖2 隆起線留量ξ與切削速度V c的關(guān)系

（1）以磨削7024AC外溝為例，根據(jù)（1）式，并依據(jù)7024AC外溝R選擇粒度號大的砂輪，磨粒細(xì)，m值增大，Ra減小，但磨粒不宜太細(xì)，否則會造成砂輪堵塞，使Ra增大的同時，降低工作效率，易形成燒傷，影響成品軸承壽命。

（2）提高砂輪軸速度Vc或降低工件軸速度Vw，即Vc/Vw比值增大，可使Ra減小（圖1）。因?yàn)閂c提高，塑性變形減小，使隆起殘余量ξ減小（圖2）。

（3）使用直徑較大砂輪可使Ra減少。

（4）加大砂輪寬度B,使得參加工作的磨粒數(shù)增多，每顆磨粒的磨削量將減少，即單顆磨粒的最大切削厚度減小，并減小軸向進(jìn)給量fa，使比值減小，Ra也自然降低（圖3）。

圖3 f a 與粗糙度R的關(guān)系 B a

（5）增大徑向進(jìn)給量fr（或磨削深度），會使表面粗糙度值增大。因fr增大，可使塑性變形增大，從而使Ra增大（圖4）,但增加光磨次數(shù)則可使Ra減小（圖5）。

（6）提高砂輪修整質(zhì)量，可使Ra減小。實(shí)踐證明：修整用的金剛石工具越鋒利、修整導(dǎo)程越小、修出磨粒的微刃越多越細(xì)、刃口等高性越好，則Ra越好。

（7）砂輪硬度、磨削液性能（圖6）及澆注方法等也對粗糙度有一定的影響。

圖4 f r—R a的關(guān)系

圖5 光磨次數(shù)-R a關(guān)系

圖6 不同磨削液條件下 V a與R a的關(guān)系

4 結(jié)束語

實(shí)踐證明，粗糙度值大的表面間結(jié)合時，由于實(shí)際接觸面積小，接觸應(yīng)力很大，軸承易磨損，耐磨性差，導(dǎo)致接觸剛度小，會直接影響軸承的工作精度及穩(wěn)定性，尤其是在交變載荷作用時，表面粗糙度會引起應(yīng)力集中，從而降低疲勞強(qiáng)度。本文通過理論與實(shí)踐相結(jié)合，科學(xué)推斷出Ra與加工個參數(shù)間關(guān)系，為提高軸承表面質(zhì)量和綜合性能，提供一定理論依據(jù)。

【1】張世昌，李 旦，高 航.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社，2007.

【2】成大先主編.機(jī)械設(shè)計手冊.化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

【3】彭志源主編.最新機(jī)械工程師應(yīng)用技術(shù)與機(jī)械構(gòu)造設(shè)計參數(shù)及計算方法應(yīng)用手冊.銀聲音像出版社,2005.