低噪聲球軸承內(nèi)圈溝道磨削的質(zhì)量控制

趙 虹，狄春麗

（哈爾濱軸承集團(tuán)公司 小型球軸承分廠,黑龍江 哈爾濱150036）

低噪聲球軸承內(nèi)圈溝道磨削的質(zhì)量控制

趙 虹，狄春麗

（哈爾濱軸承集團(tuán)公司 小型球軸承分廠,黑龍江 哈爾濱150036）

介紹了球類軸承溝道質(zhì)量與噪聲的關(guān)系，并采取了對(duì)磨具的選擇及對(duì)工件定位方式的調(diào)整等措施，使得軸承內(nèi)圈溝道在降低噪聲方面有了明顯改善。

內(nèi)圈溝道；噪聲；圓度偏差；波紋度；砂輪；浮動(dòng)支承

1 前言

滾動(dòng)軸承是一種非常重要的基礎(chǔ)元件，應(yīng)用范圍覆蓋了所有的機(jī)械制造業(yè)，其中以球軸承（以下簡稱：軸承）用量較大。在一些特定場(chǎng)所中，人們?cè)絹碓阶非蟀矊幍沫h(huán)境。因此，就需要制造出符合要求的低噪聲和低振動(dòng)值軸承產(chǎn)品。決定軸承低噪音性能的的關(guān)鍵因素在于軸承工作表面的加工質(zhì)量。

2 溝道質(zhì)量對(duì)軸承噪聲的影響

2.1 滾動(dòng)軸承的噪聲

軸承噪聲是由于軸承在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)生一定頻率的振動(dòng)，并由空氣傳播而產(chǎn)生的，因此，軸承噪聲也是軸承振動(dòng)的一種表現(xiàn)形式。所以，解決軸承的噪聲問題關(guān)鍵在于降低軸承的振動(dòng)。

2.2 軸承噪聲的來源

從深溝球軸承的結(jié)構(gòu)并結(jié)合測(cè)試結(jié)果來分析，其溝道對(duì)噪聲的影響見表 1。由表1可見,軸承的振動(dòng)與噪聲的成因比較復(fù)雜，有些因素可以相互作用,但通過改善溝道加工質(zhì)量則是改善軸承整體噪聲水平的關(guān)鍵步驟。

表1 球軸承溝道噪聲分類解析

3 溝道磨削工藝分析及質(zhì)量控制

以往的質(zhì)量控制，主要是以實(shí)現(xiàn)軸承的旋轉(zhuǎn)精度為主，很少將旋轉(zhuǎn)噪聲因素考慮其中。所以，為了進(jìn)一步降低軸承旋轉(zhuǎn)噪聲，需對(duì)以往的傳統(tǒng)工藝進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整，內(nèi)容如下。

3.1 傳統(tǒng)磨削工藝分析

為提高生產(chǎn)效率和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，軸承溝道磨削多數(shù)采用切入成型法，見圖 1，主要優(yōu)點(diǎn)是：機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單、易于調(diào)整和加工穩(wěn)定性好，尤其適合中、小型產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。但同時(shí)也存在一些缺點(diǎn)：

圖1 切入法磨削軸承內(nèi)圈溝道示意圖

（1）砂輪的消耗不均勻，自銳性不能充分發(fā)揮；

（2）受前工序加工誤差影響和制約；

（3）砂輪成型修整頻率高；

（4）容易形成燒傷。

針對(duì)以上問題，所以在加工過程中應(yīng)重點(diǎn)從以下幾方面進(jìn)行控制。

3.2 溝道磨削工藝的改進(jìn)及質(zhì)量控制

3.2.1 溝道線輪廓度誤差的質(zhì)量控制

3.2.1.1 誤差的成因

軸承溝道線輪廓度誤差又稱為溝道形狀誤差，見圖 2，可以通過溝曲率樣板和輪廓議進(jìn)行檢測(cè)。由于軸承套圈在經(jīng)過車加工成型、熱處理、平面磨削等工序后，溝道的形狀、位置等技術(shù)條件均發(fā)生變化，且與設(shè)計(jì)要求存在較大誤差，見表 2。傳統(tǒng)工藝僅僅是控制溝道曲率半徑的大小，而極少關(guān)注溝道母線的內(nèi)輪廓度偏差。

3.2.1.2 應(yīng)對(duì)措施

（1）砂輪的選擇

1）砂輪材料

圖2 溝道形狀誤差示意圖

表2 磨削溝道形狀誤差的成因

高碳鉻軸承鋼(GCr 15)淬火硬度在60HRC以上。粗磨時(shí)的的加工余量大、原始精度低。在加工初期會(huì)有沖擊和振動(dòng)產(chǎn)生。因此，應(yīng)選擇硬而韌性好的磨料。棕剛玉(A)砂輪硬度較高、韌性好、耐沖擊，可作為首選。白剛玉(WA) 砂輪硬度比棕剛玉高，棱角鋒利、自銳性好，磨削熱量低，但耐沖擊性較棕剛玉差，所以采用混合剛玉(A/WA) 砂輪效果會(huì)更好。

2）砂輪硬度

粗磨加工時(shí)的余量較大,磨削時(shí)間長。為使砂輪磨削表面能夠保持原有形狀，降低溝道輪廓度誤差，應(yīng)選擇略高的硬度，以L（中軟2）或M（中1）為宜。精磨則應(yīng)該選擇適中的硬度（K中軟1）。

3）砂輪的組織

粗磨時(shí)為避免燒傷和提高效率，宜選用組織疏松的砂輪；精磨適宜選用中等組織的砂輪。

4) 砂輪的粒度

砂輪的粒度粗磨時(shí)選擇60或80，精磨時(shí)選擇100或120。

（2）其它因素

1）采用高速砂輪，增加磨削時(shí)的砂輪動(dòng)力硬度；

2）為避免燒傷，冷卻液必須充分；

3）砂輪修整器運(yùn)動(dòng)要均勻，補(bǔ)償機(jī)構(gòu)要可靠；

4）注意砂輪修整頻次；

5）電磁夾盤磁極應(yīng)旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)，定位面應(yīng)光滑平整。

3.2.2 溝道圓度偏差和波紋度的質(zhì)量控制

軸承溝道磨削過程中，圓度誤差和波紋度的出現(xiàn)是常見的質(zhì)量問題，其表現(xiàn)形式見圖 3。由于對(duì)軸承在使用時(shí)的特殊要求，例如旋轉(zhuǎn)精度、靜音要求等，所以必須將溝道圓度誤差和波紋度控制在一定的范圍內(nèi)。

圓度偏差是指實(shí)際加工表面圓度（溝道的徑向剖面上的）與理想圓形的誤差，表現(xiàn)形式為類似兩焦點(diǎn)或兩焦點(diǎn)以上的橢圓，可以把一個(gè)焦點(diǎn)看成一個(gè)波次，其中波次為奇數(shù)的圓度誤差較難控制。波紋度是系統(tǒng)振動(dòng)產(chǎn)生的，所以提高工件旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和消除振動(dòng)是解決問題的關(guān)鍵。

（1）溝道采用浮動(dòng)支承自定位，即浮動(dòng)支點(diǎn)“支溝磨溝”的方法（見圖 4）。支承與工件是兩點(diǎn)接觸，大大提高了工件定位的穩(wěn)定性。當(dāng)工件的高點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)到砂輪磨削區(qū)時(shí)，工件在彈簧力的作用下，與砂輪之間的壓力增大，能夠較多地磨去工件圓度誤差的高點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)消除圓度差的目的；

Quality control of grinding inner ring raceway of low noise ball bearing

Zhao Hong, Di Chunli
( Small Ball Bearing Branch,Harbin Bearing Group Corporation,Harbin 150036,China )

The relationship between raceway quality and noise of ball bearings was introduced, and some measures were adopted, such as, adjusting the choice of grinding tool and the locating method to work-piece, so that the noise level of inner ring raceway was decreased obviously..

raceway of inner ring; noise; deviation of roundness; waviness; grinding wheel; fl oating support

TH133.33+1，TG580.61+7

B

1672-4852（2014）02-0035-02

2013-12-08.

趙 虹（1968 -），女，技師.