高速鐵路軸承磨削規(guī)范的制定

郭 萍 ,陳忠春 , 張本黨

（1.中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司 研發(fā)中心 ，黑龍江 哈爾濱 150036;2.哈爾濱軸承集團(tuán)公司 南直軸承分廠，黑龍江哈爾濱 150036;3哈爾濱軸承集團(tuán)公司 精密軸承分公司，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

高速鐵路軸承為高速列車的核心部件之一，其質(zhì)量關(guān)系到列車安全行駛，在磨加工中必須合理選擇磨削參數(shù)，包括磨料種類、砂輪轉(zhuǎn)速、工件轉(zhuǎn)速、工件進(jìn)給量、光磨時(shí)間等指標(biāo)。磨削參數(shù)的選擇是否合理，直接關(guān)系著工件的表面質(zhì)量、加工精度和生產(chǎn)效率。一般來說，加大磨削用量，能達(dá)到提高生產(chǎn)率的目的，但各用量對工件表面的粗糙度、燒傷和加工精度的影響不盡相同，在保證加工精度的前提下，盡量提高生產(chǎn)率。高速鐵路軸承采用的三種材料分別是高級優(yōu)質(zhì)滲碳鋼、1號滲碳鋼和2號滲碳鋼。針對該軸承采用的不同材料及其結(jié)構(gòu)（見圖 1、圖 2）、各磨削工序使用的加工設(shè)備和各工序的加工條件，合理制定了高速鐵路軸承的磨削規(guī)范。

圖1 外圈

圖2 內(nèi)圈

2 高速鐵路軸承主要磨削參數(shù)選擇的基本原則

2.1 磨具選擇的基本原則

2.1.1 磨料選擇的基本原則

砂輪中磨粒的材料稱為磨料，磨料是砂輪主要組成部分，它直接擔(dān)負(fù)著切削作用，在磨削過程中，要經(jīng)受劇烈的擠壓、摩擦以及高溫的作用，所以磨料必須具備很高的硬度，耐熱性和相當(dāng)?shù)捻g性，以承受切削力，同時(shí)還要求磨料的本身具有鋒利的切削刃口，針對高速鐵路軸承所采用的三種材料的特性和不同的磨削工序，選擇了磨料種類，既磨外、內(nèi)圈平面選用磨料棕剛玉A和白剛玉WA，磨外滾道選用磨料棕剛玉A和白剛玉WA，磨內(nèi)滾道選用磨料棕剛玉A等。

2.1.2 硬度選擇的基本原則

合理地選擇磨具的硬度，是獲得良好磨削效果的關(guān)鍵。選擇磨具硬度的最基本原則是保證磨具在磨削過程中有適當(dāng)?shù)淖凿J性，避免磨具過大的磨損，保證磨削時(shí)不產(chǎn)生過高的磨削溫度，保證其正常的磨削狀態(tài)，滿足加工的需要，針對高速鐵路軸承所采用的三種材料的特性和不同的磨削工序選擇了硬度，即磨外、內(nèi)圈平面選用硬度為中軟1 K和中軟2 L，外、內(nèi)滾道選用硬度為中軟1 K。

2.1.3 結(jié)合劑選擇的基本原則

磨具中結(jié)合劑的性能，影響它與磨粒的反應(yīng)能力以及它的強(qiáng)度。結(jié)合劑與磨粒之間的反應(yīng)能力好，結(jié)合劑與磨粒的結(jié)合力就強(qiáng)，磨粒就不容易碎裂或脫落。結(jié)合劑的強(qiáng)度高，磨粒不僅能承受較高的磨削力，而且還可使砂輪較具有高的回轉(zhuǎn)強(qiáng)度而不容易破裂。陶瓷結(jié)合劑（V）在磨料、粒度、硬度相同，并在同樣條件下加工同樣工件時(shí)，其磨損比其他結(jié)合劑要小，因而它的使用壽命較長。樹脂結(jié)合劑（B）具有一定的彈性和足夠的強(qiáng)度，并且有拋光性能，粗、精、細(xì)磨均可采用。

由此高速鐵路軸承針對不同工序選擇陶瓷結(jié)合（V）劑及樹脂結(jié)合劑(B)。

2.1.4 砂輪粒度選擇的基本原則

工件表面質(zhì)量和精度要求高時(shí)，應(yīng)選擇粒度較細(xì)的砂輪。反之，粗磨余量大，對表面質(zhì)量要求不高，而磨削效率要求高時(shí)，應(yīng)選用粒度較粗的砂輪。因此高鐵軸承粗、精磨平面時(shí)選擇砂輪粒度為60＃，精整平面選擇砂輪粒度為80＃等.

2.2 砂輪線速度選擇的基本原則

砂輪的線速度不僅取決于砂輪的形狀尺寸、磨料及結(jié)合劑種類，而且還取決于不同工件的材質(zhì)及硬度。砂輪的電機(jī)速度是固定的，砂輪的直徑越大線速度越大，改變主軸轉(zhuǎn)速就可以改變砂輪的線速度。

砂輪線速度一般可用下式表示：

式中：D砂-砂輪直徑，單位mm；n砂-砂輪轉(zhuǎn)速，單位r/min。

針對高鐵軸承所采用的材料及不同的磨削工序，選取不同砂輪轉(zhuǎn)速，內(nèi)圏、外圈粗磨，精磨平面選用砂輪轉(zhuǎn)速為1 000r/min,內(nèi)圈精整平面選用砂輪轉(zhuǎn)速為1 460r/min，外圈滾道選用砂輪轉(zhuǎn)速為5 968r/min，內(nèi)圈滾道選用砂輪轉(zhuǎn)速為1 106r/min

2.3 工件線速度選擇的基本原則

工件線速度一般可用下式表示：

式中：DW-工件直徑，單位mm;n工-工件轉(zhuǎn)速，單位r/min。

由此得出高速鐵路軸承內(nèi)圈、外圈粗磨平面，精磨平面工件轉(zhuǎn)速為20r/min，精整平面工件轉(zhuǎn)速為120r/min，外圈滾道工件轉(zhuǎn)速120r/min。

在磨內(nèi)圈滾道時(shí)由于工件材料不同，選則相同的工件轉(zhuǎn)速磨削時(shí)易產(chǎn)生燒傷、裂紋，為此內(nèi)圈滾道材料為高級優(yōu)質(zhì)滲碳鋼時(shí)，選擇工件轉(zhuǎn)速為120r/min；內(nèi)圈滾道材料為1號滲碳鋼和2號滲碳鋼選擇工件轉(zhuǎn)速160r/min。

2.4 切削用量選擇的基本原則

合理選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)成本。因此，在工藝系統(tǒng)剛度允許的情況下，選取較大的進(jìn)給量，外圈滾道粗進(jìn)給為0.4μm。精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率，經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)成本，一般應(yīng)選取較小的進(jìn)給量,外圈滾道精進(jìn)給為0.2μm

上述是高速鐵路軸承主要磨削參數(shù)選擇的基本原則，由此制定了表 1、表 2、表 3磨削參數(shù)技術(shù)指標(biāo)。

表1 高速鐵路軸承外、內(nèi)圈平面磨削參數(shù)

3 結(jié)束語

表2 高速鐵路軸承外圈滾道主要磨削參數(shù)

表3 高速鐵路軸承內(nèi)圈滾道主要磨削參數(shù)

高速鐵路軸承磨削規(guī)范的制定,為研制高鐵軸承提供了理論依據(jù)，為生產(chǎn)提供了技術(shù)保證。