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外圈的滾道上滾動時，其接觸處的周期性接觸應力很大，有時可達到500Mpa。因此易于產生表面疲勞現象，滾動軸承屬于點接觸或線接觸的運動副，因此要求有良好的潤滑條件及表面質量，否則易產生過度磨損，使軸承失效。

2 磨削表面粗糙度分析

2.1 磨削過程及原理

磨削表面是由隨機分布在砂輪表面的幾何形狀不規則的磨粒，經過工件表面的滑擦、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的關系

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，與粒度有關，粒度號越大，m值越大；——砂輪寬度與軸向進給量之比值。

不難看出磨加工參數與表面粗糙度的數學關系。

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的關系

圖2 隆起線留量ξ與切削速度V c的關系

（1）以磨削7024AC外溝為例，根據（1）式，并依據7024AC外溝R選擇粒度號大的砂輪，磨粒細，m值增大，Ra減小，但磨粒不宜太細，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）。因為Vc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的關系 B a

（5）增大徑向進給量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）,但增加光磨次數則可使Ra減小（圖5）。

（6）提高砂輪修整質量，可使Ra減小。實踐證明：修整用的金剛石工具越鋒利、修整導程越小、修出磨粒的微刃越多越細、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的關系

圖5 光磨次數-R a關系

圖6 不同磨削液條件下 V a與R a的關系

4 結束語

實踐證明，粗糙度值大的表面間結合時，由于實際接觸面積小，接觸應力很大，軸承易磨損，耐磨性差，導致接觸剛度小，會直接影響軸承的工作精度及穩定性，尤其是在交變載荷作用時，表面粗糙度會引起應力集中，從而降低疲勞強度。本文通過理論與實踐相結合，科學推斷出Ra與加工個參數間關系，為提高軸承表面質量和綜合性能，提供一定理論依據。

【1】張世昌，李 旦，高 航.機械制造技術基礎.高等教育出版社，2007.

【2】成大先主編.機械設計手冊.化學工業出版社，2007.

【3】彭志源主編.最新機械工程師應用技術與機械構造設計參數及計算方法應用手冊.銀聲音像出版社,2005.