低噪声球轴承内圈沟道磨削的质量控制.pdf

第 35 卷第 2 期 2 0 l 4 年 6月 哈 尔 滨 轴 承 JO U R N A L O F H A R B IN B E A R IN G V 0 l 3 5 N o 2 Jun 2 0 1 4 低噪声球轴承 内圈沟道磨 削的质量控制 赵虹 狄春 丽 哈尔滨轴承集团公司 小型球轴承分厂 黑龙江 哈尔滨150036 摘要 介绍了球类轴承沟道质量与噪声的关系 并采取 了对磨具的选择及对工件定位方式的调整等措施 使得轴承 内圈沟道在降低噪声方面有了明显改善 关键词 内圈沟道 噪声 圆度偏差 波纹度 砂轮 浮动支承 中图分类号 TH 133 33 1 TG580 61 7 文献标识码 B 文章编码 1672 4852 2014 02 0035 02 Q ual i ty control of gri ndi ng i nner ri ng racew ay of l ow noi se bal l beari ng Z h ao H on g D i C hun l i Sm al l B al l B eari ng B ranch H arbi n B eari ng G roup C orporati on H arbi n 1 50036 Chi na A b str act T h e rel ati o n sh i p b etw een racew ay q u al i ty an d n o i se o f b al l b eari n g s w as i ntro d uc ed an d so m e m e asu re s w ere adopted such as adjusti ng the choi ce of gri ndi ng tool and the l ocati ng m ethod to w ork pi ece SO that the noi se l evel of i nner ri ng racew ay w as d ecreased o bv i o u sl y K ey w o rd s racew ay o f i nn er ri ng n o i se dev i ati o n of roun dn ess w avi ne ss g ri n d i n g w heel floati n g sup p ort 1前言 滚动轴 承是一种 非常 重要 的基 础元件 应 用范围覆盖了所有的机械制造业 其中以球轴承 以下简称 轴承 用量较大 在一些特定场所 中 人们越来越追求安宁的环境 因此 就需要 制造 出符合要求 的低噪声和低振动值轴承产品 决定轴承低噪音性能的的关键 因素在 于轴承工作 表面的加工质量 2沟道质量对轴承噪声的影响 2 1 滚动轴承的噪声 轴承噪声是 由于轴承在转动时发生一定频率 的振动 并 由空气传播而产生 的 因此 轴承噪 声也是轴承振动的一种表现形式 所以 解决轴 承的噪声问题关键在于降低轴承的振动 2 2 轴承噪声的来源 从 深沟球 轴承 的结构并结 合测试 结果来 分 析 其沟道对 噪声 的影响见表 1 由表1可见 轴 承的振动与噪声的成因比较复杂 有些因素可以 收稿 日期 2013 12 08 作者简介 赵 虹 1968 一 女 技师 相互作用 但通过改善 沟道加工质量则 是改善轴 承整体噪声水平的关键步骤 表 1 球轴承沟道噪声分类解析 接 触 噪 声 鎏 表 面 弹 性 接 触 时 引酱 釜 妻 不 声 1 沟道及钢球表面 因圆度误 差 引起的噪声 与转 速有关 几 何 精 度 噪 声 牙 釉 捆 沟 道 擘 厚 差 嘉 禁 磊 譬 3 沟道与端面平行度误差 引 源 可改善 起 的噪声 表 面 质 量 噪 声窘 渡 袭 嚣 喜 粗 糙 度裴 霎 现 可 损 伤 噪 声 磕 碰 伤 或 残 留 缺 陷 墓 銎 可 3沟道磨 削工艺分析及质量控制 以往 的质量控制 主要是以实现轴承的旋 转精度为主 很少将旋转噪声因素考虑其中 所 以 为 了进一步降低轴承旋转噪声 需对以往 的 传统工艺进行改进和调整 内容如下 3 1 传统磨削工艺分析 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 哈 尔 滨 轴 承 第 35 卷 为提高生产效率和实现 自动化生产 轴承沟 道磨削多数采用切入成型法 见 图 1 主要优点 是 机床结构简单 易于调整和加工稳定性好 尤其适合中 小型产品的大批量生产 但同时也 存在一些缺点 进给方向 1 砂轮 2 轴承 内圈 3 工件支点 图 1 切人法磨削轴承内圈沟道示意图 1 砂轮的消耗不均匀 自锐性不能充分 发挥 2 受前工序加工误差影响和制约 3 砂轮成型修整频率高 4 容易形成烧伤 针对 以上问题 所 以在加工过程中应重点从 以下几方面进行控制 3 2 沟道磨削工艺的改进及质量控制 3 2 1沟道线轮廓度误差的质量控制 3 2 1 1 误差的成因 轴 承沟道线轮廓 度误差又称 为沟道形状误 差 见图 2 可以通过沟曲率样板和轮廓议进行 检测 由于轴承套 圈在经 过车加工成型 热处 理 平面磨削等工序后 沟道的形状 位置等技 术条件均 发生变化 且与设计要 求存在较大误 差 见表 2 传统工艺仅仅是控制沟道曲率半径 的大小 而极少关注沟道母线 的内轮廓度偏差 3 2 1 2应对措施 1 砂轮的选择 1 砂轮材料 A 公差带宽度 图 2沟道形状误差示意 图 表 2 磨削沟道形状误差的成因 误差成因 对于加工过程的影响 车 刀 形 状 误 差 及 热 处 理 变 形蓍 釜 吾 焉 尧 簇 车 加 工 残 留 的 刀 痕 及 毛 刺 蓑 譬 矗 篙 要 矍 蔟 导 妻 嘉 篓 误 差 及 平 面 磨 削 的 豁 矗 墓 盖 震 茎 霉 沟 不 对 称 性 譬 荏 旧 里 高碳铬轴承钢 G Cr 15 淬火硬度在60H R C 以 上 粗磨时的的加工余量大 原始精度低 在加 工初期会有冲击和振动产生 因此 应选择硬而 韧性好 的磨料 棕刚玉fA 砂轮硬度较高 韧性 好 耐冲击 可作为首选 白刚玉 W A 砂轮硬 度 比棕刚玉高 棱角锋利 自锐性好 磨削热量 低 但耐冲击性较棕刚玉差 所以采用混合 刚玉 A W A 砂轮效果会更好 2 砂轮硬度 粗磨加工时的余量较大 磨削时间长 为使 砂轮磨削表面能够保持原有形状 降低沟道轮廓 度误差 应选择略高 的硬度 以L 中软2 或M 中1 为宜 精磨则应该选择适 中的硬度 K 中 软1 3 砂轮的组织 粗磨时为避免烧伤和提高效率 宜选用组织 疏松的砂轮 精磨适宜选用中等组织的砂轮 4 砂轮的粒度 砂轮的粒度粗磨时选择6O或80 精磨时选择 100或 120 2 其它因素 1 采用高速砂轮 增加磨削时的砂轮动力 硬度 2 为避免烧伤 冷却液必须充分 3 砂轮修整器运 动要均匀 补偿机构要可 靠 4 注意砂轮修整频次 5 电磁夹盘磁极应旋转平稳 定位面应光 滑平整 3 2 2沟道圆度偏差和波纹度的质量控制 轴承沟道磨 削过程 中 圆度误差和波纹度的 出现是常见的质量问题 其表现形式见图 3 由 于对轴承在使用时 的特殊要求 例如旋转精度 静音要求等 所以必须将沟道圆度误差和波纹度 控制在一定的范围内 圆度偏差是指实际加工表面圆度 沟道 的径 向剖面上的 与理想圆形的误差 表现形式为类 似两焦点或两焦点以上的椭圆 可以把一个焦点 看成一个波次 其 中波次为奇数的圆度误差较难 控制 波纹度是系统振动产生的 所以提高工件 下转第39 页 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 第 2 期 刘国丽 等 轴承套圈热处理锥度变形的分析及控制 要求较高 可以依据套圈锥度变形产生原理改变 小 网带的线速度 但是要保证提升机的线速度大 于等于小网带的线速度 从而避免套圈堆积干扰 锥度变形的控制 参考文献 1 张克俭 冷却介 质与淬火变形 JJ 机 械工 人 2007 2 张克俭 蒸气膜内气体的流动规律 J1 热处理技术与装备 2008 29 4 5 9 3 张克俭 油淬工件淬火畸变特点的成因 JJ 热处理技术与装备 20 l O 4 张克 俭 淬火介 质的冷却 特性曲线究竟 说明 了什 么 热 处理 技术与装备 2007 28 2 25 28 5 张克俭 王水 郝学志 液体介质中淬火冷却的四阶段理论 JJ 热 处理技术与装备 2006 27 6 14 25 6 张克俭 王水 郝学志 淬火冷却中工件的正放与斜放 JJ 热 处理技术 与装 备 2009 30 1 25 30 43 7 李广志 圆锥套圈热处理的锥度形变分析 J 轴承 1993 12 16 1 9 编辑 钟 媛 上接第36 页 a b a 沟道 圆度误差b 沟道波纹度 图 3沟道圆度和波纹度示意图 旋转稳定性和消除振动是解决问题的关键 1 沟道采用浮动支承 自定位 即浮动支 点 支沟磨沟 的方法 见 图 4 支承与工件 是两点接触 大大提高了工件定位 的稳定性 当 工件的高点转动到砂轮磨削区时 工件在弹簧力 的作用下 与砂轮之间的压力增大 能够较多地 磨去工件圆度误差的高点 从而实现消除圆度差 的 目的 1 前支点 2 后支点 3 T 件 图4前支点改为浮动支点 2 从工艺过程安排上应该实行多次磨削 加工 且每次加工之前 均要重新调整浮动支点 与水平面的夹角 仅和两支点 间的夹角 B 这样能 够消除不同波次的圆度误差 至少应该一次粗磨 后 再加上两次精磨 3 更换砂轮时至少两次静平衡 即初次 平衡后装机修整 修整完成时需要对砂轮进行再 次平衡 以确保旋转稳定性 4 最 后一次精磨 时 应有足够的光磨 时 间 一般不少于5 6s 为精研工序打好基础 4试验数据对比 以下是采用传统工艺过程和改进后的工艺过 程分别加工的6204内圈