轴承套圈粗磨烧伤的分析与控制

切入， 材料的加工表面开始产生塑性变形和断裂， 一部分材料被去除。如图所示，逆向磨削时， 磨粒 刃口的前面靠近尖角处首先接触、挤压工件， 迫使 工件表面产生弹性变形。在进给运动的作用下， 磨 粒的切入深度由小变大， 变形量也随之增大， 此时 磨粒尖角处的金属由弹性变形转为塑性变形并与 工件分离。由此可见， 在切削的整个过程中， 是由 磨 粒 的 尖 角 迫 使 工 件 表 面 的 金 属 发 生 变 形 、撕 裂 、
冷却液可大致分为两类， 油基和水基。在磨加 工中， 以水基的乳化液或合成液应用最为广泛。这 是因为水基冷却液的导热性远优于油基冷却液。 而发热量大是粗磨加工的一大特点， 对冷却液最 基本的要求是“： 导热性”和“ 渗透性”要好。导热性 好是指冷却液能够在瞬间带走绝大部分的热量， 使磨削区域的温度维持在一个较低的水平。渗透 性好的冷却液表面张力小、扩散能力强， 能够快速 进入磨削区域的所有空间， 从而使得加工表面的 冷却速度均匀一致， 削弱了工件表面由于温度变 化而产生的残余应力， 对于工件表面裂纹的产生 能够起到有效的抑制作用。对于冷却液的其他性 能（ 如 润 滑 性 、清 洗 性 、稳 定 性 等） 达 中 等 水 平 即 可。 ３．４．２ 冷却液的使用
其次， 粗磨时产生的磨屑和脱落的磨粒， 一般 体积较大， 对继续加工会有一定的不良影响， 所 以， 适当加大冷却液的流量， 能够将加工过程中产 生的碎屑进行有效的清除。高速磨削时， 冷却液的 流量， 在喷嘴的 １ｍｍ 长度上应以 ２￣３Ｌ／ｍｉｎ 为宜。 ３．５ 磨削方向
磨削方向见图 ２。
烈、钝化的速度最快， 已加工表 面形成的“ 加工硬 化层”也较厚， 给后续加工带来一定的困难。在顺 向磨削时， 情况会有所不同， 磨粒在切削材料的初 期是由前面去接触待加工表面， 材料的变形抗力 主要作用于刃口前面， 而不是集中在尖角上。切入 深度由大到小， 尖角处的磨损要比逆磨时小得多， 而加工表面的变形区域及变形抗力也会相对减小 很多， 磨粒尖角的钝化速度减缓， 留下的硬化层变 薄。因此， 顺磨条件下， 砂轮的磨损、机床功率的消 耗及发热量要比逆磨少。可见逆磨的磨削抗力和 产生的磨削热量要高于顺磨， 因此， 一般情况下尽 可能选择顺磨方式。
粗磨加工的余量大、磨削时间长， 磨粒容易钝 化。为使砂轮磨削表面经常保持锋利状态， 避免磨 削温度过高， 应让钝化严重的磨粒及时脱落。所以 应选择硬度较低、自锐性好的砂轮。
３．３．３ 砂轮组织的选择原则 在磨削余量磨削深度较大的情况下， 磨屑的
体积也会较大。此时选用组织较疏松的砂轮可增 大砂轮表面的容屑空间， 以免磨屑堵塞砂轮表面。 尤其对于磨削面积较大的工序， 情况更是如此。 ３．３．４ 砂轮结合剂的选择原则
１ 前言
当今磨加工技术的发展方向是高速 、高效 、 高精度和低粗糙度。在轴承套圈的生产过程中， 粗 磨工序要去除 ９０％ 的磨工余量， 应在确保加工质 量的前提下力求 高速 、高效。由于工序特点的因 素， 磨削烧伤现象时有发生， 一旦磨削烧伤产生， 产品就会丧失原有的机械性能， 极有可能导致产 品的报废。因此对加工过程中烧伤的控制变得尤 为重要。
２ 烧伤的产生
２．１ 磨削热 在磨加工过程中， 由于切削速度高、切削厚度
小、磨粒不锋利（磨 粒 刃 口 面 为 圆 弧 状 ， 切 削 时 呈 负前角， 一般 为 － ６５°～－ ８５°），见图 １， 加之工件 材料的强度、硬度较高， 所以切削时消耗功率很 大，约为车、铣加工的 １０～２０ 倍， 其消耗的能量绝
（编辑： 钟 媛）
分离等一系列变化。此处的压力最集中、摩擦最剧
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（４）存放轴承的仓库， 室温应保持在１０℃～２５℃范围内， ２４小时内的温度差不允许超过５℃， 室内空气 的相对湿度应不超过６０％ 。室温过低时， 易使轴承上的防锈油硬化， 产生裂纹， 导致有害物质侵入轴承， 引起轴承锈蚀； 室温过高， 易使轴承上的防锈油溶化流失； 短时间内温度有剧烈变化时， 易使大气中的潮 湿空气在轴承表面凝结成水珠， 也容易引起轴承生锈。
上道工序的来料质量要符合工序间对产品的 尺寸和精度的各项要求。切忌留量过大。在实际生 产当中， 加工余量过大必然导致磨削时间过长， 此 时砂轮修整周期延长、磨粒钝化加快， 同时磨削热 的积累也随之加快， 出现烧伤的几率会大大增加。 在磨加工过程中， 切削用量的各项参数里面与烧 伤关联最密切的是进给量（ 或称 进给速度） ， 进给 量过大可使砂轮与工件间产生强烈的挤压， 能直 接造成工件严重的烧伤， 甚至会发生安全事故。 ３．３ 砂轮的选择与使用 ３．３．１ 砂轮磨料的选择原则
淬火后的轴承钢（ ＧＣｒ１５） 硬度高、韧性 强， 磨 削性能较差。加之磨削初期时常伴有冲击和振动 现象产生。磨削面积越大， 冲击和振动就越是强 烈。例如，在无心外圆磨床上加工外径， 宜采用弹 性更好的橡胶结合剂砂轮。 ３．３．５ 砂轮的使用原则
砂轮在使用时应按规定的线速度来确定其转 速， 不可超越给定的安全线速度。为了确保生产安 全和加工能够顺利进行， 砂轮在磨削前必须进行 修整。对于体积较大的砂轮（ 如： 无心磨床、沟道 磨床的砂轮） ， 在经过静 平衡、试运转、修整以后， 还应卸下再次进行精平衡， 以便使其在转速很高 的情况下工作平稳。修整粗磨砂轮时， 砂轮修整器 的运动速度要快些， 即在保证砂轮外形正确的前 提下， 砂轮表面要修整得粗糙一些。实践证明， 这 样可增强砂轮的自锐性、增大容屑空间， 同时能使 磨粒的棱角保持锋利。反之， 磨粒会被修钝。在一 些采用贯穿磨削方式的工序当中， 如果砂轮与工 件的接触面较长， 可在砂轮的工作面上开出沟槽， 使更的多冷却液进入磨削区域， 充分发挥作用。 ３．４ 冷却液 ３．４．１ 冷却液的选择
大的磨料粒度， 以利提高生产效率。如果加工后的
图 ２ 逆磨和顺磨时磨粒与工件的接触情况
磨粒的前角很小， 一般在 － ６５Ｏ～－ ８５Ｏ 之间， 所以磨粒在切削金属的初始阶段， 必然要引起材 料表面的变形， 首先是弹性变形。随着磨粒尖角的
零件表面粗糙度难以达到工艺要求， 可适当延长 光磨时间予以补偿。最后要注意的问题是， 只有严 格遵守工艺纪律， 按照切削规范进行加工， 杜绝野 蛮生产， 才能保质保量地完成生产任务。
对高碳铬轴承钢（ＧＣｒ １５）而言，其淬火 硬度可 在 ＨＲＣ６０ 以上。来料的加工余量大、原始精度低 正是粗磨加工面临的难点。在加工初期不可避免 地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（Ａ）砂轮硬度较高、韧性好、耐冲击， 可作为首选。白刚玉（ＷＡ） 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， 如果采用混合刚玉（Ａ／ＷＡ） ，砂轮的使用 效果会更好。 ３．３．２ 砂轮硬度的选择原则
在加工过程中， 如果设备发生振动， 磨削区域 的压力就会产生大小交替的周期性变化， 严重时 工件表面会出现明显的振纹和与振纹分布一致的 柱状或点状烧伤。因此， 设备在使用之前， 应进行 正确的安装和调整。主轴与轴承、往复与导轨间的 间隙要调整适当； 支承和连接部分的螺钉及其他 紧固件要可靠拧紧， 确保系统有足够的刚性； 大型 设备之间应考虑埋设地下减震墙， 以免相互干扰。 使用时要严格执行操作规程， 遵守工艺纪律； 禁止 野蛮作业， 强行进给， 此外还要避免超范围加工。 ３．２ 来料及切削用量
第 ２７ 卷 第 ２ 期 ２００６ 年 ６ 月
哈尔滨轴承
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＲＢＩＮ ＢＥＡＲＩＮＧ
Ｖｏｌ．２７ Ｎｏ．２ Ｊｕｎ． ２ ０ ０ ６
轴承套圈粗磨烧伤的分析与控制
孙福刚
（哈尔滨轴承集团公司 通用轴承公司，黑龙江 哈尔滨 １５００３６）
摘 要： 在轴承套圈的粗磨过程中，为提高生产效率，首先要注意产品的烧伤问题。通过对烧伤机理的分析，全面优 化加工条件，对产品的烧伤现象实施有效控制。 关键词： 轴承； 磨粒；摩擦；烧伤机理；磨削温度 中图分类号： ＴＨ１３３．３３；ＴＧ５８０．６ 文献标识码： Ａ 文章编号： １６７２－４８５２（２００６）０２－００１７－０３
Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｂｅａｒｉｎｇ ｒｉｎｇ ｃｏａｒｓｅ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｂｕｒｎｉｎｇ
ＳＵＮ Ｆｕ－ｇａｎｇ
（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｈａｒｂｉｎ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｈａｒｂｉｎ １５００３６，Ｃｈｉｎａ ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｄｕｒｉｎｇ ｂｅａｒｉｎｇ ｒｉｎｇ ｃｏａｒｓｅ ｇｒｉｎｄｉｎｇ， ｒｉｎｇ′ｓ ｂｕｒｎｉｎｇ ｍｕｓｔ ｂｅ ｆｉｒｓｔ ｎｏｔｉｃｅｄ ｆｏｒ ｒａｉｓｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｂｕｒｎｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ， ｍａｋｉｎｇ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｏｖｅｒａｌｌ， ｒｉｎｇ′ｓ ｂｕｒｉｎｇ ｗａｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｅｆｆｅ－ ｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｂｅａｒｉｎｇ； ａｂｒａｓｉｖｅ ｐａｒｔｉｃａｌ； ｆｒｉｃｔｉｏｎ； ｂｕｒｎｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ； ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
４ 结论
综上所述， 对于轴承套圈粗磨加工的烧伤控
制要综合各方面因素考虑， 而解决问题的本质在
于有效控制磨削温度。首先要具备良好的冷却条
件， 使磨削热量能够及时地传导出去， 以保证工件 质量和砂轮的耐用度。其次应选择硬度适宜的砂
轮， 优先选择较软的， 使其具有良好的自锐性。另
外， 在满足工件表面质量的前提下， 尽可能选取粗
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哈
尔
滨
轴
承
第 ２７ 卷
区的温度， 降低磨削区的温度可有效地控制烧伤。 ２．３ 烧伤机理
磨削时如果不能有效地控制磨削温度， 加工 近 表 层 的 金 属 将 出 现 马 氏 体 分 解 、二 次 淬 火 、加 工 硬化、细小裂纹等一系列物理、化学变化。
３ 分析与控制
形成烧伤的原因是多方面的， 应逐项分析解决。 ３．１ 设备的使用及调整
参考文献：
［１］А．Г．斯别克托尔， 等．轴承钢的组织与性能［Ｍ］．上海： 上海科学 技术文献出版社， １９８３．
［２］薄宵， 夏彤， 洪稳熹， 等．磨工实用技术手册 ［Ｍ］．南京： 江苏科学 技术出版社， ２００２．
［３］ 轴承行业教材编审委员会．轴承磨工工艺学［Ｍ］．北京： 机械工业 出版社， １９８６．
收稿日期： ２００６－ ０３－ １２． 作者简介： 孙福刚（ １９６３－ ） ， 男， 工程师， 副总经理．
图 １ 砂轮磨粒的切削刃参数
大部分转变为热能。当磨粒刃口发生钝化的时候， 工件加工表面的变形量增大， 使得磨粒与加工表 面之间的压力也随之增大， 摩擦加剧， 引起磨削点 的温度急速升高。 ２．２ 磨削温度
磨削点（ 磨粒与工件的接触点） 是磨削过程中 热量最集中、温度最高的部位。由于磨粒的导热性 能 很 差 ， 加 工 过 程 中 其 温 度 瞬 间 达 １０００℃ ～ １５００℃以上， 可导致磨粒的磨损、破碎及切屑与磨 具 发 生 粘 附 、熔 着 、堵 塞 等 现 象 的 产 生 。 磨 削 区 温 度是指砂轮与工件接触区域的平均温度， 一般约 为 ５００℃～８００℃。它可导致磨削表面的烧伤、残 余应力、裂纹等。通常所说的磨削温度指的是磨削
由于砂轮的线速度很高， 一般为 ３５ｍ／ｓ。其周 围的空气会沿两端流向外圆表面， 并在外圆表面
第２期
孙福刚： 轴承套来自百度文库粗磨烧伤的分析与控制
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上扰动， 形成一层气膜，即所谓 ＂ 风泵效应 ＂ 。砂轮 转速越高， 磨粒越是粗大， 那么 ＂ 风泵效应 ＂ 就越 是强烈。它能够阻挡冷却液进入磨削区。因此， 冷 却液只有以一定的速度射向目标， 才能突破气膜 的阻挡， 而液体的流速主要由冷却系统的压力所 决定。实践证明： 高速磨削时， 冷却系统压力应不 低于 １ＭＰａ。