李彥，張旭，楊柳

(洛陽軸研科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

隨著我國機床裝備制造業(yè)的迅猛發(fā)展，對作為機床重要部件的角接觸軸承的振動和噪聲提出了更為嚴格的要求。由于受生產(chǎn)制造水平限制，國產(chǎn)高檔低噪聲角接觸球軸承遠不能滿足國內(nèi)電主軸配套市場的需求,且同國外先進水平相比，國產(chǎn)角接觸球軸承存在的突出問題是振動值大、噪聲大，不能很好地滿足主機要求，所以研究影響其振動噪聲的原因十分迫切。軸承的設計參數(shù)、加工精度以及裝配工藝等都影響軸承振動，其中，加工過程中套圈溝道表面波紋度是影響軸承振動和噪聲的主要因素之一[1]。套圈溝道的磨削加工是關鍵工序，直接影響溝道表面波紋度。下文以軸承外圈磨削加工中影響溝道表面波紋度的因素為例進行分析，并提出改進措施，以改善軸承的振動和噪聲。

1 影響因素

1.1 機床

機床加工精度直接影響軸承精度。導致外圈溝道面產(chǎn)生振紋的主要原因為[2]：1)機床液壓機構(gòu)不穩(wěn)定，引起砂輪軸、工件軸或修整器的振動；2)機床執(zhí)行部件的爬行或抖動；3)機床砂輪軸剛性不足或功率不夠，在高節(jié)拍的溝道磨削加工中產(chǎn)生振紋。

1.2 主軸及砂輪

1)溝道磨削時常采用高速電主軸，砂輪表面線速度可達60 m/s，砂輪與砂輪接桿的連接缺陷會造成主軸振動加大產(chǎn)生高頻振蕩，從而影響溝道的磨削精度，產(chǎn)生振紋。

2)溝道磨削過程中未及時修整砂輪，或修整器自身旋轉(zhuǎn)精度低，金剛石變鈍等因素均會影響砂輪的形狀精度，從而影響溝形誤差，甚至產(chǎn)生振動造成溝道表面出現(xiàn)振紋。

3)機床主軸自身振動大，造成在溝道加工中產(chǎn)生振紋。

1.3 磨削參數(shù)選擇不當

套圈加工中，進給量過大;工件軸旋轉(zhuǎn)速度不合適導致主軸或工件軸產(chǎn)生高頻振蕩；砂輪選擇不合理等，磨削參數(shù)選擇不當，易引起溝道振紋。

1.4 工裝夾具

電磁無心夾具偏心量調(diào)整不到位，易造成溝道磨削精度降低(圖1)。電磁無心夾具支承塊的材料與幾何形狀直接影響套圈加工質(zhì)量。

1—工件；2—前支承；3—砂輪；4—后支承圖1 電磁無心內(nèi)圓磨削

1.5 系統(tǒng)振動

套圈溝道磨削中，不均勻的回轉(zhuǎn)運動引起機床-工件-砂輪系統(tǒng)的振動。存在激振力作用下引發(fā)的受迫振動和沒有周期性外力作用下的穩(wěn)定自激振動，2種振動均會產(chǎn)生砂輪與工件相對振動，降低溝道磨削加工質(zhì)量，產(chǎn)生振紋。

2 改進措施

2.1 機床改進

1)檢查磨床電主軸、工件軸的徑向跳動和軸向竄動，并及時修復。

2)檢查機床液壓系統(tǒng)，根據(jù)溫度(冬/夏季)選擇合適的液壓油，避免出現(xiàn)床身爬行或換向抖動問題。

3)改善潤滑條件，保證工作臺的壓力穩(wěn)定，避免機床導軌運動時產(chǎn)生的慣性力引起振動，以及工作臺換向時的沖擊振動等。

2.2 主軸及砂輪調(diào)整

機床主軸裝上砂輪接桿后其振動值應控制在1.5 mm/s2以下，砂輪接桿與砂輪配合間隙(圖2中偏心量c)會造成主軸振動過大，影響套圈溝道加工精度。因此，應控制偏心量為0.03～0.06 mm。

圖2 砂輪接桿與砂輪的連接

主軸未安裝接桿前，運轉(zhuǎn)時若有明顯振動增大，應及時修復或更換。停止磨削，關閉冷卻液后，應繼續(xù)讓電主軸空轉(zhuǎn)3～5 min(電動機冷卻不關)，依靠離心力去掉砂輪及接桿上的冷卻液，防止砂輪產(chǎn)生不平衡及冷卻液滲入主軸。

合理確定砂輪的修整間隔，防止砂輪磨鈍使磨削力和磨削溫升增大，引起加工面顫振和燒傷。同時根據(jù)溝道的實際刮色檢驗情況，確定合適的金剛筆位置[3]。

2.3 磨削參數(shù)調(diào)整

制定合理磨削工藝規(guī)程，并嚴格遵照實施。合理選擇砂輪和進給量、背吃刀量、光磨時間、加工節(jié)拍等機床關鍵參數(shù)。溝道磨削時，為避免因為砂輪直徑小，砂輪圓周速度受限制或者磨削熱集中，須提高工件的圓周速度，這時若磨削力加大，可以更換硬度高1～2級或粒度更細的砂輪。

2.4 電磁無心夾具的改進[4]

磨削前對電磁無心夾具偏心方位角、前后支承角進行調(diào)整，優(yōu)化試驗的參數(shù)見表1。支承塊選用耐磨性好、壽命長和摩擦因數(shù)小的聚晶金剛石(PCD)和多晶純金剛石(CVD)材料。

表1 電磁無心夾具調(diào)整參數(shù)[4]

2.5 系統(tǒng)振動改進

激振力作用下引起的受迫振動由不均勻回轉(zhuǎn)運動引起，砂輪線速度越高，離心力越大，振動加劇，因此，在提高主軸速度時應考慮機床的剛性。

沒有周期性外力作用下的穩(wěn)定自激振動反映在加工表面上按頻譜分析為高頻的波譜，其振動值隨工件轉(zhuǎn)速的提高而增大，所以一般通過降低工件轉(zhuǎn)速來減小溝道表面波紋度[5]。

3 結(jié)束語

角接觸球軸承溝道表面波紋度受多種因素的影響，在生產(chǎn)工藝和加工要求相同的情況下，通過機床調(diào)整，選擇合理的磨削參數(shù)，砂輪與接桿連接時有效控制偏心，合理調(diào)整電磁無心夾具等措施，可有效降低套圈溝道的表面波紋度，從而降低軸承的振動及噪聲。