娄志鹏，邱 丽，姚桂红

（1. 哈尔滨市精密特种轴承厂，黑龙江 哈尔滨 150036；2. 哈尔滨哈轴精密轴承制造有限公司，黑龙江 哈尔滨150036；3. 哈尔滨轴承集团公司 热处理分厂，黑龙江 哈尔滨 150036）

1 前言

滚动轴承的滚动体在内外圈的滚道上滚动时，其接触处的周期性接触应力很大，有时可达到500Mpa。因此易于产生表面疲劳现象，滚动轴承属于点接触或线接触的运动副，因此要求有良好的润滑条件及表面质量，否则易产生过度磨损，使轴承失效。

2 磨削表面粗糙度分析

2.1 磨削过程及原理

磨削表面是由随机分布在砂轮表面的几何形状不规则的磨粒，经过工件表面的滑擦、刻划和切削三个阶段形成。在滑移阶段，工件表面只有弹性变形；在刻划阶段，磨粒把工件表面刻划出沟痕的同时，也使材料挤向两侧面而生隆起，虽有塑性变形，但，仍无切削形成；只有多次刻划后才因疲劳断裂或脱落而形成切削。

2.2 轴承表面粗糙度与磨加工参数的关系

磨削表面粗糙度有两个方向，即沿磨削速度方向和垂直于磨削速度方向（磨削方向）。一般前者数值较小，可忽略不计。通常所说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轮表面的分布是均匀的的且高度一致，则垂直于磨削方向的最大不平度 值可用下式表示：

式中：vc、vw——分别表示砂轮和工件的速度;

RW、Rs——分别表示砂轮和工件的半径;m——砂轮圆周单位长度的磨粒数，与粒度有关，粒度号越大，m值越大；——砂轮宽度与轴向进给量之比值。

不难看出磨加工参数与表面粗糙度的数学关系。

3 减小磨削表面粗糙度的措施

图1 磨削速度V c与粗糙度R a的关系

图2 隆起线留量ξ与切削速度V c的关系

（1）以磨削7024AC外沟为例，根据（1）式，并依据7024AC外沟R选择粒度号大的砂轮，磨粒细，m值增大，Ra减小，但磨粒不宜太细，否则会造成砂轮堵塞，使Ra增大的同时，降低工作效率，易形成烧伤，影响成品轴承寿命。

（2）提高砂轮轴速度Vc或降低工件轴速度Vw，即Vc/Vw比值增大，可使Ra减小（图1）。因为Vc提高，塑性变形减小，使隆起残余量ξ减小（图2）。

（3）使用直径较大砂轮可使Ra减少。

（4）加大砂轮宽度B,使得参加工作的磨粒数增多，每颗磨粒的磨削量将减少，即单颗磨粒的最大切削厚度减小，并减小轴向进给量fa，使比值减小，Ra也自然降低（图3）。

图3 f a 与粗糙度R的关系 B a

（5）增大径向进给量fr（或磨削深度），会使表面粗糙度值增大。因fr增大，可使塑性变形增大，从而使Ra增大（图4）,但增加光磨次数则可使Ra减小（图5）。

（6）提高砂轮修整质量，可使Ra减小。实践证明：修整用的金刚石工具越锋利、修整导程越小、修出磨粒的微刃越多越细、刃口等高性越好，则Ra越好。

（7）砂轮硬度、磨削液性能（图6）及浇注方法等也对粗糙度有一定的影响。

图4 f r—R a的关系

图5 光磨次数-R a关系

图6 不同磨削液条件下 V a与R a的关系

4 结束语

实践证明，粗糙度值大的表面间结合时，由于实际接触面积小，接触应力很大，轴承易磨损，耐磨性差，导致接触刚度小，会直接影响轴承的工作精度及稳定性，尤其是在交变载荷作用时，表面粗糙度会引起应力集中，从而降低疲劳强度。本文通过理论与实践相结合，科学推断出Ra与加工个参数间关系，为提高轴承表面质量和综合性能，提供一定理论依据。

【1】张世昌，李 旦，高 航.机械制造技术基础.高等教育出版社，2007.

【2】成大先主编.机械设计手册.化学工业出版社，2007.

【3】彭志源主编.最新机械工程师应用技术与机械构造设计参数及计算方法应用手册.银声音像出版社,2005.