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）

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）

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。

内圈沟道；噪声；圆度偏差；波纹度；砂轮；浮动支承

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

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

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：

图1 切入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

图2 沟道形状误差示意图

表2 磨削沟道形状误差的成因

高碳铬轴承钢(GCr 15)淬火硬度在60HRC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(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，所以采用混合刚玉(A/WA) 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60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；

Quality control of grinding inner ring raceway of low noise ball bearing

Zhao Hong, Di Chunli
( Small Ball Bearing Branch,Harbin Bearing Group Corporation,Harbin 150036,China )

The relationship between raceway quality and noise of ball bearings was introduced, and some measures were adopted, such as, adjusting the choice of grinding tool and the locating method to work-piece, so that the noise level of inner ring raceway was decreased obviously..

raceway of inner ring; noise; deviation of roundness; waviness; grinding wheel; fl oating support

TH133.33+1，TG580.61+7

B

1672-4852（2014）02-0035-02

2013-12-08.

赵 虹（1968 -），女，技师.