轴承磨削烧伤的产生原因及解决方法浅析

第３５卷第４期　哈　尔　滨　轴　承　Ｖ（１Ｉ＿３５　ＮＯ．４　２　０　１　４年１　２月　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＨＡＲＢＩＮ　ＢＥＡＲＩＮＧ　Ｄｅｃ．２０ｌ　４　轴承磨削烧伤的产生原因及解决方法浅析　张绍群　，刘　铁　（１．中航工业哈尔滨轴承有限公司工程技术部，黑龙江哈尔滨１５００２５；２．哈尔滨轴承集团公司生产管理部，黑龙江　哈尔滨１５００３６）　摘要：通过热力学／厶＼式找出轴承磨削热产生的主要原因并进行分析，找出避免轴承烧伤的比较合理的方　法。　关键词：轴承磨削烧伤；套圈温升；支点；砂轮　中图分类号：ＴＧ５８０．６３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２—４８５２一（２０１４）０４—００３３—０３　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｒｅａｓｏｎ　ｆｏｒ　ｇｒｉｎｄｉｎｇ　ｂｕｒｎｓ　ｏｆ　ｂｅａｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　Ｚｈａｎｇ　Ｓｈａｏｑｕｎ￣，Ｌｉｕ　Ｔｉｅ　（１．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＡＶＩＣ　Ｈａｒｂｉｎ　Ｂｅａｒｉｎｇ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈａｒｂｉｎ　１　５００２５，Ｃｈｉｎａ；２．Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｈａｒｂｉｎ　Ｂｅａｒｉｎｇ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈａｒｂｉｎ　１　５００３６，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ　ｆｏｒｍｕｌａ，ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｒｅａｓｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｇｒｉｎｄｉｎｇ　ｂｕｍ，ａｎｄ　ｆｉｎｄｓ　ａ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｗａｙ　ｔｏ　ａｖｏｉｄ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｂｕｍ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｇｒｉｎｄｉｎｇ　ｂｕｍｓ　ｏｆ　ｂｅａｒｉｎｇ；ｒｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｒｉｓｅ；ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ；ｇｒｉｎｄｉｎｇ　ｗｈｅｅｌ　１　前言　参与磨削质量　是指在磨削区被去除的质　量。如果参与磨削质ＮＭＡ／ｂ，就会造成磨削效　减少轴承加工缺欠一直是轴承加工工艺追求　率低下，直接影响加工效率，而且由于参与磨削　的目标。轴承套圈在磨削加工过程中，经常出现　质量　小使轴承套圈对砂轮的作用力减小，造　种类不同的加工缺欠，其中磨削烧伤是常见的磨　成砂轮脱落减少、自锐能力降低、磨削热升高，　加工缺欠，它主要是由于磨削过热引起的。支点　使磨削质量和磨削效率降低；反之参与磨削质量　的支承方式、砂轮的品种、冷却液等都是引起磨　过大，会造成轴承套圈与砂轮之间的作用力加　削过热的影响因素。　大，使磨削热升高，同时磨削质量也随之降低。　磨加工过程中，由于摩擦力的作用使套圈的　而主要影响因素是支承方式和磨削方式。　温度升高，当温度过高时就产生了烧伤。这里运　２．１　支点角度　用热力学公式从热力学角度分别进行分析，从如　支点角度直接影响套圈的受力，而受力又影　何减少套圈的温升和如何带走套圈热量两方面讨　响套圈参与磨削的质量　。目前，使用的电磁夹　论　盘无心支承方式是靠轴承套圈与机床主轴回转中　心之间的偏心量所产生的偏心力矩使轴承套圈靠　２套圈的温升分析　紧支点来实现某径向定位，轴向定位是靠电磁力　和轴向定位环来实现的，而且定位环与轴承套圈　从热力学公式Ｑ＝ｃ・Ｍ・Ａｔ中，可以看出轴　之间在工作时有相对运动。图１为工件自重的　承套圈的磨削热　与材料的比热　、参与磨削的　受力分析，图２具体分析工件中心与回转中心　质量　和套圈温升△ｆ成正比，而套圈材料是事先　偏心量所产生的偏心力。　确定的这里可以定为常数，所以着重分析参与磨　＝　十　（１）　削的质量　和套圈温升△，。　式中：瓦——偏心力；　——偏心力作用在前支点的力；　收稿日期：２０１４—０９—１２．　——作者简介：张绍群（１９６３一），男，高级工程师　偏心力作用在下支点的力。　哈　尔　滨　轴　承　第３５卷　一Ｆ＝　＋Ｆ　（２）　式中：　——磨削力。　＝　＋　（３）　式中：　——工件自重。　轮　网１支承方式Ｉ的套圈重力分析　前支　轮　图２支承方式Ｉ的偏心力和磨削力分析　从图１、２中可以看出，轴承套圈主要承受　套圈本身的重力、磨削力和偏心力，偏心力的方　向指向两支点夹角的平分线，重力和磨削力垂直　向下。大多数轴承行业采用如图１、２所示的支　承方式Ｉ，即重力和磨削力指向下支点两侧，但　也有极少数企业采用如图３、４所示的支承方式　Ⅱ，从图３、４的受力分析可以看出，在重力和　磨削力的作用下，产生以下支点为中心远离前支　点的力矩，它增加了轴承套圈对砂轮的作用力，　也就变相增加了参与磨削的质量　。　２．２支承材料　轴承行业磨削加工广泛使用的是无心电磁　夹盘，无心电磁夹盘是励磁线圈产生磁场，而通　过磁芯、定位环、轴承套罔、支点及支点座形成　磁回路，此回路中的各部件应该是导磁材料，只　有这样才能减少磁损、保证磁力的稳定（见图　５）。　支承用支点大多数选用的是导磁的金属材　砂轮　罔３支承方式Ⅱ的套圈重力分析　前支　砂轮　图４支承方式Ⅱ的偏心力和磨削力分析　圈５无心电磁夹盘的组成　料，也有少数选用非导磁材料，如酚醛胶木等。　由于酚醛胶木不导磁，造成一定的磁损，为了获　得同样的磁力就必须增加励磁线圈的电流；为保　证套圈的稳定就必须增大偏心量，这样就增加＿『　套圈与支承的摩擦力，直接影响套圈的转动，而　酚醛胶木等非金属支点比较软，非常容易被镶嵌　入金属颗粒和石英砂颗粒，非常容易造成套圈瞬　问转速改变，圆弧支点表现得更为明显。由于网　第４期　张绍群，等：轴承磨削烧伤的产生原因及解决方法浅析　弧支点接触面积和包角较大，非金属支点不容易　形成支承油膜，造成摩擦力增大。以上原因均导　致砂轮对轴承套圈的作用力增加，也就变相增加　了参与磨削的质量　。　２．３支点形式　支点形式主要分为固定支点、浮动支点、双　浮动支点和网弧支点。固定支点和浮动支点为单　点接触或两点接触，双浮动支点是多点接触，而　圆弧支点是通过圆弧的重合及液膜层的结合实现　面接触。圆弧支点是非接触式支承，Ｔ件与支点　之间的摩擦力较小，它可以避免工件与支点之问　的划伤和烧伤。　２．４磨削方式　磨削方式直接影响参与磨削的质量　。磨削　方式大致分为定程磨削和控制力磨削。定程磨削　是在一定时间内进给一定距离的磨削方法，这种　磨削方式要求轴承套圈上工序的留量有较高的一　致性，如果一致性较差时就会造成两种缺欠：一　种是留量大造成单位时间内磨削量加大，即参与　磨削的质量　也随之增大；另一种是留量小加工　效率降低。　控制力磨削是由控制系统根据砂轮扭矩来确　定进给量，可以实现磨削力的恒定。　从上述　个方面的论述可以看出，它们都　可以造成参与磨削的质量　的增加，同时磨削力　也随之增加，造成轴承套圈温度的增加，即△，　增大，这些都是造成轴承套圈磨削烧伤的主要因　素。　３套圈热量分析　３．１热量的传递　与轴承套圈接触的定位夹具材料应选用热的　良导体，如硬质合金等，它可以把部分磨削热带　走，降低轴承套圈的温度。　３．２热量的交换　冷却液的目的就是在单位时间内尽可能多地　带走热量，降低轴承套圈的温升速度。根据热力　平衡原则，运用热力学公式ｑ＝Ｃ・Ｍ・（，　一ｆ．），从　热交换角度分别分析冷却液的比热、质量和温差　对热量　升高的影响。　冷却液的比热与冷却液材料和配比有关，现　在常用的冷却液一般为合成冷却液（使用原液按　比例勾兑）、组合冷却液（油膏、碳酸钠等按比　例组合）和油（变压器油），比热油为最大，它　可以在较短时间内升高温度，带走较多的热量，　但是成本较高，而且污染环境。　使用冷却液量超大、有高效冷却系统、高精　度的过滤系统的集中冷却液供给系统，加大磨削　区域冷却液的流量，采用增大冷却液管的口径和　喷嘴的数量，再改变冷却位置，特别是内表面的　加工，增加主轴　水功能，都可以非常高效地与　套圈进行热交换，降低温升。　４砂轮对产生磨削热的影响　砂轮在磨削加工中起到非常大的作用，砂轮　磨粒的材质、结合剂、空隙等的选择是保证完美　磨削的重要因素。　４．１　砂轮空隙　当砂轮进行磨削时，砂轮与工件接触，使冷　却液不能从砂轮与Ｔ件之间直接通过，大大降低　了冷却液的冷却效果。因此，选用大空隙砂轮增　加砂轮的含水量，依靠砂轮转动产生的离心力使　冷却液直接进入磨削区。　４．２砂轮的钝化　在磨削过程中，砂轮工作表面的磨粒会逐渐　磨钝堵塞，砂轮磨钝堵塞后，磨削力增大，磨削　温度上升，发生颇振与烧伤，使被加工零件的表　面完整性受到极大影响。同时，砂轮的堵塞钝化　也会使砂轮Ｔ作表面丧失正确的几何形状，使加　＿Ｔ精度降低。　砂轮的粒度、硬度、组织、砂轮的速度、轴　承套圈速度、进给速度、磨削深度及磨削液等是　磨削过程中影响磨削质量的重要参数。因此，对　影响砂轮磨钝堵塞等各种因素进行分析研究，对　磨削用量等参数进行单因素、多因素实验，建立　优化合理的磨削参数并总结出规律，仍是指导生　产的一种有效方法，也是磨削加Ｔ技术中应该重　点研究的内容之一。　５结束语　从上述几方面可以看出，选用合理的支承方　式、导磁的支点材料、先进的支点形式、　配的　磨削进给参数、适合的砂轮，就可以很大程度解　决磨削中的烧伤问题。　（编辑：钟媛）