滾道超精研磨加工屬于套圈表面光整加工的一種,光整加工方式主要有超精研磨、拋光、串光、砂布帶研磨及光飾機(jī)光飾等。
軸承滾道超精加工為滾道磨加工的***后工序,超精研磨加工是指在良好的潤(rùn)滑冷卻條件下(多用油劑超精液),采用微晶磨料的磨具(油石)在垂直于工件旋轉(zhuǎn)方向,對(duì)工件施加很小的壓力,工件以一定速度旋轉(zhuǎn),油石做快而短促的往復(fù)振蕩運(yùn)動(dòng)的一種光整加工方法。
油石往復(fù)振蕩軌跡與軸承滾道橫截面形狀輪廓一致,為獲得較好的軸承滾道微觀質(zhì)量,通常有粗超精和精超精之分,采用的油石有粗細(xì)不同,切削用量選擇也不同。
采用油石對(duì)軸承滾道進(jìn)行超精研磨加工,可以獲得很低的表面粗糙度,也可改善滾道輪廓度、波紋度和消除磨削加工后內(nèi)部組織應(yīng)力。軸承滾道在經(jīng)過(guò)油石超精后,會(huì)形成壓應(yīng)力滾道表面,提高軋機(jī)軸承滾道的接觸疲勞強(qiáng)度。改善滾道使用中油膜質(zhì)量及提高軸承滾道防腐蝕能力。
套圈滾動(dòng)表面的質(zhì)量高低直接影響軸承的工作性能和使用壽命。磨加工因生產(chǎn)效率要求高,切削量選擇的較大,并因受磨床的精度、振動(dòng)、變形、高溫及切削參數(shù)的影響,一般均不易達(dá)到滾道表面***終使用技術(shù)要求。表面粗糙度、波紋度、幾何形狀精度和表面層的物理機(jī)械性能等質(zhì)量參數(shù),在套圈滾道表面磨加工后必須經(jīng)過(guò)光整加工才可滿(mǎn)足軸承精度技術(shù)條件要求。
軋機(jī)軸承套圈滾道經(jīng)過(guò)磨加工后,滾道表面會(huì)有磨削殘留的拉應(yīng)力軟化表面層(4~6μm),硬度低。滾道粗糙度通常在Ra0.4或Ra0.6內(nèi),波紋度和溝道幾何形狀等質(zhì)量參數(shù)達(dá)到了一定的精度水平,但是,為了獲得更好的滾道表面質(zhì)量,還需要通過(guò)超精研磨工序,改善軸承滾道表面微觀質(zhì)量。超精研磨作為磨加工的延伸和終極工序,有如下工藝和作用:
1.降低滾道粗糙度
超精研磨中,油石作用于波峰,而不與波谷接觸,在磨加工質(zhì)量非常好情況下,超精量通常在3~5μm左右,超精后滾道粗糙度Ra會(huì)達(dá)到Ra0.25或Ra0.4內(nèi)。
軋機(jī)軸承在降低滾道面粗糙度后,會(huì)減緩滾道磨損,降低滾道和滾動(dòng)體間摩擦阻力,也會(huì)提高軸承的抗疲勞強(qiáng)度,從而提高軸承疲勞壽命。
軸承中無(wú)論相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)接觸表面(例如套圈滾道和滾動(dòng)體間)潤(rùn)滑的如何,在長(zhǎng)周期運(yùn)行后都會(huì)發(fā)生一些磨損。相對(duì)粗糙的表面更容易磨損,并且摩擦力更大,高摩擦系數(shù)意味著相對(duì)滑動(dòng)時(shí)有比光滑表面更大的摩擦力。較小的粗糙度將增強(qiáng)軸承的抗磨損能力,同時(shí)減少摩擦,低的粗糙度會(huì)具有耐腐蝕和耐化學(xué)性。
2.降低滾道波紋度
油石研磨中,與滾道面為面接觸,接觸的圓弧大于工件表面波紋度的波長(zhǎng),波紋度的波峰在研磨中會(huì)被切除,從而減小了滾道的波紋度(油石超精只是單側(cè)消除了波紋度波峰,對(duì)波谷沒(méi)有消除)。通過(guò)改善波紋度,降低了軸承在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中的振動(dòng)和噪音。
3.改善滾道形狀輪廓度
油石往復(fù)擺動(dòng)和震蕩,擺動(dòng)軌跡與滾道橫截面理論輪廓形狀一致,通過(guò)震蕩和一定壓力的油石微小磨料研磨,可以有效的改善局部溝道形狀,可用樣板光隙檢查或圓度儀檢測(cè),超精研磨可改善溝道形狀30%,改善滾道受力情況,提高軸承滾道承載能力。
4.在滾道表面產(chǎn)生超精壓應(yīng)力層
磨加工后,滾道表面會(huì)殘留拉應(yīng)力層,硬度低,易疲勞剝落。超精研磨加工,通過(guò)油石往復(fù)震蕩,將壓力作用與滾道表面,超精后滾道表面形成殘余壓應(yīng)力,滾道表層組織會(huì)密實(shí),提高了滾道表面抗疲勞及耐剝落能力。
5.改善滾道表面工作中的油膜質(zhì)量
通過(guò)切除表面波峰,降低粗糙度,提高了油膜厚度及λ比值,提高了軸承潤(rùn)滑效果,降低了摩擦力,保證滾道和滾動(dòng)體間油膜質(zhì)量,降低軸承工作溫度,提高了軸承使用壽命。
6.改善軸承滾道表面清潔度
因降低粗糙度,軸承滾道表面存留的磨屑和污漬,更便于清潔,無(wú)法殘留在軸承套圈表面,軸承滾道防銹蝕、防化學(xué)污染能力提高,減少了軸承磨損情況,延長(zhǎng)軸承使用壽命。