孔凡玲
苏州轴承厂股份有限公司 江苏省 苏州市 215000
摘要：中、轻系列轴承套圈在托辊炉淬火加工时变形较大，为获得合格的形状、尺寸和精度，磨削加工可以用来提高零件加工精度，增加零件的使用寿命，为保证零件的质量，提高零件的加工精度，磨削工艺也在日新月异的发展，本文对轴承套圈磨加工外观质量的分析与控制进行探讨。
关键词：滚动轴承；套圈；热处理；外观质量
1磨削热产生的原因及分析
??磨削加工是使用磨料来切除零件多余材料的加工方法，磨削中大量的磨削热将会软化轧辊表面，使其塑性增加，有利于磨屑的形成。但对被磨削面质量、磨床机床会有不利的影响。对磨削表面的影响主要表现在工件表面质量和加工精度两方面。
??磨削的高温会使工件表面层金相组织发生变化。当磨削温度未超过工件的相变温度时，工件表面层的变化主要决定于金属塑性变形所产生的强化和因磨削热作用所产生的恢复这两个过程的综合作用，磨削温度可以促使工件表面层冷作硬化的恢复；如果磨削温度超过了工件金属的相变临界温度，则在金属塑性变形的同时，还可能产生金属组织的相变。
??磨削的瞬间温度过高而且集中在工件表面层的局部部位，将造成工件表面层金相组织的局部变化，这种变化叫磨削烧伤。
烧伤现象将引起工件表面层机械性能下降，主要是降低工件硬度和耐磨性。
??磨削烧伤可分为两类：第一类是指工件磨削温度尚未达到工件材料的临界温度，仅仅使工件表面层产生回火现象，这时表面层金相组织出现回火层。第二类是指工件磨削温度超过工件材料的临界温度，在通过磨削区时由于急速冷却而产生二次淬火现象，此时表面层的金组织由回火层和二次淬火形成的索氏状、托氏体组成。更高的瞬时磨削温度在磨削过程和冷却过程中造成工件表面层与母体金属很大的温度差，形成很大的热应力。如果热应力超过材料的强度，就会使工件产生磨削裂纹，特别是在工件冷却过程中，如果表面层与母体金属有较大的温度差，那么表面层就会形成很大的拉应力，并保持位伸残余应力，甚至产生表面裂纹。
??裂纹的存在，哪怕是十分细小的微裂纹，也会极大地降低工件的疲劳强度，大大缩短工件的使用寿命。由以上所述可以看到，影响磨削烧伤的主要因素是磨削瞬间时的高低，而磨削裂纹和残余应力的起因为大的进刀量及冷却水小所致。磨削温度使砂轮中的磨粒在加工时反复承受磨削热所形成的温度应力，对磨粒的强度和耐磨性都有不利的影响。
??目前使用的砂轮结合剂为树脂结合剂，对这类砂轮来说，过高的磨削温度会导致树脂和橡胶碳化，加速磨具的磨损。磨削温度还会引起磨削区内强烈的化学反应，致使磨粒很快磨损而大大降低切削的能力。这种情况一般出现在粗磨后期或精磨前期，辊面表现为刀纹明显发青，并伴有横向带状规律排布的震纹。根据我个人经验来说，这时砂轮已经钝化，需要重新修整才能继续作业。
企业随着市场的发展，开始引用CBN砂轮进行磨削后，磨削速度提高了4倍，散差数值提高60%，经过测试验证，CBN砂轮磨削产品零件的尺寸散差由0.009mm缩小到0.002mm，使得产品零件加工精度明显提高，砂轮寿命更是提高了60倍，大大降低了砂轮使用成本，降低损耗。
2控制措施
??磨削热对零件磨削质量具有较大的影响，经过我不断的探索、验证，可以从以下4方面降低磨削热的影响。
??2.1磨工要注意砂轮的软、硬。
??（1）在磨削零件时，砂轮明显受阻（吃力）或很脏，钝化砂粒不易脱落，砂轮易粘着磨屑，磨削表面出现烧伤、拉毛，则说明选用的砂轮偏硬，可采取以下措施改善：A.降低砂轮线速度；B.提高辊子速度。
??（2）砂轮消耗快，零件表面水迹夹渣、发黑，说明砂轮偏软，这时只要提高砂轮线速度即可。如太软，则修更换砂轮。
??2.2冷却水的使用
??由于磨削区域无数磨削点的瞬时高温形成热聚集现象，在磨削和冷却过程中，被磨零件极薄一层表面与辊子内部造成很高的温度差，形成磨削热应力。如果磨削热应力超过零件材料的强度，表面即会产生裂纹；如果磨削温度超过材料的临界温度，则表面产生磨削烧伤。因此，在磨削过程中要求始终供给充足的切削液，将已产生的磨削热迅速从磨削区域带走。
2.3拖板每往复行程横进给量
??粗磨时横进给量应根据轧辊的硬度和磨削辊面的直径而定，一般取0.03-0.05mm/往复行程。对于材料硬的零件应减小横进给量。
??精磨时0.005-0.01mm往复行程。
??2.4操作工艺注意事项
??A.砂轮一定要做好静平衡调整
??B.接班后机床应开车空运转15分钟，待机床热平衡稳定和液压油排净空气后，再时行磨削加工，便于稳定磨削精度。
??C.在整个磨削过程中，保证供给充分的、清洁的冷却液，避免磨削烧伤、表面划痕等磨削缺陷的产生。
?? D.对于精度要求高的零件，在无进给光磨时，可以采取一边磨削，一边使零件慢速范围内不断变换转速，以减少或打乱机床各种频率的振动对磨削圆度和磨削波纹的影响，提高零件磨削质量。
3成形砂轮修正方法研究
??3.1砂轮修整工具
??对砂轮进行修整的时候，仅仅靠人工操作是没办法完成的，所以需要借助一些基础的工具对砂轮表面进行修整，从而降低其表面的粗糙度，从而提升砂轮的廓形和锐度。通常企业最常使用的工具有单颗粒金刚石笔和金刚石滚轮。工作人员最喜欢使用金刚石笔，因为它不仅结构简单，并且方便操作，不需要高超的操作工具，但是有一个缺点就是，金刚石笔如果长期使用的话，磨损是十分严重的，内齿轮的精度也会相应降低，所以不耐用。并且是没有办法保证金刚石轴线与砂轮的轮廓形法线方向是一样的，为了解决这个问题，人们会在上面再增加一个回转控制装置，这些会导致回转器的设计变得复杂。金刚石滚轮在修整的过程中磨损是比较均匀的，这些都会导致摩擦力大大降低，摩擦热也会减少，都延缓了金刚石的使用寿命。并且随着现代化技术的快速发展，金刚石滚轮的制造精度得到了很大提高，但是这都是一些基本的修整工具，它们的精度都是有限的，且使用寿命也不长，因此，人们对修整工具一直处于不断研究中，希望以后能够研发出更多既经济实惠又有着高精度的修整工具。
??4重点磨削工艺
4.1贯穿式磨削M1083和M11100B磨外径
此工序最关键是形位公差圆度的控制，容易出现三角形和多边形磨伤，解决方案是将导板尽量在导轮和砂轮的中心线往上调多点，圆度会变好。
4.2外径切入磨3MZ135,3MK216，3MZ2110等机床设备，这种设备很多依赖的是金刚滚轮，对于直线形状的外径磨削，采用这种磨削容易出现中间凹1-2um，根本的原因是二次磨削现象：靠近中间位置的砂轮脱粒不能及时的被切削液带走，砂粒对外径又磨削了一次，所以中间会凹，解决方案是购买微凸的金刚滚轮，或者使用带伺服修整功能的机器。
4.3超精外径3M6312机床，为保证有很好的粗糙度，需要前边的工序要打好底子，一般无心磨下来的粗糙度要控制在Ra0.4以内，超精才可以顺利的超到Ra0.25，不然经常会动用粗油石先将波峰打掉，再换油石超精，实际上讲：这是一种无形的浪费。
结束语
??由于热处理后轴承套圈的密封槽不再进行加工，因此锥度变形会造成密封槽尺寸散差大，严重时引起使用过程中的轴承温度上升或漏脂。通过控制来料套圈表面的清洁度（切削液和防锈油），炉内气氛控制，淬火油的维护，有效的后清洗，加热炉的定期烧碳和回火炉的定期烧油，加热炉甲醇滴注口的清理、维护等措施，保证了套圈热处理外观质量。
??参考文献
??［1］赵敏，段庆华，兰晓艳，等．轴承防锈油的应用及发展趋势［J］．石油商技，2019，27（6）：60－64．
??［2］余先涛，张皓然，屠梦莹，等．轴承套圈热处理工艺及其装备［J］．金属热处理，2018，43（10）：86－89．