滾動軸承鋼球硬磨加工用陶瓷砂輪如何選擇？

作者：國機精工白鴿磨料磨具有限公司 董德勝

鋼球硬磨加工的目的是去除前道工序的表面缺陷和在熱處理時產(chǎn)生的脫碳、氧化層及表層屈氏體組織，進一步提高尺寸精度、球形精度和表面質(zhì)量，為后續(xù)的研磨工序作準備。硬磨是以鑄鐵盤為固定盤，砂輪為磨具對鋼球表面進行加工的磨削方法，如圖1所示。

圖1 鋼球硬磨示意圖

硬磨過程中，鋼球通過固定盤工作面上環(huán)形溝槽作為引導，將鋼球壓在砂輪工作面，在壓力的作用下實現(xiàn)對鋼球的磨削加工。經(jīng)過鋼球?qū)ι拜喒ぷ髅娴某掷m(xù)滾壓，在其工作面上會逐漸形成溝槽。鋼球在磨削過程中，由于砂輪溝槽外邊緣處線速度大于砂輪溝槽內(nèi)邊緣處線速度，在砂輪運轉(zhuǎn)過程中，砂輪與鋼球的接觸位置必然產(chǎn)生滑動摩擦；隨著溝槽深度的增加，滑動摩擦作用也隨之增強；在砂輪溝槽內(nèi)底邊處的滑動摩擦較小，但滾壓作用；在這種復雜的摩擦作用下，砂輪溝槽表面上的磨粒對鋼球起到磨削作用。鋼球在磨削過程中的運動狀態(tài)也是復雜的，包括鋼球繞砂輪軸心的公轉(zhuǎn)和鋼球繞自身球心的自轉(zhuǎn)。自轉(zhuǎn)能夠不斷改變方向，使鋼球表面上的任意一點都有機會受到磨削作用；公轉(zhuǎn)配合機床循環(huán)磨削方式，實現(xiàn)鋼球的硬磨加工。

砂輪作為鋼球硬磨工序的重要工具，結(jié)合硬磨特點，為了更好的保證鋼球的精度和表面質(zhì)量，對于鋼球硬磨加工陶瓷砂輪應遵循以下選擇原則：

1、砂輪規(guī)格尺寸

砂輪的主要規(guī)格尺寸包括：外徑尺寸、孔徑尺寸和厚度尺寸，可依據(jù)機床的技術(shù)性能進行合理選擇。鋼球硬磨用陶瓷砂輪常見的尺寸規(guī)格見表1。

表1  鋼球硬磨用陶瓷砂輪常見尺寸規(guī)格

2、磨料種類

磨料是磨具的重要組成部分，主要起磨削作用。在磨具設(shè)計時磨料種類的選擇主要取決于磨削對象的材質(zhì)。軸承鋼球以軸承鋼居多，可優(yōu)先選擇剛玉系磨料。棕剛玉具有較強的抗破碎能力且韌性較高，在鋼球硬磨陶瓷砂輪生產(chǎn)中常用。在磨削過程中，當磨粒鈍化后，由于剛玉系磨料韌性相對較高，磨粒不能在磨削作用下自行破碎露出新刃，進而影響磨削效率，因此結(jié)合鋼球熱處理工藝和磨削特性，可選擇適當引入碳化硅磨料，即鋼球硬磨加工用陶瓷砂輪采用剛玉和碳化硅的混合磨料。

3、磨料粒度

在磨料粒度選擇時，主要依據(jù)磨加工表面粗糙度要求和磨削效率。首先要保證磨削后工件表面粗糙度符合要求，如果選擇粒度太粗，磨削時粗顆粒磨料切削量較大，產(chǎn)生的熱量較多，但受熱面積較小，鋼球表面易出現(xiàn)小的點狀燒傷；如果選擇粒度太細，一方面影響磨削效率，另一方面由于粒度細切削力較小，鋼球與溝槽弧面多以摩擦形式存在，而產(chǎn)生大量的摩擦熱，鋼球表面易出現(xiàn)燒傷。在滿足加工表面粗糙度要求的基礎(chǔ)上，盡量選用粗粒度磨料，以提高磨具的磨削效率。對于鋼球硬磨加工用陶瓷砂輪的粒度選擇可參考表2。

表2  不同鋼球硬磨用陶瓷砂輪粒度

4、砂輪硬度

硬度作為衡量砂輪質(zhì)量的重要指標之一，對于鋼球硬磨用陶瓷砂輪而言，如果硬度過軟，在磨削過程中磨料會過早脫落，露出新的磨粒，這些新磨粒具有更鋒銳的磨刃，磨削能力較強，產(chǎn)生的熱量較大，當冷卻不及時時就會使鋼球表面產(chǎn)生點狀燒傷；同時，由于砂輪硬度過軟，在磨削過程中會降低溝槽表面對鋼球的約束，易造成鋼球直徑變動量過大。如果硬度過高，自銳性較差，隨著溝槽弧面對鋼球直徑不斷的進行磨削，鋼球直徑變小出現(xiàn)溝槽弧面與鋼球表面吻合性差，降低溝槽對鋼球的約束力，易引起鋼球連接在一起滾動，嚴重時在鋼球表面出現(xiàn)線狀燒傷。

鋼球硬磨用陶瓷砂輪硬度等級為Y級，且在GB/T 23541—2017《固結(jié)磨具 磨鋼球砂輪》中規(guī)定，磨鋼球陶瓷砂?28cm3砂室噴砂硬度坑深不大?0.6mm。砂輪硬度按照GB/T 2490—2018《固結(jié)磨具  硬度檢驗》規(guī)定進行，每點做3次噴砂硬度檢測，以第3次檢測值為硬度值。對于鋼球硬磨加工用陶瓷砂輪的硬度選擇可參考表3。

表3  不同鋼球硬磨用陶瓷砂輪硬度

綜上，砂輪的各種特性與磨削質(zhì)量有著重要關(guān)系，需謹慎選擇。此外，近年來隨著客戶對生產(chǎn)效率、個性化要求等的提高，白鴿磨料磨具有限公司也對于鋼球硬磨用陶瓷砂輪進行技術(shù)研發(fā)，并開發(fā)出一些鋼球硬磨用陶瓷砂輪新品，如：高效率鋼球硬磨用陶瓷砂輪、鎢鋼球硬磨專用砂輪等。但根據(jù)不同磨削對象，還需匹配合適的磨削工藝，如磨削壓力、溝槽深度、進球速度、磨削轉(zhuǎn)速、固定盤、修整工藝等，才能生產(chǎn)出符合質(zhì)量要求的鋼球產(chǎn)品。

來源：軸承雜志社

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