《中國新技術(shù)新產(chǎn)品》2012期 No. 13
白廣春
（哈爾濱軸承配件公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

摘要：隨著我國軸承行業(yè)制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，生產(chǎn)低噪音無異音軸承已成為各專業(yè)軸承廠家不斷努力攻關(guān)、追求的目標(biāo)。本文對(duì)鋼球影響軸承噪聲的主要因素進(jìn)行了分析，并從鋼球加工機(jī)床、加工工藝、磨料磨盤、清洗防護(hù)等方面提出了降低鋼球振動(dòng)與噪聲的對(duì)策。
關(guān)鍵詞：鋼球；振動(dòng)；軸承
中圖分類號(hào)：TK730.3+22

隨著我國軸承行業(yè)制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，生產(chǎn)低噪音無異音軸承已成為各專業(yè)軸承廠家不斷努力攻關(guān)、追求的目標(biāo)。影響軸承的因素是多方面的。鋼球?qū)S承的振動(dòng)噪聲等性能的影響更是舉足輕重?，F(xiàn)對(duì)鋼球影響軸承振動(dòng)、噪聲的主要因素分析如下：

1 鋼球影響軸承振動(dòng)噪聲的主要因素

1.1 鋼球表面質(zhì)量

鋼球的表面質(zhì)量是軸承振動(dòng)、噪聲、異音產(chǎn)生的根本原因。大量試驗(yàn)研究表明：外圈滾道表面、內(nèi)溝滾道表面、鋼球表面對(duì)軸承振動(dòng)、噪聲、異音產(chǎn)生的影響比率為1:3:10，鋼球的表面缺陷如劃傷、群點(diǎn)、凹坑、單點(diǎn)、擦傷、小平頂?shù)热毕?，缺陷較大較深時(shí)則引起軸承合套振動(dòng)值高并產(chǎn)生噪聲；當(dāng)缺陷較小較淺時(shí)，軸承合套振動(dòng)值低，有時(shí)產(chǎn)生軸承異音。鋼球表面質(zhì)量較大較深的缺陷形式為深擦傷、粗大劃條、粗大麥穗粒、群點(diǎn)、凹坑、小平頂?shù)?。鋼球表面質(zhì)量引起軸承產(chǎn)生的噪聲及異音無周期性。此時(shí)產(chǎn)生的聲音為刺耳的間歇和連續(xù)的低頻聲。

1.2 鋼球的球形誤差

鋼球的球形誤差主要影響軸承的低頻振動(dòng)和噪聲。根據(jù)鋼球的成圓運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和磨料、磨盤參與切削的隨機(jī)性，鋼球由一次一次的有效切削重迭而逐步接近理想球體，而鋼球球形誤差受鋼球來料的原始精度、機(jī)床主軸精度與振動(dòng)、磨盤溝R弧與鋼球的吻合度，磨盤溝R弧深度的不一致、磨料的不均勻性、不穩(wěn)定性及人員操作的不穩(wěn)定性等影響，鋼球的球形誤差存在較大差異。鋼球的超精研加工工工藝留量過大或鋼球來料原始精度較差時(shí)，鋼球與磨盤溝R弧的不吻合度和磨削量越大，鋼球與盤溝R弧的變形量越大，鋼球的球形誤差就越大，鋼球的球形誤差越大，則軸承產(chǎn)生的低頻振動(dòng)和噪聲越大。

1.3 鋼球的表面粗糙度、波紋度

鋼球表面的粗糙度使軸承產(chǎn)生符合頻率異音，表面波紋度則影響軸承產(chǎn)生高頻的振動(dòng)和噪聲。鋼球的表面粗糙度、波紋度與鋼球加工的工藝及加工條件直接相關(guān)。當(dāng)鋼球的表面粗糙度較小時(shí)，其對(duì)軸承的振動(dòng)、噪聲的影響不明顯。當(dāng)鋼球的表面粗糙度Ra≤0.01 μm，Ry≤0.1 μm以內(nèi)時(shí)，軸承合套基本無異音，效果較好。鋼球表面波紋度的密集程度基本均勻一致時(shí)，則鋼球合套振動(dòng)噪聲平穩(wěn)，基本無異音。鋼球波紋度的密區(qū)比疏區(qū)更易引起軸承產(chǎn)生異音。

1.4 鋼球表面的清潔度

鋼球表面不潔凈或粘有較小的異物時(shí)易導(dǎo)致軸承合套產(chǎn)生噪音和異音。鋼球表面不潔凈或粘有較小雜質(zhì)將使軸承合套后，如同鋼球表面存在較大的表面缺陷一樣，導(dǎo)致軸承產(chǎn)生無周期性的噪聲和異音。

2 減少鋼球影響軸承的噪聲異音的對(duì)策

2.1 提高鋼球加工機(jī)床的剛性與精度

鋼球加工機(jī)床的剛性與精度對(duì)鋼球的球形誤差、表面粗糙度、波紋度等質(zhì)量指標(biāo)有直接的影響，要科學(xué)地提高機(jī)床的剛性，采取積極隔振、吸振措施，吸收機(jī)床大部分振動(dòng)能量。同時(shí)提高機(jī)床主軸傳動(dòng)齒輪、軸承及裝配的精度等級(jí)，保證機(jī)床的加工精度，為鋼球合套后減振降噪提供基礎(chǔ)保證。機(jī)床裝盤后磨盤的徑向跳動(dòng)控制在0.02 mm以內(nèi)，軸向跳動(dòng)控制在0.03 mm以內(nèi)為佳。

2.2 科學(xué)制定鋼球加工工藝

科學(xué)合理的加工工藝參數(shù)和流程是鋼球合套后減振降噪的重要保證。鋼球加工生產(chǎn)中積極采用行業(yè)新工藝、新技術(shù)對(duì)鋼球合套后減振降噪有明顯的作用，如采用鋼球表面強(qiáng)化處理工藝、熱處理自動(dòng)線加工、樹脂砂輪磨研工藝等。特別是采用鋼球表面強(qiáng)化處理工藝對(duì)鋼球減振降噪有明顯改善。鋼球經(jīng)表面強(qiáng)化處理后，鋼球表面產(chǎn)生一層硬的變質(zhì)層，其表面硬度比基體金屬硬度提高2 – 3 HRC，明顯增強(qiáng)鋼球表面抗碰撞和康摩擦能力，有利于提高鋼球表面質(zhì)量，鋼球耐磨性可提高1.5 – 2倍，鋼球合套后振動(dòng)值可降低4-6 Db 同時(shí)因鋼球抗碰撞和抗摩擦能力提高，鋼球合套后噪聲也明顯好轉(zhuǎn)。另一方面，鋼球超精前的來料質(zhì)量要從嚴(yán)控制，其質(zhì)量精度要達(dá)到或接近國際G16級(jí)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。超精加工量要小，一般控制在1-2 μm以內(nèi)，保證鋼球獲得較理想的球形誤差、表面粗糙度、波紋度等。

2.3 從嚴(yán)控制磨料、磨盤等加工條件

磨料是鋼球研磨加工的主要介質(zhì)，鋼球在磨料的作用下進(jìn)行微量切削，最終達(dá)到理想的加工精度。磨料一般要經(jīng)過竄制、沉淀后選取潔凈、均勻的磨料，保證了大部分磨料顆粒在0.5 μm以下，超精研加工時(shí)，使鋼球獲得較好的表面質(zhì)量、表面粗糙度、波紋度等，對(duì)鋼球合套后減振降噪可達(dá)到較理想的效果。

磨盤在超精過程中承擔(dān)著鑲嵌磨料的研磨載體作用。選用組織細(xì)密均勻，硬度適合，無砂眼、氣孔、硬質(zhì)點(diǎn)，同時(shí)有良好鑲嵌性能的磨盤，是盤溝R弧與鋼球成型加工中，保證每粒鋼球的每個(gè)面均勻切削的前提。磨盤硬度一般控制在HB170-210范圍，鋼球規(guī)格小時(shí)選擇硬度相對(duì)較硬的磨盤為佳，鋼球規(guī)格較大時(shí)選擇硬度相對(duì)較軟的磨盤。

2.4 合理調(diào)整出球量，保證盤溝R弧深度一致

合理調(diào)整機(jī)床進(jìn)出球量，保盤溝R弧深度一致，是鋼球獲得較理想的球形誤差及表面質(zhì)量的關(guān)鍵。立式機(jī)床在進(jìn)出球方面，通過調(diào)整進(jìn)出球球口，可基本保證單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入溝道接受磨削的鋼球數(shù)與溝道中心徑長成正比，即盤溝R弧的深度可基本保持一致。同時(shí)立式機(jī)床根據(jù)機(jī)床特性，出球時(shí)完全靠后面的鋼球擠碰而進(jìn)入料盤，不可避免的出現(xiàn)鋼球在出球口停留的時(shí)間及鋼球交換有明顯差異，使鋼球的質(zhì)量精度一致性有較大差異，因此立式機(jī)床加工鋼球要減振降噪，保證盤溝R弧深度一致的重點(diǎn)是，保證鋼球在出球口處的順利及充分交換。

臥式機(jī)床在進(jìn)出球方面，單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入每條溝道中接受磨削的鋼球數(shù)基本相等，即單位時(shí)間內(nèi)每溝磨削掉的鋼球屑重量基本相等，而內(nèi)溝比外溝溝徑短，因此內(nèi)溝易比外溝磨的深。最內(nèi)溝與最外溝溝深差異最大。而在出球口方面，被加工的鋼球在收球刀板的引導(dǎo)下順利流入料盤。同時(shí)料盤每轉(zhuǎn)一圈，料盤內(nèi)外鋼球交換一次。因此臥式機(jī)床加工鋼球要減振降噪，保證盤溝R弧深度一致的重點(diǎn)是，保證鋼球在進(jìn)球口處根據(jù)盤溝的長短調(diào)整鋼球量與之成正比，同時(shí)可適當(dāng)減少盤溝數(shù)，以減少最內(nèi)溝與最外溝之間的長度差。

根據(jù)立式機(jī)床與臥式機(jī)床的特點(diǎn)，在合理調(diào)整鋼球進(jìn)出球量，保證盤溝R弧深度一致外，在加工鋼球規(guī)格上，立式機(jī)床比較適合加工較小規(guī)格鋼球，臥式機(jī)床比較適合加工較大規(guī)格鋼球。

2.5 鋼球下球后的清洗及防護(hù)

鋼球經(jīng)加工檢驗(yàn)合格后，在清洗及防護(hù)方面是較易忽視的問題。鋼球加工完畢后其表面質(zhì)量及幾何精度較高，極易在外力及雜質(zhì)的破壞下造成精度下降。因此，在鋼球清洗過程中要保證環(huán)境清潔、少灰塵。在與鋼球接觸處采用軟質(zhì)材料隔離，并清洗干凈。在搬運(yùn)及運(yùn)輸過程中輕拿輕放，防止碰撞及擠壓，可有效保持鋼球精度質(zhì)量，減少鋼球合套后對(duì)軸承的振動(dòng)噪聲影響。