...速切削条件下难加工材料表面粗糙度影响因素析因研究

段巍

[摘 要]诸多的因素对圆锥滚子磨加工表面的粗糙度有着影响作用，本文主要就分析了四个主要的影响因素，并提出了相应的改进措施，以保障圆锥滚子磨加工表面的粗糙度在合理的范围之内，希望通过本文的探究，能够为相关的人员提供一定的参考和借鉴。

[关键词]圆锥滚子 磨加工 表面粗糙度 影响因素

中图分类号：TE387 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）04-0282-01

轴承零件的应用年限往往会受到轴承零件表面粗糙度的影响。而影响轴承零件表面粗糙度的因素有很多，在这些因素的共同作用下，轴承零件的粗糙度会相应的提升，从而使得轴承零件在运转的过程中，摩擦较大，从而使得轴承零件的损坏程度加重，这样就会缩短轴承零件的应用寿命。而要想使得相关的轴承零件，尤其是圆锥滚子磨加工表面的粗糙度得到有效的控制，就需要采用合理的改进措施，以提高圆锥滚子的应用效率和使用寿命。下面本文就主要针对圆锥滚子磨加工表面粗糙度影响因素进行深入的分析。

1 砂轮对滚子表面粗糙度的影响

1.1 砂轮粒度的影响

加工表面粗糙度的大小主要是取决于砂轮粒度的粗细。如果砂轮粒度较细，那么加工表面的粗糙度也就会相应的提高。在一定的范围内，如果磨削以及抛光的作用较为明显，那么磨粒就会越来越多，滚子在磨加工后，反而会会预留下很少的磨削痕迹，从而使得磨加工表面的粗糙度相对较小。然而，过细的砂轮也会使得磨加工出现困难，由于砂轮过细，就使得砂轮无法有效的进行碎屑的排除，从而使得砂轮被堵塞，进而就无法正常的运行。这样的情况下，会使得砂轮在进行切削处理的过程中，相应的功能会被削弱，磨加工表面也会越来越粗糙，严重影响到砂轮的应用寿命。就这一点来说，在利用圆锥滚子进行磨加工处理的过程中，一定要对砂轮的粒度进行合理的控制，并清楚其应用的规律，从而使得砂轮能够得到有效的应用，其应用寿命也会有效的延长。

根据分析可以了解到，将砂轮的粒度控制在100-150的范围内，就可以使得在利用圆锥滚子磨加工的过程中，滚子的应用效果较为理想，而磨加工表面的粗糙度也会控制在合理的范围内，而最佳的粗糙度范围就是在0.13-0.20mm内，如果超出这一范围，那么滚子在进行加工的时候，磨加工表面的粗糙度会逐渐的增加。

1.2 砂轮硬度和结合剂的影响

如果在进行磨加工的过程中，所采用的滚子直径相对来说过小，那么就需要合理的应用硬度较高的砂轮，这样可以使得磨加工能够顺利的进行。而如果在进行磨加工的时候，滚子的直径相对来说较大，那么就需要合理的应用硬度较低的砂轮，从而使得磨加工可以正常的开展。可以说，在磨加工处理中，所选择的滚子直径与砂轮硬度之间呈现反比的关系。就相关的实验研究可以看出，在利用直径范围在12mm的滚子进行磨加工处理的时候，所采用的砂轮硬度应该是2-3等级的中软砂轮。而如果滚子的直径为18mm，那么所采用的砂轮最好是1级的中软砂轮。

如果砂轮硬度太高，则磨粒在磨削过程中不易脱落，切削性能下降，不能在规定的时间内较好地磨去一定留量，使滚子的表面粗糙度变差，且表面易出现烧伤、螺旋纹等缺陷。如果砂轮硬度太低，磨粒的一些尖角在将要磨平时就开始脱落，脱落后的磨料又出现新的尖角，这些尖角的磨痕反映在滚子表面则使滚子表面粗糙度变差，而且砂轮消耗较快，不经济。

砂轮的结合剂对加工滚子的粗糙度影响也较大，分别对陶瓷、树脂、橡胶结合剂砂轮进行对比试验。试验结果表明，橡胶结合剂砂轮弹性大，在磨削过程中抛光性强，高温作用下砂轮表面结合剂逐渐老化变脆，磨粒易脱落，自锐性好，不易产生烧伤，砂轮的耐用度也较理想，加工的滚子尺寸较稳定，适用于粗、细精、终磨各工序的滚子加工。

1.3 砂轮修整的影响

金刚笔将砂轮顶角修整成70°-80°较为合适，且笔锋应低于砂轮中心12mm，防止修整砂轮时金刚笔尖镶人砂轮内出现螺旋纹。此外，砂轮修整速度和横向进给量与滚子加工表面粗糙度成正比。这是因为修整速度越快，金刚笔在砂轮表面走的越快，修整的砂轮表面螺旋纹越粗，砂轮磨削滚子表面的残留面积越大，表面粗糙度值越大。径向修整量太大，使砂轮表面磨粒不易形成微细破碎，致使部分磨料大颗粒脱落，砂轮表面微刃性和等高性差，加工的滚子表面粗糙度也差，反之则滚子表面粗糙度值降低。根据实践，砂轮径向修整量粗修时一般控制在0.03-0.05mm，精修在0.002—0.008mm较好，或修整砂轮时最后进行几次无进给修整效果更佳。纵向进给量粗修时控制在0.03-0.10mm，精修时纵向进给以小为宜，无爬行为限。

2 工件径向磨削厚度和纵向进给速

度的影响滚子在磨加工时，表面粗糙度与一次磨削厚度和磨削面积大小也有直接关系，反映在滚子上就是与滚子直径大小有关，滚子直径越大磨削的面积就越大，砂轮每个磨粒的载荷亦增大滚子直径增大和砂轮的接触弧长加长，砂轮的切削面积增大（重叠部分），磨粒所受的阻力增大，磨粒与滚子表面的摩擦加剧，单个磨粒载荷增加，表面粗糙度变差。

因此，可采取降低纵向进给速度的办法来解决大滚子的切削厚度问题。即放慢金属螺旋导轮的转速来增加磨削时间。纵向进给量太大，滚子与砂轮的磨削时问变短，参加磨削的磨粒减少，切削厚度增大。滚子表面粗糙度变差。若滚子纵向进给速度过慢，生产效率就会降低，且也易导致滚子精度变差。

3 金属螺旋导轮的影响

金属螺旋导轮表面的硬度，特别是粗糙度直接影响滚子磨削加工表面的粗糙度。实践证明金属导轮粗糙度应在0.5mm以内较好，达到Ra0.32/an更理想，硬度达到58HRC以上较好，否则，滚子粗糙度也会受到一定的影响，而且这一因素的影响又往往被人们所忽视。

4 切削液的影响

切削液对表面粗糙度值的影响可达0.05/an，使用传统的96—1乳化液加亚硝酸钠和碳酸钠效果不理想。采用MCT环保乳化液试验，滚子表面粗糙度值明显降低，光亮度显著提高（见表1），但因MTC环保乳液一次性投入的成本较大，其使用范围受到了限制。

5 结语

就本文的分析可以看出，影响圆锥滚子磨加工表面粗糙度的因素有很多，这些影响因素的存在，严重的使得加工滚子表面的粗糙度变差，从而影响到圆锥滚子的应用寿命。针对这些粗糙度影响因素，就需要合理的提出相应的改进措施，以控制加工滚子表面的粗糙度，使得表面粗糙度可以在合理的范围内，这样就不会影响到滚子的应用效果，也可以使得滚子可以长时间的进行使用。本文主要就四个影响因素展开了分析，但影响圆锥滚子磨加工表面粗糙度的因素还有很多，还需要相关的人员进行进一步的补充和说明，以完善该课题。

参考文献

[1] 韩宇.铁路客车轴承滚子精密磨削在线检测技术研究[D].河南科技大学2013.

[2] 吴文龙.轴承滚子表面疵病检测方法的研究[D].长春理工大学2013.