在組成軸承的三大部件當(dāng)中，套圈滾道和滾動(dòng)體的幾何精度，表面質(zhì)量對(duì)降低軸承的振動(dòng)噪聲起著決定性的作用。在低噪音軸承中，對(duì)軸承鋼球的幾何精度和表面質(zhì)量的要求比對(duì)套圈滾道的要求要高出一級(jí)。因此，提高軸承鋼球的幾何精度和表面質(zhì)量是降低軸承振動(dòng)噪聲的主要途徑。本文僅就鋼球的質(zhì)量對(duì)軸承的振動(dòng)噪聲的影響進(jìn)行分析探討。

　　

　　2 鋼球的幾何精度對(duì)鋼球單體振動(dòng)值的影響鋼球的幾何精度也叫球形精度，具體包括鋼球表面波紋度，新加欄目棱圓度和批直徑變動(dòng)量。

　　

　　（1）鋼球表面波紋度反映了球表面在微觀上波峰波谷起伏不定的程度，碳鋼球加工工藝知識(shí)起伏太大，將使鋼球的球形精度變差，在宏觀上的直接反映便是鋼球的單體振動(dòng)值增大，而鋼球單體振動(dòng)值的上升將直接造成合套后軸承整體振動(dòng)噪聲的提高。試驗(yàn)表明：隨著規(guī)格的不同，裝套軸承的單體振動(dòng)值上升1 dB, 合套后軸承的振動(dòng)噪聲要相應(yīng)上升1~5 dB.

　　

　?。?）鋼球的棱圓度又叫不圓度，書面叫法為球形誤差。不圓度大的鋼球，其單體振動(dòng)值就高，最終合套后軸承的振動(dòng)噪聲也高。

　　

　?。?）鋼球的批直徑變動(dòng)量是指同一批加工的鋼球當(dāng)中，球與球之間由于參與研磨循環(huán)的次數(shù)不同而產(chǎn)生的直徑上的微小差異。在軸承滾道中均勻分布的各粒鋼球，新加欄目隨著內(nèi)套的高速轉(zhuǎn)動(dòng)而承受著周期性的負(fù)荷，如果這時(shí)滾道中的各粒鋼球之間直徑上存在著哪怕是微小的差異，都會(huì)在軸承的內(nèi)外套之間產(chǎn)生明顯的振動(dòng)，這一點(diǎn)，在平時(shí)手感檢測(cè)軸承的振動(dòng)時(shí)便會(huì)感受的到。

　　

　　3 鋼球的表面完整性對(duì)鋼球單體振動(dòng)值的影響鋼球的表面完整性，亦即通常所說的鋼球的表面缺陷程度，表面粗糙度及其分布均勻程度和表面硬度均勻程度等三方面狀況的重要技術(shù)指標(biāo)是影響鋼球動(dòng)態(tài)性能的主要因素之一。

　　

　　鋼球的表面質(zhì)量缺陷是指在鋼球的加工過程中，由于設(shè)備精度，原材料質(zhì)量，工裝調(diào)整等方面原因產(chǎn)生的表面上局部的極細(xì)微的材料缺損。按其形態(tài)的不同，新加欄目可分為點(diǎn)子，群點(diǎn)，碳鋼球加工工藝知識(shí)劃條和擦傷等四類。點(diǎn)子即鋼球表面上的點(diǎn)狀缺損；群點(diǎn)指鋼球表面上某處緊密聚集在一起的若干點(diǎn)狀缺損；劃條是指鋼球表面上隨機(jī)分布的長(zhǎng)短不一的細(xì)直線狀缺損；擦傷則是指鋼球表面上一組排列方向一致的短細(xì)直線狀缺損。研究表明：在目前的加工條件下，鋼球表面質(zhì)量缺陷是不可避免的，只是輕重程度不同而已。比如，表面上點(diǎn)子缺陷程度嚴(yán)重的鋼球，其單體振動(dòng)值比沒有點(diǎn)子缺陷的鋼球要高出3 dB；表面上劃條較重的鋼球，其單體振動(dòng)值要比表面基本無劃條的鋼球高出2 dB左右；而表面擦傷較重的鋼球，其單體振動(dòng)值要比無擦傷的鋼球高出4 dB左右。而具有這三種較重表面缺陷的鋼球分別裝套后的軸承，他們的振動(dòng)噪聲則比對(duì)照組的軸承（用基本沒有這三種表面缺陷的鋼球裝配的軸承）高出很多；有點(diǎn)子缺陷的，鋼球-碳鋼球-軸承鋼球-不銹鋼球-鋼球生產(chǎn)廠家-東阿縣華信鋼球有限公司高出3.9 dB；有擦傷缺陷的，高出4.7 dB；有劃條缺陷的，高出2.5 dB。

　　

　　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)热毕荩毕葺^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)取ｄ撉虮砻尜|(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。

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　東阿縣華信鋼球有限公司，位于歷史悠久的阿膠之鄉(xiāng)-山東省東阿縣，經(jīng)過十多年的摸索與發(fā)展，不斷升級(jí)改造，由當(dāng)初以生產(chǎn)低精度碳鋼球逐步升級(jí)為以生產(chǎn)高精度鋼球?yàn)橹?，緊跟市場(chǎng)步伐，配合市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)產(chǎn)品需求.

　　我廠現(xiàn)擁有五六十臺(tái)套自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，組成多條鋼球生產(chǎn)線，形成大循環(huán)以滿足多種規(guī)格大批量生產(chǎn)，主要生產(chǎn)等級(jí)包括G10、G16、G20、G28、G40、G60等，主要規(guī)格包括0.3mm-200mm，嚴(yán)格按照國(guó)標(biāo)GB/T308-2013及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO3290要求生產(chǎn)，甚至要高于國(guó)標(biāo)要求，以滿足國(guó)內(nèi)外客戶的高品質(zhì)要求。

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　　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(guó)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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)噪聲影響鋼球磨削燒傷是鋼球加工中易產(chǎn)生的一種較嚴(yán)重的表面缺陷，成品鋼球出現(xiàn)燒傷會(huì)大大降低鋼球的壽命。當(dāng)前,隨著市場(chǎng)對(duì)軸承可靠性和壽命的要求越來越高，提高鋼球本身的壽命和可靠性也倍受行業(yè)關(guān)注與重視。其中鋼球燒傷控制已成為各鋼球廠努力提高鋼球壽命的措施之一。但鋼球燒傷產(chǎn)生環(huán)節(jié)較多，人為因素影響較大，成品外觀不好識(shí)別?，F(xiàn)就鋼球加工中燒傷產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析并探討其控制措施。

　　

　　1 鋼球燒傷的表現(xiàn)特征鋼球燒傷一般只有通過冷酸洗后才能正確辨別，其在冷酸洗的濕潤(rùn)狀態(tài)下呈現(xiàn)為灰黑色或灰白色。嚴(yán)重的光球燒傷球可直接看出呈淺蘭色或黃褐色，俗稱變色球。

　　

　　鋼球燒傷根據(jù)其形態(tài)可分為點(diǎn)狀燒傷，線狀燒傷和片狀燒傷（包括兩極燒傷和全球燒傷）。根據(jù)其性質(zhì)可分為回火燒傷和淬火燒傷。