［摘要］本文通過對鋼球直徑變動量的不均勻性對軸承異音的影響進行了分析并提出了超精研工序（研Ⅲ），從而提高球直徑變動量的一致性，提高了產品質量。
［關鍵詞］球直徑變動量鋼球精度超精研（研Ⅲ）

一、概述
鋼球是球軸承中的重要零件，隨著國民經濟的發(fā)展和人民的需求提高，球軸承被廣泛地應用到家用空調、洗衣機、電冰箱的電機之中，這些被裝配的軸承除壽命、精度、振動要求之外，最重要的指標之一就是異音，而鋼球就是產生軸承異音的主要原因之一。因此研究鋼球影響軸承異音的問題，并從工藝和質量控制方面加以解決，就能極大地提高軸承質量。

二、球的直徑變動量VDWS
球的直徑變動量VDWS 的不均勻也是影響軸承異音的關鍵因素之一。當然鋼球的表面質量是影響軸承異音的重要因素，鋼球表面存在著擦傷、劃條、黑點等缺陷，鋼球裝入軸承后用S0910 軸承振動儀進行合套試驗時就會發(fā)出異音。但這些問題比較直觀（在放大鏡和目視下均可發(fā)現）。我公司在供某著名軸承公司鋼球時，開始退貨率達到70%，退貨的主要原因就是表面質量而引起的異音，2009 年以后大批使用JQ鋼球光電外觀自動檢測儀后，由于該儀器采用非接觸式光學方法并基于計算機圖像處理和模式識別，被檢鋼球浸泡在油中不會產生新的擦劃傷，經過該機挑出表面缺陷球后，退貨率馬上降至20%。2010 年著名軸承公司要求我司送檢5/16＂G10Z4鋼球，經合套100套檢驗，我們仍有20套的部分產品存在異音，這批送檢產品除經過光電外觀機100%檢驗，又經過人工目視外觀，表面質量應該是可靠的，為什么會出現以上問題呢？

為此我公司專門收集國外著名廠家一家，國內著名廠家一家和我公司產品共3 種，分成A、B、C 進行了全項精度檢查，每樣品各取十粒，現將檢查結果比較如下（其中C 為我公司產品）

表1 儀器型號：WILSON圓度波紋儀GS-1A 單粒鋼球振動儀

編號	直徑DW （mm）	球直徑變動量 VDWS (μm)	精態(tài)波紋度 (μm)	動態(tài)波紋度 (μm)	加速度（db）范圍 26.5～28
A	3.969mm	0.19	0.008	28.1	28
		0.17	0.007	27.2
		0.18	0.008	27.7
		0.18	0.009	28.5
		0.18	0.008	27.5
		0.16	0.009	28.2	26.5
		0.19	0.008	29.1	28
		0.17	0.007	27.2
		0.18	0.008	27.2
		0.17	0.007	27.2

編號	直徑DW （mm）	球直徑變動量 VDWS (μm)	精態(tài)波紋度 (μm)	動態(tài)波紋度 (μm)	加速度（db）范圍 27.5～30
B	3.969mm	0.16	0.009	28.3
		0.19	0.009	29.4	30
		0.17	0.009	28.1
		0.17	0.008	28.8
		0.19	0.009	27.5	30
		0.20	0.008	27.9	30
		0.16	0.009	28.6
		0.17	0.009	29.1
		0.18	0.009	28.2
		0.18	0.008	27.9

編號	直徑DW （mm）	球直徑變動量 VDWS (μm)	精態(tài)波紋度 (μm)	動態(tài)波紋度 (μm)	加速度（db）范圍 27.5～30
C	3.969mm	0.17	0.010	30.3
		0.29	0.0106	35.2	31
		0.22	0.008	29.2
		0.20	0.008	29.4
		0.19	0.010	29.1	30.5
		0.28	0.009	29.4	30.5
		0.20	0.010	32.5
		0.16	0.010	28.3
		0.22	0.008	29.4
		0.22	0.009	30

從以上測試結果可以看出幾個問題。

（一）三種產品相比較：
1.A 產品的球直徑變動量VDWS 均勻性較好 ?級差R 0.19 – 0.16 = 0.03 db R 28-26.5=1.5
2.B 產品的球直徑變動量VDWS 均勻性稍差 ?級差R 0.20 – 0.16 = 0.04 db R 30-27.5=2.5
3.C 產品的球直徑變動量VDWS 均勻性差 ?級差R 0.29 – 0.16 = 0.13 db R 31-28=3.0

（二）用GS-1A 單粒鋼球振動儀和VILSON 圓度波紋度儀的分析結果：鋼球單粒振動值（db）和球直徑變動量VDWS 有一定的對應關系，球直徑變動量VDWS較大其單粒鋼球振動值較高，反之則較低。

（三）鋼球在裝入軸承進行合套測振和異音檢查時通常是裝入七?；虬肆ｄ撉?，當其中一?；蚨Ｓ休^大的振動，必然會產生不和諧的異音，而且鋼球的VDWS 不合格數約占被檢測鋼球20%左右和退貨量比較接近，因此可以判斷球直徑變動量VDWS 的不均勻也是影響軸承異音的關鍵因素之一。

三、提高鋼球精度，降低球軸承異音
從以上對比可以看出用原來的工藝方法和采用GB308-2002 標準生產的G10級鋼球已經不能滿足軸承行業(yè)的靜音軸承要求，要為更高級的用戶供貨，起碼內控標準要提高到G5 級，為此我們修改了工藝和質量控制標準，增加了研Ⅲ工序和修改了檢查方法。

四、超精研（研Ⅲ）
超精研Ⅲ工序就是在原來二遍精研基礎上再增加一遍精研，也稱研Ⅲ，為做到精細加工，還需要注意以下問題：
(1)調整機床精度，采用3M4925 機床和德國SMS720 精研機，應調整機床和更換主軸軸承使端面跳動和徑向跳動精度達到0.02mm 以內，修復上下研磨板同軸度達到0.02mm 以內，機床的料盤要增加自動保護裝置，在堆球時可自動調節(jié)進球量或停機。
(2)采用德國ROXTH 公司的超精研板或國內著名品牌的超精研板, 該板以石墨與鐵素體為基本組織,不允許有硬質點和砂眼氣孔,板的硬度應控制在150-130HB 以內。
(3)加工板溝時應采用數顯立式機床，用成型刀加工,少壓溝，多磨溝，先連續(xù)裝幾盤球進行研磨加工,待板溝吻合后,再進行研Ⅲ加工,少壓溝的目的是避免板溝回彈使溝走形,多磨溝既可提高機床利用率,減少輔助時間又可使板溝光滑。
(4)超精研的加工量應控制在0.3μm 以內,一般來講研Ⅱ工序的成品球均應達到G10 級標準,其VDWS 均在0.25μm 以內,超精研的目的是為了提高精度,減少散差,而且超精研板始終要保持一個規(guī)矩的溝型,用它來修磨整批球。
(5)在南方由于空氣濕度較大,為防止銹蝕產生,建議使用英國BP 公司生產的BPOLEX-5452G 循環(huán)液或者是洛陽航達生產的類似循環(huán)液，保持在加工過程中不斷吸渣，以去除板溝剝落的鐵粉和被加工鋼球的鐵屑，以免產生新的擦劃傷，一旦發(fā)現球的表面和精度均不好時要主動更換磨液。
(6)研磨料采用W0.5 μm的白鋼玉或人造金剛石微粉，每盤球150kg可加入1 克，一般當水箱內濃度達到可研磨2~3 盤球后再加入1 克。
(7)加工時間24 小時，機床轉速15 轉/分，壓力根據球徑大小控制在3KN~5KN,加工＜3mm小球的壓力要更小些。
(8)為避免內溝和外溝的直徑差應堵溝和減少溝槽數，原3M4725 機床板徑為720mm,內徑為290mm,現改為內徑為420mm，原內外溝道的周長比為0.4，現內外溝道的周長比為0.6，3M4725 機床均在出球處裝有撥球器，因此可以進一步減少散差。

經過超精研Ⅲ加工后的鋼球測試數據如表2。
表2 儀器型號：WILSON圓度波紋儀GS-1A 單粒鋼球振動儀

編號	直徑DW （mm）	球直徑變動量 VDWS (μm)	精態(tài)波紋度 (μm)	動態(tài)波紋度 (μm)	加速度（db）范圍 27.5～30
	3.969mm	0.17	0.009	28.1
		0.17	0.009	28.6
		0.17	0.010	29.5
		0.18	0.009	29.6	30.5
		0.17	0.008	29.6
		0.17	0.009	28.6
		0.18	0.009	29.6	30.5
		0.17	0.008	28.1
		0.17	0.009	28.6
		0.17	0.009	28.3

以上結果可以看出，球直徑變動量VDWS 均勻性大為改善,級差R0.18-0.17=0.01，比原來有所提高，振動值散差db 30.5-29=1.5db，均勻性也有一定的改善。產品基本達到國內著名廠家的精度水平,與國外相比仍有一定的差距,主要體現在靜態(tài)波紋度還有一定差距,從而使單粒鋼球的振動值與國外相比還有2 個db 的差距,以后應加強在磨料方面的選擇和加工壓力的研究,盡量達到國際先進水平。

結論：
1.超精研加工是提高產品球直徑變動VDWS 均勻性的有效途徑,可以使產品的合套率大為提高,軸承的旋轉精度也有相應提高。
2.球直徑變動量的一致性好,使單粒鋼球的振動加速度db 的散差縮小,使軸承的異音大為降低。

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