一種調控軸承滾道變質層深度的磨削工藝方法

本發明屬于軸承制造，尤其涉及一種調控軸承滾道變質層深度的磨削工藝方法。

背景技術：

1、軸承滾道磨削是軸承制造中最關鍵的工序之一，滾道的磨削質量將直接影響軸承的使用性能和疲勞壽命。傳統的軸承滾道磨削，通常只考慮尺寸公差、形位公差和表面粗糙度，不考慮磨削導致的軸承滾道變質層等表面完整性問題。而滾道存在的表面完整性缺陷將大幅縮短軸承的疲勞壽命。由于傳統軸承的制造缺少對軸承滾道表面質量進行控制的表面完整性關鍵指標，同時缺少調控關鍵指標的工藝方法，這使國產軸承疲勞壽命遠低于國際知名品牌。因此，需要面向軸承疲勞壽命提升的需求，給出影響軸承疲勞壽命關鍵指標，即軸承滾道變質層及其表征參量，以及調控軸承滾道變質層的磨削工藝方法及其參數組合。

2、現有的軸承滾道磨削技術存在的問題主要包括以下幾點：

3、1.表面完整性考慮不足：傳統的軸承滾道磨削主要關注尺寸公差、形位公差和表面粗糙度，但未充分考慮磨削過程中可能導致的軸承滾道變質層等表面完整性問題。這種表面完整性的缺陷會顯著影響軸承的使用性能和疲勞壽命。

4、2.疲勞壽命較短：由于滾道存在的表面完整性缺陷，如變質層、微裂紋等，會大幅縮短軸承的疲勞壽命。這導致國產軸承的疲勞壽命遠低于國際知名品牌。

5、3.缺乏關鍵指標控制：傳統軸承制造中缺少對軸承滾道表面質量進行控制的表面完整性關鍵指標。這意味著在磨削過程中，無法有效地監控和評估滾道的實際質量，從而難以保證軸承的最終性能。

6、4.磨削工藝及參數組合不足：目前尚缺乏調控軸承滾道變質層的具體磨削工藝及其參數組合。這使得制造商在面臨表面完整性問題時，難以采取有效的措施進行改進。

7、現有的軸承滾道磨削技術在表面完整性、疲勞壽命、關鍵指標控制和工藝方法等方面存在明顯的問題。為了解決這些問題，需要深入研究影響軸承疲勞壽命的關鍵指標，開發新的磨削工藝，并優化參數組合，以提高軸承的制造質量和使用壽命。

技術實現思路

1、針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種調控軸承滾道變質層深度的磨削工藝方法。

2、本發明的要點包括，(1)一種調控軸承滾道變質層深度的磨削工藝方法，所述調控軸承滾道變質層深度的磨削工藝方法，應采用符合磨削速比rv設計區間的磨削工藝參數組合；(2)所述調控軸承滾道變質層深度的磨削工藝方法，需要將滾道亞表面磨削變質層深度控制在hd*(一般為10μm)以內，并避免磨削變質層中形成硬脆的白層組織。

3、進一步，(3)軸承滾道磨削的磨削速比用rv表示，其特征在于，磨削速比rv表示砂輪速度與工件速度的比值，即：rv＝vs/vw。

4、式中，vw是工件速度，vs是砂輪速度。

5、進一步，(4)軸承滾道磨削的符合磨削速比rv設計區間的磨削工藝參數組合，其特征在于，在軸承材料采用高碳鉻合金(din100cr6)和陶瓷燒結剛玉砂輪(圣戈班-諾頓)條件下，當砂輪速度為40m/s時，應采用rv<rv1*(這里rv1*＝19)的磨削速比設計區間；當砂輪速度為60m/s時，應采用rv<rv2*(這里rv2*＝26)的磨削速比設計區間；當砂輪速度為80m/s時，應采用rv<rv3*(這里rv3*＝33)的磨削速比設計區間。

6、本發明的另一目的在于提供一種所述軸承滾道變質層的度量方法，包括軸承滾道亞表面暗層組織和白層組織的深度。

7、進一步，軸承滾道變質層深度的度量方法，包括軸承滾道亞表面暗層組織深度hd和白層組織深度hw。

8、結合上述的技術方案和解決的技術問題，本發明所要保護的技術方案所具備的優點及積極效果為：

9、第一、本發明包括調控軸承滾道變質層深度的磨削工藝方法及其參數組合，一種軸承滾道變質層深度的度量方法。其中，調控軸承滾道變質層深度的磨削工藝方法主要包括磨削工藝參數的組合方法，以及符合磨削速比rv設計區間的磨削工藝參數設計要求。

10、第二，本發明可有效調控軸承滾道變質層深度，克服滾動軸承滾道表面磨削質量差、磨削工藝參數難以合理優化設計等難題，為提升高檔軸承產品的使役性能和疲勞壽命提供了合理有效的機械加工工藝方法和工藝參數。本發明通過有效調控軸承滾道變質層深度，可以顯著提高軸承實際運行的長期穩定性及其疲勞壽命，縮小與進口高端軸承的壽命差距。

11、第三，作為本發明的權利要求的創造性輔助證據，還體現在以下幾個重要方面：

12、(1)本發明提出的軸承滾道的磨削工藝方法，有效調控軸承滾道變質層深度，通常可使軸承的實際測試壽命顯著提高。工程實踐中，采用本發明技術方案制造的軸承，其實際測試的壽命范圍有時比較大，其原因是，軸承的零件加工及其裝配工序很多，各工序的生產環境、軸承相關零件的加工誤差，以及自動上下料機構的穩定性、砂輪磨損等工藝條件的任何變化所引發的不一致性和不穩定性等。

13、(2)本發明的技術方案克服了軸承制造中傳統技術偏見，突破了現有的工藝技術與方法。

14、(3)本發明的技術方案轉化后的預期收益和商業價值為：

15、以本發明疲勞壽命測試用的試驗軸承型號7002p4為例，由于國產軸承，尤其是高端軸承的疲勞壽命與國際著名品牌軸承存在很大差距，按目前市場價格，國際著名品牌的軸承(如nsk)價格一般是國產軸承的3倍或以上。

16、綜上所述，采用本發明提出的工藝方法，將顯著提升國產軸承的疲勞壽命，為企業帶來巨大收益和商業價值。

17、第四，本發明提出了一種創新的調控軸承滾道變質層深度的磨削工藝方法。在軸承材料采用高碳鉻合金和陶瓷燒結剛玉砂輪(圣戈班-諾頓)的特定條件下，該方法通過采用符合特定磨削速比rv設計區間的工藝參數組合，實現了對軸承滾道變質層深度的精確控制。這一工藝方法的提出，解決了傳統磨削過程中難以準確控制變質層深度的問題。

18、該磨削工藝方法的核心在于控制滾道亞表面磨削變質層的深度，確保其在設定的hd*范圍以內，并有效避免磨削變質層中形成硬脆的白層組織。這一技術突破不僅提高了軸承的加工精度和表面質量，還顯著延長了軸承的使用壽命。通過優化磨削參數，本發明成功降低了軸承在使用過程中因變質層導致的性能下降和損壞風險。

19、本發明中引入的磨削速比rv是一個關鍵參數，它表示砂輪速度與工件速度的比值。通過精確調整這一比值，可以實現對磨削過程中熱量和力的精確控制，從而進一步優化變質層的形成。在砂輪速度分別為40m/s、60m/s和80m/s時，本發明給出了具體的磨削速比設計區間，為實際生產提供了明確的操作指導。

20、通過本發明的實施，軸承滾道變質層深度得到了有效控制，包括亞表面暗層組織深度hd和白層組織深度hw。這一技術進步不僅提高了軸承的制造質量，還為軸承行業的持續發展注入了新的動力。與傳統的磨削工藝相比，本發明在確保軸承性能和使用壽命方面展現出了顯著的優勢，有望成為未來軸承制造領域的主流技術之一。

技術特征：

1.一種調控軸承滾道變質層深度的磨削工藝方法，其特征在于，在軸承材料采用高碳鉻合金和陶瓷燒結剛玉砂輪條件下，所述調控軸承滾道變質層深度的磨削工藝方法，應采用符合磨削速比rv設計區間的磨削工藝參數組合。

2.如權利要求1所述的調控軸承滾道變質層深度的磨削工藝方法，其特征在于，需要將滾道亞表面磨削變質層深度控制在hd*以內，并避免磨削變質層中形成硬脆的白層組織。

3.如權利要求1所述的調控軸承滾道變質層深度的磨削工藝方法，其特征在于，磨削速比rv表示砂輪速度與工件速度的比值，即：rv＝vs/vw。

4.如權利要求1所述的調控軸承滾道變質層深度的磨削工藝方法，其特征在于，所述的符合磨削速比rv設計區間的磨削工藝參數組合，在軸承材料采用高碳鉻合金和陶瓷燒結剛玉砂輪條件下，當砂輪速度為40m/s時，應采用rv<rv1*的磨削速比設計區間；當砂輪速度為60m/s時，應采用rv<rv2*的磨削速比設計區間；當砂輪速度為80m/s時，應采用rv<rv3*的磨削速比設計區間。

5.如權利要求1所述的調控軸承滾道變質層深度的磨削工藝方法，其特征在于，所述的軸承滾道變質層深度，包括軸承滾道亞表面暗層組織深度hd和白層組織深度hw。

技術總結
本發明屬于軸承制造技術領域，公開了一種調控軸承滾道變質層深度的磨削工藝方法，采用符合磨削速比Rv設計區間的磨削工藝參數組合。磨削速比Rv表示砂輪速度與工件速度的比值。在軸承材料采用高碳鉻合金(DIN100Cr6)和陶瓷燒結剛玉砂輪(圣戈班?諾頓)條件下，當砂輪速度為40m/s時，應采用Rv<Rv1*(這里Rv1*＝19)的磨削速比設計區間；當砂輪速度為60m/s時，應采用Rv<Rv2*(這里Rv2*＝26)的磨削速比設計區間；當砂輪速度為80m/s時，應采用Rv<Rv3*(這里Rv3*＝33)的磨削速比設計區間；需要將滾道亞表面磨削變質層深度控制在h<subgt;d</subgt;<supgt;*</supgt;(一般為10μm)以內，并避免磨削變質層中形成硬脆的白層組織。本發明可有效抑制軸承滾道亞表面磨削裂紋的磨削，提高軸承使役性能并提升軸承疲勞壽命。

技術研發人員：李蓓智,任祉達,楊建國
受保護的技術使用者：東華大學
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21