滚子超精工序用普通磨料油石替代立方体磨料油石的探讨

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Study on roller superfinishing is alternative to cube silicon carbideAN Zi--qing(Harbin Bearing Parts Company，Harbin 150050，China)Abstract：The reasonable GB/WA mixed abrasive whetstone can adapt the TS-21 crown roler lapping machine processingneeds more than 10 kinds of products，and replaced by a cube of silicon carbide oil stone under the machining process to ensure thedesign and application of suitable formulations。

Key words：Roler superfinishing；ordinary abrasive；ahernative；cube silicon carbide在轴承超精加工过程中。国内流行并大量采用的是立方体碳化硅油石。这是因为立方体碳化硅磨粒硬度高于白刚玉磨料，韧性高于普通碳化硅磨料，晶格构造与金刚石相近，是公认的提高超精磨削质量的理想材料。但 由于国内生产立方体碳化硅磨料的厂家相继停产 ，且价格比普通磨料贵 1O倍以上，给使用单位带来了无法及时采购原料的不便。本文采用正交试验的方法，对用普通磨料油石替代立方体油石进行了探讨。

1 试验条件与要求1.1 试验条件1.1.1 试验对象轴承圆柱滚子超精研工序。

1.1.3 机床参数频率 ：2 400 t/min；振幅：1.5～2.0；工件速度 ：22转/S；压力：2-4.5Kg/cm 。

1.2 质量要求圆度：8/10000；粗糙度：0.05；几何精度：1.4 ；研削量：4～8 ；烧伤震纹：无。

1.3 机床加工特点贯穿式磨削，滚子通过磁力振动器 自动上料，在三块按-定间距排开的油石下匀速通过，工件旋转前进的同时，油石以相同的频率和振幅往复运动，并在-定的压力下作用于工件表面而产生磨削作用。

1.4 对油石的性能要求有可靠的强度和耐用度；组织均匀，精研后工件表面亦均匀；保证工件加工精度要求 ；自锐性好，不堵塞。

2 试验部分试验要达到要求的目标，其实质是对油石的制造从材料选择到配方设计以及油石制造工艺改进提出了苛刻 的要求。由于机床三个工位的油石性能不同，就更增加了试验的复杂性。对于这样-个涉及因素复杂、环节多的试验 ，我们采用正交试验表对具有代表性的二工位油石进行主题研究 ，然后对其他工位进行调整。经分析，在磨料粒度固定时，影响油石使用性能的关键因素为：A.材质(碳化硅 GC；立方碳化硅 SC；白刚玉 WA)；B.砂结 比(磨粒与结/合剂的重量 比例)；C.组织号(可用油石密度间接反映)；D.油石的后期处理方式(浸硫、浸硬脂酸等)。

收稿 日期：2013-Ol-31作者简介：安子清(1956-)，男，黑龙江哈尔滨人，工程师，主要从事磨具制造研究。

54责任编辑：刘夏 mumian214###163.com2.1 制定正交试验的因素水平表对上述四个因素各取三个水平，如表 1。

表 1 因素水平表I铀 .1 Factors and level2.2 试验评价方法用油石耐用度(S)、研削性能(Y)、粗糙度(C)三项指标评鉴油石效果。

2.2.1 油石耐用度 S：等于或超过立方体油石 3分低于立方体油石 1/3寿命 2分低于立方体油石 1/2寿命 1分2.2.2 研 削性能 Y适应工艺要求 3分堵塞 2分磨痕去不掉 1分2.2.3 粗糙度 C：达到0.05以上 3分达到0.08以上 2分达到0.1以上 1分2.3 确定试验方案由水平因素表可知这是-个四因素、三水平的实验，故选用正交表 L9(3) 安排试验方案，并对试验结果进行分析。

3 试验分析应用 L9(3) 正交试验表并将历次试验结果填人表中，并对效果进行评价打分，得出试验结果，如表 2所示。

从试验表中可以看出，3号方案是最佳效果，即采用A3B1C2D3的油石制造工艺即能得到理想的效果。在本工艺中，混合磨料 的重量 比例为 GC/WA6/4，能充分发挥两种材质的综合能力。油石后期处理方式以浸硫磺能得到较好的粗糙度。组织号为 l0，即油石密度 1.56g/cm 时研削量最好，磨粒脱落最均匀♂合剂比例为 12%时，能够达到符合加工要求的油石硬度等级，满足生产需要的耐用度要求。具体的试验对比结果，如表3所示。

表2 试验结果表Tab.2 Results1 GC2 GC/WA8/23 GC/WA ：6/44 GC5 GC/WA 8/26 GC/WA 6/47 GC硬脂酸无硫无硫酸硫8 GC/WA 8/2 18 1.56 酸9 GC/WA6/4 18 1.48 无 2 3 2 7耐用度研削量脱落性粗糙度10000 ，6Ix均匀<0.0510000 ，5～7均匀0.O5使用鉴定表明，合理的 GB/WA混合磨料油石，在合适的配方设计和适用的加工工艺保证下，能够适应 1凸度滚子精研机加工的10余种产品的需要，能够取代立方体碳化硅油石。在此基础上 ，用同样的试验方法对三工位的油石也进行了试验调整，得到的结果如表4所示。

表4 调整后三工位油石的试验结果Tab.4 Results of adjusted whetstone in the three station由表 4可见，5号方案基本满足了产品的质量要求 ，其寿命略低于立方体碳化硅油石。由于普通磨料的平均成本仅为 1.5元/每块，价格低于立方体油石约 l9倍(立方体油石 29 每块)，因此在实际生产 中替代立方体油石是可行的。

(下转第35页)555 6 9 4 6 7 5 7 l 2 3 1 2 2 l 2 2 3 3 1 2 2 1 2 2 l 3 2 2 3 3 3 铝 铝 ∞ ∞掩 第四步：设最终选上了 个的变量： 2，， 且iI，i2，，i 互不相同，R。 经过变换 L L ，，嘻后为 R(r r xi2Xi2r‰ ，通过代数运算可得： 606 。6 6 ikik运用 Matlab软件处理(具体程序见附录)即可得如下的方程：(1)红葡萄和酒的逐步 回归：yI1.034x40.214x26，Y2- 0.Ix40.239xl50.382xl8，Y30.875xl1， 0.883x5， 1.11lx20.971x40.348x50.578x130.283xl41.012x26，y60.874xI1，Y70.6O4 4-0.184xs0.234xl50.355x29， 0.434x4-0.680x∞，Y90.352x-0.369x60.587xl7。

(2)酒和红葡萄的逐步回归： 1：0.531y。十1.432y20.645y4， 20.483y7， 4：0.922yl， 50.462y5， 61.258Y10.688y7， 80.480y1， 90.766yl， l00.814y3， l0.883y4， 120.743y3， I30.709y40.283y5， 140.449Y8， 151.098y20.621，，4， l70.417y80.697y9， l8：0.410ys， 210.434ys， 2 ：0.408y20.385y9， 250.501Yl， 260.482 ， 280.493y7，X290.572y0.517y8， 3o0.412y1十0.776y8。

(3)白葡萄和白葡萄酒 的逐步回归：Y 0.586x，20.391x27，Y20.708x130.524x18，Y3-0.743xll，y50.429xl3， 0.501x22O.437x26，y70.402x60.479x ，Y80.434x40.680x30，Y90.375x240.690x26。

(4)自葡萄酒和白葡萄的逐步回归： 。：0.078y2， 2：0.155y3， 60.467y3， 80.403y2， l00.449y2， Il0.743y3， l20.573y1， 130.696y3， l50.171y3， l6-0.552y， l70.513y8， 18 0.628y8， 2 0.720y6， 230.536y8， 240.499y8，戈25O.520y3， 260.757y8。

结果显示 ：(1)红葡萄酒的质量与酿酒葡萄的理化因子之间进行逐 步回归分 析，得 到最优 回归方程为 Z。

0.594 879X (2)红葡萄酒的质量与葡萄酒的理化因子之间进 行逐 步 回归分 析，得 到最 优 回归方 程 为 z。

0.594 8790 。(3)白葡萄酒的质量与酿酒葡萄的理化因子之间进行 逐 步 回归分 析，得 到最 优 回归方 程 为 z2：0.594 879X1.。(4)白葡萄酒的质量与葡萄酒的理化 因子之间进行逐步回归分析，得到最优回归方程不存在。