在組成軸承的三大部件當中，套圈滾道和滾動體的幾何精度，表面質量對降低軸承的振動噪聲起著決定性的作用。在低噪音軸承中，對軸承鋼球的幾何精度和表面質量的要求比對套圈滾道的要求要高出**。因此，提高軸承鋼球的幾何精度和表面質量是降低軸承振動噪聲的主要途徑。本文僅就鋼球的質量對軸承的振動噪聲的影響進行分析探討。



2 鋼球的幾何精度對鋼球單體振動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值增大，而鋼球單體振動值的上升將直接造成合套后軸承整體振動噪聲的提高。試驗表明：隨著規格的不同，裝套軸承的單體振動值上升1 dB, 合套后軸承的振動噪聲要相應上升1~5 dB.



（2）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，其單體振動值就高，**終合套后軸承的振動噪聲也高。



（3）鋼球的批直徑變動量是指同一批加工的鋼球當中，球與球之間由于參與研磨循環的次數不同而產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，新加欄目隨著內套的高速轉動而承受著周期性的負荷，如果這時滾道中的各粒鋼球之間直徑上存在著哪怕是微小的差異，都會在軸承的內外套之間產生明顯的振動，這一點，在平時手感檢測軸承的振動時便會感受的到。



3 鋼球的表面完整性對鋼球單體振動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指標是影響鋼球動態性能的主要因素之一。



鋼球的表面質量缺陷是指在鋼球的加工過程中，由于設備精度，原材料質量，工裝調整等方面原因產生的表面上局部的極細微的材料缺損。按其形態的不同，新加欄目可分為點子，群點，碳鋼球加工工藝知識劃條和擦傷等四類。點子即鋼球表面上的點狀缺損；群點指鋼球表面上某處緊密聚集在一起的若干點狀缺損；劃條是指鋼球表面上隨機分布的長短不一的細直線狀缺損；擦傷則是指鋼球表面上一組排列方向的短細直線狀缺損。研究表明：在目前的加工條件下，鋼球表面質量缺陷是不可避免的，只是輕重程度不同而已。比如，表面上點子缺陷程度嚴重的鋼球，其單體振動值比沒有點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，他們的振動噪聲則比對照組的軸承（用基本沒有這三種表面缺陷的鋼球裝配的軸承）高出很多；有點子缺陷的，鋼球-碳鋼球-軸承鋼球-不銹鋼球-鋼球生產廠家-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 鋼球影響軸承振動噪聲的主要因素1.1 鋼球表面質量鋼球的表面質量是軸承振動，噪聲，異音產生的根本原因。大量試驗研究表明：外圈滾道表面，內溝滾道表面，鋼球表面對軸承振動，噪聲，異音產生的影響比率為1:3:10，鋼球的表面缺陷如劃傷，群點，凹坑，單點，擦傷，小平頂等缺陷，缺陷較大較深時則引起軸承合套振動值高并產生噪聲；當缺陷較小較淺時，軸承合套振動值低，有時產生軸承異音。鋼球表面質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，凹坑，小平頂等。鋼球表面質量引起軸承產生的噪聲及異音無周期性。此時產生的聲音為刺耳的間歇和連續的低頻聲。



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和噪聲。根據鋼球的成圓運動的規律和磨料，磨盤參與切削的隨機性，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，機床主軸精度與振動，磨盤溝R弧與鋼球的吻合度，磨盤溝R弧深度的不，磨料的不均勻性，不穩定性及人員操作的不穩定性等影響，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，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，則軸承產生的低頻振動和噪聲越大。



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生符合頻率異音，表面波紋度則影響軸承產生高頻的振動和噪聲。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。當鋼球的表面粗糙度較小時，其對軸承的振動，噪聲的影響不明顯。當鋼球的表面粗糙度Ra≤0.01 μm，Ry≤0.1 μm以內時，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時，則鋼球合套振動噪聲平穩，基本無異音。鋼球波紋度的密區比疏區更易引起軸承產生異音。

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我廠現擁有五六十臺套自動化生產設備，組成多條鋼球生產線，形成大循環以滿足多種規格大批量生產，主要生產等級包括G10、G16、G20、G28、G40、G60等，主要規格包括0.3mm-200mm，嚴格按照國標GB/T308-2013及國際標準ISO3290要求生產，甚至要高于國標要求，以滿足國內外客戶的高品質要求。

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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易導致軸承合套產生噪音和異音。鋼球表面不潔凈或粘有較小雜質將使軸承合套后，如同鋼球表面存在較大的表面缺陷一樣，導致軸承產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策2.1 提高鋼球加工機床的剛性與精度鋼球加工機床的剛性與精度對鋼球的球形誤差，表面粗糙度，波紋度等質量指標有直接的影響，要科學地提高機床的剛性，采取積極隔振，吸振措施，吸收機床大部分振動能量。同時提高機床主軸傳動齒輪，軸承及裝配的精度等級，**機床的加工精度，為鋼球合套后減振降噪提供基礎**。機床裝盤后磨盤的徑向跳動控制在0.02 mm以內，軸向跳動控制在0.03 mm以內為佳。



2.2 科學制定鋼球加工工藝科學合理的加工工藝參數和流程是鋼球合套后減振降噪的重要**。鋼球加工生產中積極采用行業新工藝，新技術對鋼球合套后減振降噪有明顯的作用，如采用鋼球表面強化處理工藝，熱處理自動線加工，樹脂砂輪磨研工藝等。特別是采用鋼球表面強化處理工藝對鋼球減振降噪有明顯改善。鋼球經表面強化處理后，鋼球表面產生一層硬的變質層，其表面硬度比基體金屬硬度提高2 – 3 HRC，明顯增強鋼球表面抗碰撞和康摩擦能力，有利于提高鋼球表面質量，鋼球耐磨性可提高1.5 – 2倍，鋼球合套后振動值可降低4-6 Db 同時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。另一方面，鋼球超精前的來料質量要從嚴控制，其質量精度要達到或接近國際G16級等級標準。超精加工量要小，一般控制在1-2 μm以內，**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，鋼球在磨料的作用下進行微量切削，**終達到理想的加工精度。磨料一般要經過竄制，沉淀后選取潔凈，均勻的磨料，**了大部分磨料顆粒在0.5 μm以下，超精研加工時，使鋼球獲得較好的表面質量，表面粗糙度，波紋度等，對鋼球合套后減振降噪可達到較理想的效果。



磨盤在超精過程中承擔著鑲嵌磨料的研磨載體作用。選用組織細密均勻，硬度適合，無砂眼，氣孔，硬質點，同時有良好鑲嵌性能的磨盤，是盤溝R弧與鋼球成型加工中，**每粒鋼球的每個面均勻切削的前提。磨盤硬度一般控制在HB170-210范圍，鋼球規格小時選擇硬度相對較硬的磨盤為佳，鋼球規格較大時選擇硬度相對較軟的磨盤。



2.4 合理調整出球量，**盤溝R弧深度合理調整機床進出球量，保盤溝R弧深度，是鋼球獲得較理想的球形誤差及表面質量的關鍵。立式機床在進出球方面，通過調整進出球球口，可基本**單位時間內進入溝道接受磨削的鋼球數與溝道中心徑長成正比，即盤溝R弧的深度可基本保持。同時立式機床根據機床特性，出球時靠后面的鋼球擠碰而進入料盤，不可避免的出現鋼球在出球口停留的時間及鋼球交換有明顯差異，使鋼球的質量精度性有較大差異，因此立式機床加工鋼球要減振降噪，**盤溝R弧深度的重點是，**鋼球在出球口處的順利及充分交換。



臥式機床在進出球方面，單位時間內進入每條溝道中接受磨削的鋼球數基本相等，即單位時間內每溝磨削掉的鋼球屑重量基本相等，而內溝比外溝溝徑短，因此內溝易比外溝磨的深。**內溝與**外溝溝深差異**。而在出球口方面，被加工的鋼球在收球刀板的引導下順利流入料盤。同時料盤每轉一圈，料盤內外鋼球交換一次。因此臥式機床加工鋼球要減振降噪，**盤溝R弧深度的重點是，**鋼球在進球口處根據盤溝的長短調整鋼球量與之成正比，同時可適當減少盤溝數，以減少**內溝與**外溝之間的長度差。



根據立式機床與臥式機床的特點，在合理調整鋼球進出球量，**盤溝R弧深度外，在加工鋼球規格上，立式機床比較適合加工較小規格鋼球，臥式機床比較適合加工較大規格鋼球。



2.5 鋼球下球后的清洗及防護鋼球經加工檢驗合格后，在清洗及防護方面是較易忽視的問題。鋼球加工完畢后其表面質量及幾何精度較高，極易在外力及雜質的破壞下造成精度下降。因此，在鋼球清洗過程中要**環境清潔，少灰塵。在與鋼球接觸處采用軟質材料隔離，并清洗干凈。在搬運及運輸過程中輕拿輕放，防止碰撞及擠壓，可有效保持鋼球精度質量，減少鋼球合套后對軸承的振動噪聲影響鋼球磨削燒傷是鋼球加工中易產生的一種較嚴重的表面缺陷，成品鋼球出現燒傷會大大降低鋼球的壽命。當前,隨著市場對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關注與重視。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。但鋼球燒傷產生環節較多，人為因素影響較大，成品外觀不好識別。現就鋼球加工中燒傷產生的原因進行分析并探討其控制措施。



1 鋼球燒傷的表現特征鋼球燒傷一般只有通過冷酸洗后才能正確辨別，其在冷酸洗的濕潤狀態下呈現為灰黑色或灰白色。嚴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。



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