汽車行業（yè）中發動機曲軸，凸輪軸類零件的磨（mó）削是重要工藝，汽車業的飛速發展對（duì）曲軸（zhóu）類零件的磨削加工也提出更高生產效率的要求，磨削速度亦隨之越來越高，隨之帶來一（yī）係列磨削燒傷及應力產生等問題，現就這些磨削質量與技（jì）術問題進行探討。

關於高速磨削燒傷及其應力問（wèn）題

      軸類零（líng）件（jiàn）磨削燒傷（shāng）一般可分為兩類，一是表（biǎo）麵（miàn）明顯過熱燒傷，肉眼可見，此時，零件加工表（biǎo）麵工作硬度已喪失，應（yīng）力高度（dù）集中，屬報廢情況；另一類是（shì）肉眼不可見的表麵磨削燒傷，使零件表麵工作硬度有所（suǒ）下降，由（yóu）於切削功率熱效應，使金屬材料在一定深度（dù）的金（jīn）相組織發生變化，由溫度（dù）變化梯度產生了（le）相應層麵的熱（rè）變形應（yīng）力。此時零件如在短期中使用無大影響，但工作（zuò）壽命不長，在今後發動機長期工作中，應力會逐步釋放而影響發動機工作，二加工（gōng）應（yīng）力產生除燒傷引起外，還可（kě）由切削（xuē）擠壓產生的擠壓應力引起。由磨削（xuē）機理可知，軸類零件（jiàn）表麵在（zài）經過高速磨削時（shí），微觀表麵可看作工件表麵某質點在受到（dào）擠壓尚未彈性恢複時又再受到擠壓，從而部分失去材料的彈性變形（xíng），這些情況是在砂輪主（zhǔ）軸由（yóu）滾動軸承支承下磨削產生的，即整個磨削在砂輪與零件、主軸與軸承之間（jiān）完全剛性接觸中完成的。實際上，滾動軸承支（zhī）承砂輪主軸在磨削中會有振動及較大噪聲，這樣零件被磨削，表（biǎo）麵會額外（wài）產生（shēng）振紋，並影響工件（jiàn）表麵光（guāng）潔度的提高。而靜壓軸承支承的砂輪主軸，在磨削時軸承與主軸是柔性接觸（chù），不會出現剛性（xìng）接觸中的那（nà）種振動。

新型超音速磨（mó）削動（dòng）靜壓軸承技術

      筆者長期研（yán）製高速、高精度，高承載力的動靜（jìng）壓軸承，較典（diǎn）型的是具有專利技術的GL-01型（xíng）（如圖1所示）和GL-02型（如圖2所示（shì））。

      新型靜壓軸承（chéng）均能達到超音速磨削主軸（zhóu）轉速120000r/min以上，主（zhǔ）軸直徑為無（wú）密封環。這裏對GL-02型（xíng）軸承進行簡單介紹，這（zhè）是一種內錐螺旋油腔（qiāng）的軸承（chéng）係（xì）統，省去了傳統的平麵止推軸承，也沒（méi）有密封（fēng）圈。主軸大端120mm，使（shǐ）用CBN砂輪，砂輪直徑500mm，主軸轉速12000r/min，砂輪線速（sù）度370m/s，超出音速。 

      1.這裏CDEF是實際（jì）圓錐麵（miàn）螺旋油腔，虛線部分CDGC’ 是假想圓錐麵油腔，DD’與軸心線QQ’平行，DG與DD’夾角為圓錐半角，DF與DD’ 夾角為螺（luó）旋角，FA為徑向封油麵。假想DD’為主軸某一切（qiē）麵線，沿n方向旋轉，從油腔A點依次轉過等，顯然當主軸任一切麵線一部分進入某油腔時，該切麵線的另一（yī）部分正在逐步移出上個油腔，這就是螺旋油腔。由於螺旋油腔軸承受載荷是均（jun1）衡（héng）無方向（xiàng）性的，主軸旋轉將是極其平穩的。主軸運轉速度在相當大的（de）範圍內不受任何限製。 

      2. 由於是圓錐軸承，油（yóu）膜對主軸表麵的法向反力分解成徑向分力和軸向分力;軸向分力的存在使軸承係統中不需平麵止推軸承的介入（當（dāng）然圓錐軸承需成對使用），結構簡單（dān）。更重要的是圓錐軸承是天然的無需軸頸密封環（huán）封油的軸承（chéng）係統。無論（lùn）主軸處於靜止或低速或高速旋轉狀態都（dōu）無需密封環。可作如下證（zhèng）明：設油液從Z軸正向流出軸承時，在Z軸任意取二（èr）截麵Z1、Z2，並在Z1、Z2處取二小區域，分別求出Z1截麵Z2截麵的容積。

      當油液從Z1區域（yù）流向Z2區域時，由於不能填滿Z2區域的容積，需從Z1區域再補充一部分油液作增量，這樣一次類推，當油液從Z軸正向（xiàng）流出，油液將連續增量，即有一加速度，方向指向Z軸方向，使油液迅速流出Z軸（zhóu）正向（實踐由液體成噴（pēn）射狀流出（chū）軸承（chéng），而不是（shì）傳統圓柱軸承那樣“從（cóng）容”地流出）。油液不可（kě）能逆加速度（dù）方向由Z軸負向（xiàng）流出軸承。所以這是無（wú）需密封環的（de）靜壓軸承係統。對於傳統的靜（jìng）壓軸承係（xì）統，單隻軸承有（yǒu）壓力反饋，而前後軸相互間無反饋，即單隻（zhī）軸承徑向剛度基本決定了整（zhěng）個軸（zhóu）承係統徑（jìng）向剛度，而新型軸承為圓錐孔，單隻軸承無剛度，需成對使用，即（jí）二隻軸承共同組成了軸承係統剛度，顯然錐度孔軸承係統剛度，要遠大於傳統的圓柱孔軸承係統剛度。且由於是螺旋（xuán）油腔，其主軸在工作旋轉中，整體無壓力極值變化，故工作穩定。

      筆者在（zài）實踐中（zhōng）看到，滾動軸承支（zhī）撐主（zhǔ）軸，在高速旋轉時的振動要比（bǐ）相同條件下（xià）低（dī）速旋轉（zhuǎn）時振動小的多。而動靜壓軸承高速與低速旋轉（zhuǎn）時，其（qí）振動（dòng）無變化（huà）。且高速滾動軸承的有效工作壽命較短，一般僅（jǐn）幾個月就需要更換軸（zhóu）承，而動靜壓軸承正常使用下，工作壽命長達數十年之久。對造價來說，單套滾動（dòng）軸承要比滑動軸承價格便宜，但考慮其工（gōng）作壽（shòu）命來說，兩三（sān）年的消耗量（liàng）就使滾動（dòng）軸承的成本高於滑動軸承，且經常（cháng）更換軸承影響主軸工作（zuò）精度。另外在大曲（qǔ）軸粗磨狀況下，用新型軸承磨削，生產效率提（tí）高了25%（不（bú）包（bāo）括輔助工作時間的節省）。 

關（guān）於活塞環端麵新型磨削技術

      眾所周知，活塞（sāi）環發動機中一個（gè）重要的零件，雖然件小（xiǎo），但技術（shù）要求頻高，不但要求行位（wèi）精度高，表麵硬度、光潔度、應力集中等問題也很嚴峻。和軸類零件磨削加工有所不同的是，活塞環端麵磨削均為滾動軸承支撐的砂輪。工件、砂輪、主軸、軸承等完全是剛性接觸。這是因為傳統的靜壓軸（zhóu）承其軸向力是靠環狀止推靜壓槽油腔產生。這個軸向力是較小的，無法承受活塞環端麵的磨削力。而GL新型軸承（chéng）是錐度軸（zhóu）承，在（zài）工作中無論是（shì）磨削零件外圓（yuán）或是端麵，均是（shì）由軸承錐度麵承載，這個磨削力是巨大的，足以搞笑的磨削（xuē）零件的端麵，且是柔性接觸，這對（duì）活（huó）塞環表麵（miàn）質量提高有很大改善。本公司在711所的新中廠試磨大曲軸磨床法蘭時（shí），用1450mm直徑的（de）砂輪，磨800mm的（de）大法蘭，磨削狀況良好。另（lìng）外活塞（sāi）環端麵磨床砂（shā）輪主軸，雖然是中低速工作，但卻經常更換主軸軸（zhóu）承（chéng），由於其特殊（shū）工作狀況所定，每次（cì）更換軸承都很困難，而采用新型錐度靜壓軸承可避免上述情況。