汽車行業中發動機曲軸，凸輪軸類零（líng）件的磨削是重（chóng）要（yào）工藝，汽車（chē）業的飛速發展對曲軸類（lèi）零件（jiàn）的磨削加工也提出更（gèng）高生產（chǎn）效率的要求，磨削速度（dù）亦隨之越來越高，隨之帶（dài）來（lái）一係（xì）列磨削燒傷及應力產生等問題，現就這些（xiē）磨削質（zhì）量與技術問題進行（háng）探討。

關於高速磨削燒傷及其應力問題

      軸類零件磨削燒傷一般可分為（wéi）兩類，一是表麵明顯過（guò）熱燒傷，肉眼可（kě）見，此時，零（líng）件加工表麵工作硬度已喪（sàng）失，應力高度集（jí）中，屬報廢情況；另一類是肉眼不可見的（de）表（biǎo）麵磨削燒傷，使零件表麵工作硬度有所下降，由於（yú）切削功率熱（rè）效（xiào）應（yīng），使金屬（shǔ）材料在一定深度的金相組織發生（shēng）變（biàn）化，由溫度變化梯度產生了相應層麵的熱變形應力。此時零件如在短期中使用無大（dà）影響（xiǎng），但工作壽命不長，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，二加工應力產生（shēng）除燒傷（shāng）引起外，還可由切削擠壓產生的擠壓應力引起。由磨（mó）削機理可知，軸類零件（jiàn）表麵在經（jīng）過高速磨削時，微觀表麵可看作工件表麵某質點在受到（dào）擠壓尚未彈（dàn）性（xìng）恢複時又再受到擠壓，從而（ér）部分（fèn）失去材料的彈（dàn）性變形，這些情況是在砂輪主軸由滾動軸承支承下磨削產生的（de），即（jí）整個磨削在砂輪與零件、主軸（zhóu）與軸承之間完全剛（gāng）性接觸中完成的。實際上，滾動軸承支承砂輪主軸在磨削中會有振動及（jí）較大噪（zào）聲，這樣零件被磨削，表麵會額外產生振紋（wén），並影（yǐng）響工件表麵光潔度的提高。而靜（jìng）壓（yā）軸承支承的砂輪主軸（zhóu），在磨削時軸承與（yǔ）主軸（zhóu）是柔性接觸，不會出現（xiàn）剛性接觸中的那種振動。

新型超（chāo）音速磨削（xuē）動靜壓軸承技術

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

      新（xīn）型靜壓軸承均能（néng）達到超音速磨削主（zhǔ）軸轉速120000r/min以上，主軸直徑為無密封環。這裏對GL-02型軸（zhóu）承進行簡單介紹，這是一種內（nèi）錐螺旋油腔的軸承係統，省（shěng）去了傳統的平（píng）麵止推軸承，也沒有密封圈。主軸大端120mm，使用（yòng）CBN砂輪，砂輪直徑500mm，主軸（zhóu）轉速12000r/min，砂輪（lún）線（xiàn）速度370m/s，超出音速。 

      1.這裏CDEF是實際圓錐（zhuī）麵（miàn）螺旋（xuán）油腔，虛線部分CDGC’ 是假想圓錐麵油腔，DD’與（yǔ）軸（zhóu）心線QQ’平行，DG與DD’夾角為圓錐半角，DF與DD’ 夾角為螺旋角，FA為徑向封油麵。假想（xiǎng）DD’為主（zhǔ）軸某一切麵線，沿n方向（xiàng）旋（xuán）轉，從油腔A點依次轉過等，顯然當主軸任一切麵線一部（bù）分進入某油腔時，該切麵線的另一部分正在逐步移出上（shàng）個油腔，這就是螺旋油（yóu）腔。由於螺旋油腔軸（zhóu）承受載荷是均衡無方向性的，主軸旋轉將是極其平穩的。主（zhǔ）軸運轉速度在相當大的範圍內不受任何限製（zhì）。 

      2. 由於（yú）是圓錐軸承，油膜對主軸表麵的法向反力分解成徑向分力和（hé）軸向（xiàng）分力;軸向分力的（de）存在使軸承係統中不需平麵止推軸承的介（jiè）入（當（dāng）然圓錐軸承需（xū）成對使用），結構簡單。更重要的是圓錐軸承是天然（rán）的無需軸頸密封環封（fēng）油的軸承（chéng）係統。無論主軸處於靜止或低速或高速旋轉狀態都無需密封（fēng）環。可作如（rú）下證明：設油液從Z軸正向流出（chū）軸承時，在Z軸任意取二截麵Z1、Z2，並在Z1、Z2處取二小區域，分別求出（chū）Z1截麵（miàn）Z2截麵的容積。

      當油液從Z1區域流向Z2區域時，由於不（bú）能填滿Z2區（qū）域的（de）容積，需從Z1區域再（zài）補充一部分油液作增（zēng）量，這樣一次（cì）類推，當油液從Z軸正向流出，油液將連續增量，即（jí）有一加速度，方（fāng）向指向Z軸方（fāng）向，使油液迅速（sù）流出Z軸正向（實踐由液（yè）體成噴射狀流出軸承，而不是傳統圓柱軸承那樣“從容”地流出）。油液不可能逆加速度方向由Z軸負向流出軸承。所（suǒ）以這是無需密封環的靜壓（yā）軸承係（xì）統（tǒng）。對於傳統的（de）靜（jìng）壓軸承係統，單隻軸承有壓力反（fǎn）饋，而前後軸相互間無反饋，即單（dān）隻軸承徑向剛度基本決（jué）定了整個軸承係統徑向剛度，而新（xīn）型軸承為（wéi）圓（yuán）錐孔，單隻軸（zhóu）承無剛（gāng）度，需（xū）成對使用，即二隻軸承共同組成了（le）軸承係統剛度，顯然錐度孔軸（zhóu）承係統剛度，要遠大於傳統的圓（yuán）柱孔軸承係統剛度。且由（yóu）於是螺旋油腔，其主軸在工作旋轉中（zhōng），整體無壓力（lì）極值變化，故工作穩定。

      筆者在實踐中看到，滾動軸承支撐主軸，在高速旋轉時的振動要比相同條件下低（dī）速旋轉時振動小（xiǎo）的多。而動靜壓（yā）軸承高速與低速旋轉時，其振動無變化。且高速滾動（dòng）軸承（chéng）的有效工作壽（shòu）命較短，一般僅幾個月就需要更換軸承，而動靜壓軸承正常使（shǐ）用下，工作壽命長達數十年之（zhī）久（jiǔ）。對造價來說，單套滾動軸承要比滑動軸承價格便宜，但考慮其工作壽命來說，兩三（sān）年的消耗量就使滾動軸承（chéng）的成本高於滑動軸承，且經常更換軸承影響主軸（zhóu）工作精度。另外在大曲軸粗磨狀況下，用新型軸承磨削（xuē），生產效率提高了25%（不包括輔（fǔ）助工作時間的節省）。 

關於活（huó）塞環端麵（miàn）新（xīn）型磨削技術

      眾所周知，活塞環發動（dòng）機中一個重要的零（líng）件，雖然件小，但技術要求頻高，不但要求行位精度高，表麵硬度（dù）、光潔度、應力集（jí）中等問題也很嚴峻。和軸類零件磨削加工有（yǒu）所不同的是，活塞環端麵磨削均為滾動軸（zhóu）承支撐的砂輪。工件、砂輪、主（zhǔ）軸、軸承（chéng）等完全是剛（gāng）性接（jiē）觸。這是因為傳統的靜（jìng）壓軸承其軸向力是靠環狀止推靜（jìng）壓槽（cáo）油（yóu）腔產生。這個軸向（xiàng）力是較小的，無法承受活塞（sāi）環端麵的磨削力。而GL新型軸承是錐（zhuī）度軸承，在工作（zuò）中無論是磨削零件外圓或是端麵，均（jun1）是（shì）由（yóu）軸承錐度麵承載，這個磨削力是巨大的，足（zú）以（yǐ）搞笑（xiào）的（de）磨削零（líng）件的端麵（miàn），且（qiě）是柔性接觸，這（zhè）對活塞環表麵質量提高有很大改善。本公司（sī）在711所的新中廠試磨（mó）大（dà）曲軸磨（mó）床法蘭時，用1450mm直徑（jìng）的砂輪，磨800mm的大法蘭，磨削狀況（kuàng）良好。另外活塞環端（duān）麵磨床砂輪主軸，雖然是中低速工作，但卻經常更換主軸軸承，由於其特殊工作狀況所定，每（měi）次更換軸承都很（hěn）困難，而采用新型錐度靜壓軸承可避免上述情況。