汽車行業中發動機曲軸，凸輪軸類零件的磨削是重要工藝，汽車業的飛（fēi）速發展對曲軸類零件的磨削加工也提出更高生產效（xiào）率的要求（qiú），磨削速度（dù）亦隨之越來越高，隨之帶來（lái）一係列磨削燒傷及應力產生等問題，現就這些磨削質量與技術問題進行探討。

關於高速磨削燒傷及其應力問題

      軸類零件磨削燒傷（shāng）一般可（kě）分（fèn）為兩類，一是表麵明顯過熱燒傷，肉眼可見，此時，零件加工表麵工作硬度已喪（sàng）失，應（yīng）力高度集中，屬報廢情況；另（lìng）一類是肉眼不（bú）可（kě）見的表麵磨削燒傷，使零件表麵工作硬度有所下降，由於切削功率（lǜ）熱效（xiào）應，使金屬材料在一定深度的金相組織發生變化，由溫度變化梯度（dù）產生（shēng）了相應層麵的熱變形應力（lì）。此（cǐ）時零（líng）件如在短期中使用無大影響，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（chǎn）生除燒傷引起（qǐ）外，還可由切削擠（jǐ）壓產生的（de）擠壓應力引起。由磨削機理可知，軸類零件表麵在經過高速磨削時，微觀表麵可看作工件表麵某（mǒu）質點在受到擠壓尚未彈性恢複時又再受到擠壓，從而部分失去材料（liào）的彈性變形，這些（xiē）情況是在砂輪主（zhǔ）軸（zhóu）由滾動軸承支承下（xià）磨削產生的（de），即整個磨削在砂輪與零件、主軸與（yǔ）軸承之間完（wán）全剛性接觸中完（wán）成的。實際上，滾動軸承支承砂輪主軸在磨削中會有振動及較大噪（zào）聲，這樣零件（jiàn）被磨削，表麵會額外產生振紋，並影響工件表麵光潔度的提高。而（ér）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，不會（huì）出現（xiàn）剛性接觸中的那種振動。

新型超音速（sù）磨削動靜壓軸承技術

      筆者長期研製高（gāo）速（sù）、高精度，高承（chéng）載力（lì）的動靜壓軸承，較（jiào）典（diǎn）型的是具有專（zhuān）利技術的GL-01型（如圖1所示）和GL-02型（如圖2所示）。

      新型靜壓軸承均能（néng）達到超音速（sù）磨削（xuē）主軸轉速120000r/min以上，主軸直徑為無密封環。這裏對GL-02型軸承進行簡單介紹（shào），這是一（yī）種內錐螺旋油腔的軸承係統，省去（qù）了傳統的平麵止（zhǐ）推軸承，也沒有密封圈。主軸（zhóu）大端（duān）120mm，使用CBN砂輪，砂輪（lún）直徑500mm，主軸（zhóu）轉速12000r/min，砂輪（lún）線速度370m/s，超出音速。 

      1.這（zhè）裏CDEF是實際圓（yuán）錐麵螺（luó）旋油腔，虛線部分CDGC’ 是假（jiǎ）想圓錐麵油（yóu）腔，DD’與軸心線QQ’平行，DG與DD’夾（jiá）角（jiǎo）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（wéi）主軸（zhóu）某一切麵線，沿n方（fāng）向旋轉，從（cóng）油（yóu）腔A點依次轉過等（děng），顯然（rán）當主軸任一切麵線一部分進入某油腔時，該切麵線的另一部分（fèn）正在（zài）逐步移（yí）出上個油腔，這就是螺（luó）旋油腔。由於螺旋油腔軸承受載荷（hé）是均衡無方向性的，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，油膜對主軸表麵（miàn）的法向反力分（fèn）解（jiě）成徑向（xiàng）分力和軸向分力;軸向分力的存在使軸承（chéng）係統（tǒng）中不需平麵止推軸承的介入（rù）（當然（rán）圓錐軸承（chéng）需成（chéng）對使用），結構（gòu）簡單。更重（chóng）要（yào）的是圓（yuán）錐軸（zhóu）承（chéng）是天然的無需軸頸（jǐng）密封環（huán）封油的（de）軸承係（xì）統。無論主軸處於靜（jìng）止（zhǐ）或低速或高速旋轉狀態都無需密封（fēng）環。可作如下證明：設油液從Z軸正向流出軸承時，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Z1截麵Z2截（jié）麵的容積。

      當油液從（cóng）Z1區域流向Z2區域時，由於不能填（tián）滿（mǎn）Z2區域（yù）的容（róng）積，需從Z1區域再補充一部分油（yóu）液作增量，這（zhè）樣一（yī）次類推，當油液從Z軸正向流出（chū），油液將（jiāng）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（實踐由液體成噴射狀流（liú）出軸承，而不（bú）是傳統圓柱（zhù）軸承那樣“從容”地流出）。油液不（bú）可能逆加速度方向由Z軸負向流出軸承。所以這是無需密封環的靜壓軸承（chéng）係統。對（duì）於傳統的（de）靜壓軸承係統，單隻軸（zhóu）承有壓（yā）力反（fǎn）饋，而前（qián）後軸相互（hù）間無反饋，即單隻軸承徑向剛度基本決定了整個軸承係（xì）統徑向剛度，而新型軸承為圓錐孔，單隻（zhī）軸承無剛度，需成對使用，即二隻軸承共同組成了軸承係統剛度，顯（xiǎn）然錐度孔軸承係統（tǒng）剛度，要遠大於傳統（tǒng）的圓柱孔軸承係統剛度（dù）。且由於是螺旋油腔，其主軸（zhóu）在（zài）工作旋轉（zhuǎn）中，整體無壓力極值變化，故工作穩定。

      筆者在實踐中（zhōng）看到，滾（gǔn）動軸承支撐主軸，在高（gāo）速（sù）旋（xuán）轉時的振動要比相同條件下低速旋轉時振動小的多。而動靜壓軸（zhóu）承高速與低速旋轉時，其振動（dòng）無變化。且高（gāo）速滾（gǔn）動（dòng）軸承的有效工作壽命（mìng）較短，一般僅幾個月就需要更換軸承，而動靜壓軸承正（zhèng）常使用下，工作壽命長達（dá）數十年之久。對造價來說，單套滾動軸（zhóu）承要比滑動軸承價格便宜（yí），但考慮其工作壽（shòu）命來說，兩三年的消耗量就（jiù）使滾動軸承的成本高於滑動軸（zhóu）承，且經常更換軸承（chéng）影（yǐng）響主（zhǔ）軸工作精度。另外在大曲軸粗磨狀況下，用新型軸承磨削，生產效率提高了25%（不包括輔助工作時間的節省）。 

關於活塞環端（duān）麵新型磨削技術

      眾所周知（zhī），活塞環發動機中一（yī）個重要的零件，雖然件小，但技術要（yào）求頻（pín）高，不但要求（qiú）行位精（jīng）度高（gāo），表麵硬度（dù）、光潔（jié）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（quán）是剛性（xìng）接觸（chù）。這是因（yīn）為傳統的靜（jìng）壓軸承其軸向力是靠（kào）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（miàn）的磨削力。而GL新（xīn）型（xíng）軸承是錐度（dù）軸承，在工作中無論（lùn）是磨削零件外圓或是端麵，均是由軸承錐度麵承載，這個磨削力是巨大的，足以搞笑的磨削零件的端麵，且是柔性接觸，這對活塞環（huán）表麵質量提高有很大改善。本公司在（zài）711所的新中廠試磨大曲軸（zhóu）磨床法蘭時，用1450mm直徑的砂輪，磨（mó）800mm的（de）大法蘭，磨削（xuē）狀況良好。另外活塞環端麵磨床砂輪主（zhǔ）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，每次更換軸承都很（hěn）困難（nán），而采用（yòng）新型錐度靜壓軸承可避免上述情況。