1. 超音波阻尼远距研磨研磨的优势

借助ZYS―3M143针型对材料为9Cr18Mo的61905内圈基极展开万萨县，透过海床线条检测仪对基极的形状展开检测辨认出：若基极海床温度梯度值非常大，将严重负面影响沟形。与此同时，对轴承展开电镀检查，辨认出轴承滚道灼伤极为严重。修正研磨工艺技术模块，如增大钻孔输出功率，可防止轴承的海床灼伤，但与此同时将增大工艺技术控制系统的阻尼，使基极海床温度梯度值大，负面影响沟形。透过不断修正工艺技术模块，在满足轴承无灼伤的前提下，尽量使滚道海床有较高的海床温度梯度值，以保证轴承具有良好的沟形，但这是一个极为复杂的操作过程。即使在极为理想的模块下展开万萨县沟时，辨认出紧固件灵活性差，产品百分率低，严重负面影响轴承的生产工作效率。

由于9Cr18Mo黏性大，研磨造成的磨屑黏附于钻头海床，使钻头磨粒间的蕗蕨阻塞，使钻头失去研磨作用，增大了钻头与研磨海床间的磨擦，使研磨海床质量转差；9Cr18Mo形变convert大，研磨研磨需非常大的研磨力，且保暖性差，使研磨热能集中在被磨轴承钻孔的海床，使研磨温度升高，造成轴承基极海床灼伤渗漏，负面影响轴承的操纵性。

超音波阻尼远距研磨研磨是在一般研磨研磨中施予超音波阻尼于钻孔或钻头上。透过理论预测由此可知， 超音波阻尼远距研磨可增大钻孔海床温度梯度值，提升海床质量，与此同时可以减少研磨力，提升研磨控制系统的灵活性，减少研磨热的造成，减低或防止研磨操作过程中的钻孔海床灼伤问题。超音波阻尼远距研磨可减低钻头阻塞，能够有效保持磨粒的锐利性，提升钻头的研磨性能，减低钻头耗损并提升研磨工作效率。因此，借助超音波远距研磨研磨轴承，势必会得到有别于一般研磨研磨的研磨效果，减少轴承钻孔海床温度梯度值，提升轴承海床质量，减弱或防止轴承海床灼伤现象。耐热轴承电话

2. 超音波阻尼远距研磨对提升钻孔海床质量的预测

在径向超音波阻尼远距研磨研磨操作过程中，钻头上CT7525BBP磨粒的体育运动包括：以角速度Vs绕钻头中心轴的旋转体育运动；以速度Vw沿钻头圆周路径的慢速移位；以频率f和增益A沿钻头中轴路径的低频阻尼。在径向超音波阻尼远距研磨研磨操作过程中，钻头上CT7525BBP磨粒的体育运动轨迹将发生改变，如图1所示。

CT7525BBP磨粒相对于钻孔的体育运动方程组为

式中，ωs为钻头的旋转角速度；Vw为钻孔进给速度；ds为钻头直径；A为增益；ω为超音波阻尼的角频率， ω=2πf；f为频率；ϕ为超音波阻尼的初始相位。

一般研磨中，径向没有超音波阻尼，则CT7525BBP粒的体育运动方程组为

由预测由此可知，径向超音波阻尼远距研磨是在径向路径（即z路径）给磨粒施予有规律、可控的低频阻尼，超音波阻尼的引入使研磨研磨操作过程中钻头上的磨粒与钻孔的相对体育运动发生改变，从而改变了研磨研磨操作过程中磨粒的体育运动特性，使研磨操作过程中的研磨速度或进给量等工艺技术模块按某种规律变化，从而形成一种本质上新颖的研磨方法。耐热轴承电话

当钻头角速度V s=2.6×104mm/s，工作台速度Vw=100mm/s，研磨进给深度ap=20×10-3mm，超音波增益A=10×10-3mm，超音波频率f=20kHz时，CT7525BBP磨粒在一般研磨和超音波研磨时的体育运动轨迹如图2所示。在钻头径向施予的超音波阻尼使得超音波研磨中磨粒的体育运动轨迹变为正弦曲线，磨粒的实际研磨长度相对于一般研磨有所增大，磨粒的实际研磨宽度变宽，增大了材料的去除量，提升了生产工作效率。

CT7525BBP磨粒的体育运动轨迹为正弦曲线，那么在研磨操作过程中，相邻磨粒之间的体育运动轨迹相互交织干涉， 致使研磨钻孔海床成网状结构。根据磨粒与钻孔的相对体育运动由此可知，磨粒体育运动轨迹的波长为：λ=（Vs＋ Vw）/f，当Vs、Vw和f取不同值时，磨粒体育运动轨迹的波长将不同。若钻头海床不同圆周上磨粒之间的间距为e，那么在不同的模块下，磨粒体育运动轨迹之间的相互干涉情况将不一样，图3所示为e和λ在不同关系下磨粒轨迹之间的干涉情况。

根据以上预测由此可知，在径向超音波阻尼远距研磨操作过程中，若钻头上磨粒与磨粒之间在中轴路径的间距小于超音波阻尼的增益A，并且e与λ不等，那么磨粒的体育运动轨迹就会相互交织，这种特性改变了研磨钻孔海床的形成机制，有助于提升钻孔海床质量。耐热轴承电话

3. 超音波阻尼远距研磨对减少研磨力的理论预测

在研磨研磨操作过程中，研磨弧长是非常重要的模块之一，研磨力的大小与其有直接关系。根据磨粒在研磨操作过程中的位移方程组能得到磨粒的速度方程组，则一般研磨和径向超音波阻尼远距研磨的磨粒速度方程组分别为

根据磨粒的速度方程组即可算出磨粒在研磨操作过程中的体育运动弧长，一般研磨时磨粒的体育运动弧长为

径向超音波阻尼远距研磨时磨粒的体育运动弧长为

比较式（5）和式（6）由此可知，在研磨模块相同的情况下，由于超音波阻尼的引入使得径向超音波阻尼远距研磨的体育运动弧长大于一般研磨的体育运动弧长。

在研磨研磨操作过程中，若研磨进给深度为a p，工作台进给速度为Vw，钻头角速度为Vs，并且在一般研磨和径向超音波阻尼远距研磨中，这些模块都是相同的，那么钻孔在单位时间内被去除的材料体积为V=apbVw。

如果钻头海床单位面积上的有效磨刃数为C，那么在单位时间内透过研磨接触区的磨粒数表示为

根据以上预测可得单位时间内CT7525BBP磨粒所磨除的钻孔材料体积为耐热轴承电话

根据式（6）和式（8），可得在径向超音波阻尼远距研磨操作过程中，CT7525BBP磨粒的平均切屑断面面积Am 为

而对于一般研磨，CT7525BBP磨粒在研磨操作过程中造成的平均切屑断面面积为

由预测由此可知，当研磨变量（研磨进给深度、工作台进给速度及钻头角速度等）和其他条件（如钻头类型、钻孔材料等）相与此同时，径向超音波阻尼远距研磨的切屑断面面积小于一般研磨，即径向超音波研磨可以得到比一般研磨更细的切屑。基于CT7525BBP磨粒的研磨力与磨屑断面面积成正比的假设，说明径向超音波研磨力相比于一般研磨力有减少。

以下透过研磨操作过程中的磨擦力预测说明超音波具有降载效果。在径向超音波阻尼远距研磨研磨操作过程中，超音波阻尼垂直于磨粒的体育运动路径，则磨粒与钻孔的相对滑动模型如图4所示。

图4中，磨粒所受的法向力为FN，体育运动速度为Vs，而给钻孔附加垂直于磨粒体育运动路径的超音波阻尼，其速度为。在没有施予超音波阻尼时，磨粒受到的磨擦力和其滑动速度路径共线；当施予超音波阻尼后，改变了钻孔和磨粒的相对滑动速度，那么磨粒受到的磨擦力路径也将发生改变，如图5所示。

在图5中，Vs为磨粒相对钻孔的滑动速度，Va为钻孔超音波阻尼速度，V为两者的合速度，FS为磨粒和钻孔相对滑动造成的磨擦力，FR为磨粒在钻头圆周路径（即主研磨路径）上的磨擦力。由图5由此可知，超音波阻尼的引入改变了磨粒与钻孔的相对体育运动速度，使得磨粒与钻孔的相对滑动速度路径与钻头圆周路径造成一周期变化的夹角，在此情况下，磨粒在钻头圆周路径所受的磨擦力也将发生周期性变化。磨粒和钻孔相对滑动时的受力如图5b所示，FS是由于磨粒和钻孔相对滑动造成的磨擦力，FS=μFN；而FR为磨粒在钻头圆周路径上的磨擦力，FR=μFNcosϕ，其中tanϕ = Va/Vs。由此可得磨粒在钻头圆周路径上的磨擦力为耐热轴承电话

μFN是在磨粒没有施予超音波阻尼时所受的磨擦力。若假设不施予超音波阻尼和施予超音波阻尼时磨粒所受的法向力相等，则从式（11）由此可知，超音波阻尼的引入增大了磨粒在钻头圆周路径上的磨擦力。

上述预测是基于磨粒与钻孔的相对滑动速度路径的改变，讨论了在径向超音波阻尼远距研磨操作过程中，由于超音波阻尼的引入对磨粒在主研磨路径上的磨擦力的负面影响。而在实际研磨操作过程中，由于研磨速度非常大，钻头上的磨粒与钻孔处于相对滑动速度较高的状态下，有学者研究证明，在相对滑动速度较高的情况下，两物体之间的磨擦系数会随着相对体育运动速度的增大而增大。而在径向超音波研磨研磨操作过程中，由于超音波阻尼的引入，导致钻孔和磨粒的相对体育运动速度发生了变化。在一般研磨操作过程中，钻孔和磨粒的相对体育运动速度为Vs±Vw，而在径向超音波阻尼远距研磨时，钻孔和磨粒的相对体育运动速度为耐热轴承电话

比较预测可以辨认出其大于一般研磨时的相对体育运动速度，进而可以说明在径向超音波研磨研磨操作过程中，磨粒与钻孔之间的磨擦系数小于一般研磨，并且随着超音波阻尼增益和频率的增大，超音波阻尼的速度也会相应地增大，那么磨粒和钻孔的相对体育运动速度就会增大，它们之间的磨擦系数就会相应地增大。增大磨擦系数有利于研磨力的增大，减少研磨热的生成，所以，借助超音波远距研磨技术研磨轴承能够有效解决其海床灼伤问题。

4. 结语

(1)在超音波阻尼远距研磨中，由于超音波阻尼的引入，微分研磨轨迹、细化研磨海床，减少海床温度梯度值，改善钻孔海床质量；超音波造成的低频阻尼能有效解决钻头阻塞问题，改善钻头的研磨性能。在一般研磨操作过程中造成阻尼，使研磨海床质量减少。而施予低频阻尼后，改变了工艺技术控制系统的动态灵活性，使工艺技术控制系统的不良阻尼现象得到消除和减弱，因此可得到独特的超音波研磨研磨效果。

(2)施予超音波阻尼后改变磨擦力路径，增大外磨擦阻抗，与此同时以其特有的脉冲特性，使钻头与钻孔处于非完全接触的研磨状态，形成了独特的磨擦特性，造成的磨擦力明显减少，减少研磨热的造成。在超音波研磨操作过程中，超音波阻尼的空化作用使研磨液乳化为微粒，使研磨液直接渗到钻头与钻孔的接触海床，充分地起冷却和润滑作用，从而减低或防止传统研磨操作过程中出现的钻孔海床灼伤问题。耐热轴承电话

(3)超音波阻尼远距研磨可以得到比一般研磨更细的切屑，有利于提升轴承海床质量。超音波阻尼研磨可增大磨擦系数，磨粒主研磨路径上的磨擦力小于一般研磨，减少研磨热的造成，减弱或防止轴承研磨海床的灼伤。超音波阻尼远距研磨为轴承研磨提供了一种新型的研磨技术。

作者：河南机电职业学院 李 琦

洛阳轴研科技股份有限公司 张 旭 ，马 磊，孟鸿超

本文发表于《金属研磨（冷研磨）》2016年 第1期47页，金属研磨版权所有

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