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     洛陽明德精密軸承科技有限公司

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    我國軸承套圈超精研技術的改進要點

    作者:明德精密軸承科技 瀏覽: 發表時間:2019-09-06 08:47:27 來源:明德精密軸承科技

    我曾經在《怎么樣提高高精度軸承的超精質量?》一文中寫到:“超精加工主要要提高和改善被加工工件表面的微觀質量,這些微觀質量包括粗糙度、溝形、圓度和金屬條紋的走向?!?軸承套圈溝道超精研工序主要是為了降低被加工溝道的粗糙度,這是最基本的要求,無論是原始的棍棒超精機還是采用無心支撐結構的自動化超精機,原理大同小異,都是如此。高水平的和低檔的軸承套圈超精研設備的主要區別是軸承套圈溝道形狀精度的改善程度和被加工工件表面應力狀態的差異。
    軸承套圈溝道形狀精度的改善主要取決于三個方面:首先,要合理的約束超精前的軸承溝道磨加工形狀的基礎精度,軸承溝道的基準精度、尺寸精度和位置精度在磨削工序也要精確地控制,因為這些需要約束的被加工工件的磨削工序的精度及其對超精加工的結果的影響是不容忽視的;其次,超精研設備的主要零部件制造精度也會對被超精工件溝道表面形狀的變化起到很大的影響,品質較差的超精機非但不能夠改善磨削工序形成的形狀精度,反而會破壞磨削工序形成的形狀精度和尺寸精度;第三,超精余量的大小不僅與超精加工的節拍有關,而且也與軸承溝道超精后的表面質量有關系。
    假如我們的軸承產品沒有對軸承的噪音和軸承的壽命提出特殊的要求,假如我們的軸承產品僅僅滿足于參與國內外市場的低價格競爭,假如我們的軸承產品不想走出國門或者不想替代進口產品,那么,使用低水準的超精研設備是可以的。因為,在中低檔產品的軸承市場上,中國的軸承企業選用低價位的超精機取得了大量的經驗,盡管這些實踐是依賴于大量的技術人員的人的主觀因素取得的。在空調類家電市場和電機市場,我們的微型和小型軸承取得了不俗的銷售業績,這些成績的取得也部分得益于我國軸承加工設備的發展和進步,盡管這些進步的取得是不穩定的,這種離散的局部不可控的質量水平暫時在中國還可以被客戶忍受。而在我國中高端產品領域,大量的高附加值高利潤的軸承產品主要還是依靠進口。我國生產的最好的軸承設備,即使出口到國外,也只是應用在普通軸承生產線上;部分大陸境內的外資和合資的軸承加工企業采購國 內的軸承設備,也主要用在中低檔軸承的生產線上。迄今為止,我國高水平的進口軸承設備所占的比率很小,部分原因是由于高水平的進口軸承設備的價格普遍高于國產的軸承設備,其主要原因還是國內大部分企業生產的軸承精度和效率要求偏低,在引進更高水平的進口軸承設備方面的要求還不是特別強烈。
    如果我們要在精密軸承的競爭市場上有所作為,如果我們決心想要逐步蠶食中高檔軸承的市場容量,那么我們就一定要知道,世界上最好的軸承生產線上都在使用什么設備?那些高精尖軸承生產線都是采用什么工藝加工出來的?與國外高水平軸承制造企業相比,我國軸承產品的制造水平和差距在哪里?
    做高品質的軸承產品,從某種程度上來說就是做精度穩定的產品。而產品的穩定生產,離不開選擇先進的軸承設備。制造高品質軸承的實踐,國外很多,中國很少,這是不爭的事實。本文限于篇幅,僅給大家介紹一下世界上最先進的超精研技術的發展概況。
    1.最先進的超精機驅動系統應該采用伺服控制。采用了伺服控制系統,就會使得超精加工過程的工藝參數可控,因為伺服系統的控制精度最高。以伺服系統為核心的結構是最簡單的機械結構,最先進的機械結構就是最簡單的機械結構。德國梯倫豪斯公司生產的軸承之星系列超精機,油石夾擺動機構采用的就是伺服控制系統,油石的擺動頻率和油石的壓力都可以采用計算機控制;此外,軸承之星超精機的工件軸也采用了伺服電機控制,使得工件的工作轉速可以達到每分鐘6000轉以上。機床機械部分的結構大為簡化,機械傳動鏈的偏差減到最小,其結果,機床的振動也減低到最小。由于工件軸轉速、擺動機構擺頻和油石壓力等參數的選擇范圍很寬并且能夠得到精確地控制,所以機床可以滿足最新軸承制造工藝的技術要求,這同時為新工藝的實現創造了良好的設備技術基礎。
    2. 最好的超精機的定位結構應該是液壓浮動支撐結構。當被加工工件到達工作位置后,軸承套圈被定位原件產生的油膜浮起并旋轉,此種結構的支撐剛性比陶瓷支撐的剛性還強,被加工工件對應定位表面的誤差也會被吸收,不會影響定位精度和超精結果,而且即使在很高的工件轉速下,工件定位表面也不會產生劃傷現象。梯倫豪斯公司的液壓浮動芯軸和冷卻油是同一種油,要求油品的特性穩定。
    3.最合理的超精余量誤差應該適當減小。以世界上最先進的深溝球軸承套圈的加工工藝為例,像6201、608、693這樣大小的套圈的超精余量誤差基本上都應該控制在千分之三(單邊)以下,而我國大多數軸承企業的超精余量工藝現狀至少要高一倍以上。超精余量的大小,超精余量偏差的不穩定和超精加工節拍大致是成正比的,超精余量參數得不到很好的約束,一方面說明被加工溝道表面磨削工序產生的變質層很厚,磨削變質層很厚是因過長的磨削時間產生的,機床之所以需要過長的磨削時間是因為套圈磨加工前的毛坯偏差過大,這些連帶的工藝問題都會影響軸承套圈的最終加工結果。
    4.最合理的超精加工套圈的粗糙度不是數據最小的粗糙度,而是合適的粗糙度。因為粗糙度的數據過小,不僅會偏離最佳的超精工序的工序能力指數,而且還會使成套軸承中間的鋼球在套圈溝道里滑動趨勢加大,不利于軸承兩個套圈間的鋼球的正常的運轉。最好的軸承套圈的超精前的溝形應該控制在千分之二以內(全長不過濾測量),而我國多數軸承企業的軸承套圈的磨削后的溝形偏差數據分散很大,普遍要超過國外最先進水平的2-3倍。最好的軸承套圈磨削后的溝位精度至少要控制在百分之一以內,因為溝位對溝形的改善影響也很大,超精機油石擺動中心和被加工工件溝道中心的偏差應該盡可能的小,磨削后的工件溝位偏差的不穩定會造成超精表面壓應力狀態的不穩定,溝道表面壓應力不均勻的軸承套圈很容易在壓應力薄弱和突變的部位最先失效。
    5.超精機選用的油石更換率應該最小,油石壓力波動應該用數控系統來控制減小,這樣會穩定超精加工產品的批量精度,油石夾的結構剛度設計在超精設備的整體設計當中也是至關重要的。德國梯倫豪斯公司的最先進的軸承套圈超精機或者采用比例閥或者采用MICROSENCE技術,這些配置和研究成果使得油石工作壓力等參數可以在觸摸屏上調整并可以按照預先優化好的程序自適應控制。
    以上五個方面雖不能夠包羅萬象,但至少應該是我國軸承套圈超精研技術的改進要點。除了機床本身的因素之外,超精機的冷卻過濾系統的研究也是不能夠忽視的。曾幾何時,我國幾家機床廠先后仿造過梯倫豪斯公司的產品,時至今天,幾乎沒有一臺仿制成功的,其中最重要的原因就是沒有沉下心來對細節進行細致的研究,忽視細節的設計生產的重要性,和忽視其他關鍵技術環節一樣,失敗就不言而喻了。
    十多年前,我曾經參觀過日本一家軸承制造集團公司的幾個工廠,他們當年的小型軸承自動線生產節拍已經達到了6秒鐘,而我們現在國內生產的小型軸承自動線的生產節拍低于12秒的屈指可數,一些磨超自動線的生產節拍甚至小于單機自動化生產的節拍。(補充一下,我說的是無故障穩定的生產狀態,中間所有的維修和停機時間都要計算在內的。)為什么我們國內生產的設備的效率普遍低于國外生產的設備的效率?機床穩定性差是普遍現象,而低價格低配置的機床和落后的加工工藝是軸承加工技術滯后的重要原因。
    假如只是拿幾套軸承和國外產品進行質量對比,我們有可能會得到很滿意的結果;假如拿批量的加工數據或者拿隨機抽檢的產品檢測結果進行質量對比,我們就會得出不滿意的結果。大量的軸承生產線上的不可修復的廢品率,主要源于那些低品質軸承設備造成的浪費。更加科學的軸承生產模式和更加理性的軸承加工思維應該成為一種趨勢,只有這樣,才會更有益于我國軸承工業的進步。

     

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