機床商務網技術文章
《、高精度、智能滾動軸承套圈磨削加工技術》
閱讀：1125 發布時間：2018-9-27〖軸承是機器的心臟，作為一種在機器中廣泛使用的支承基礎件，量大，運轉支承性能的要求多樣；如：機床、高鐵車輪輪轂、汽車輪轂等大量使用軸承，它們對軸承的精度、抗疲勞強度等性能要求很高；只有提高軸承產品質量同時降低成本才能滿足用戶需要?！?/p>
作為機械工業基礎件之一軸承的生產中，套圈的磨超加工是決定套圈零件乃至整個軸承精度的主要環節，其中滾動表面的磨超加工，則又是影響軸承壽命以及軸承減振降噪的主要因素。因此，歷來磨超加工都是軸承制造技術領域的關鍵技術和核心技術。國內外軸承工業，已形成一個穩定的套圈磨超加工工藝流程及基本方法，即：鍛→退火→雙端面磨削→內外圓車→熱處理（中溫回火）→滾道切入無心磨削→內圓磨加工→滾道超精研加工；零件加工精度達到1～3um，零件加工時間10～12s。在軸承生產中，磨削加工勞動量約占總勞動量的60%，所用磨床數量也占全部金屬切削機床的60%左右，磨削加工的成本占整個軸承成本的15%以上；對于高精度軸承，磨削加工的這些比例更大。
另外，磨削加工又是整個加工過程中復雜，對其了解至今仍是不充分的一個環節。這個復雜性表現在：所要求的性能指標更多、精度更高；加工成形機理更復雜，影響加工精度的因素眾多；加工參數在線檢測困難。因此，對于軸承生產中關鍵工序之一的磨削加工，如何采用新工藝，新技術，以高精度、率、低成本地完成磨削過程，便是磨削加工的主要任務。
技術領域：
2.1軸承套圈分為：外圈和內圈，由于外圈內圓為成形的滾道面，外圓為安裝面（帶倒角的圓柱面）；內圈外圓為成形的滾道面，內圓為安裝面（圓柱面或錐面）；所以，我們解決的問題就是這些面如何磨加工？使用什么樣的磨削加工設備。
現在我們把問題分為兩類：一類是軸承外圈外圓與內圈外滾道的加工----即外磨加工，第二類是軸承內圈內圓與外圈內滾道的加工---內磨加工，其中內磨加工是困難的。
2.2以前磨加工存在的問題
2.2.1外磨：
采用強度低（主軸頸 ）且剛度低的靜壓（或動壓）主軸；
采用金剛成型滾輪修整（或靠模修整）的結構—類型多，成本高；
采用電機通過皮帶傳動主軸，影響了主軸的穩定性和精度；
進給機構采用梯形絲桿，進給精度低；
磨削速度低并不能恒速。
表現為：加工質量不夠高且不穩定，主軸故障頻繁，砂輪修整工具成本高（類型多）、自動化程度低等問題。
2.2.2內磨
（1）主軸剛性、強度低，從而影響加工精度和表面粗糙度；內圓磨削精度只達到IT8~IT6，表面粗糙度Ra值可達0.8~0.2μm。
(2) 由于砂輪直徑小，磨削線速度小，加工效率低；
(3) 切削液不易進進磨削區，磨屑排除較外圓磨削困難；
（4）頭架分度不。
采用的技術
3.1磨削方式
外磨：采用切入式（電磁吸盤）
內磨：采用切入式（滾道面---外圈）和縱磨（圓柱面）
3.2磨削方法
3.2.1高速磨削
高速磨削能實現現代制造技術追求的兩大目標提高產品質量和勞動效率。實踐證明：若將磨削速度由35m/s提高到50～60m/s時，一般生產效率可提高30%～60%，對砂輪的耐用度提高約0.7～1倍，工件表面粗糙度參數值降低50%左右。
外磨：采用15KW、∮750砂輪的電主軸，變頻恒線速度＞60m/s高速磨削。
內磨：采用高精度、高強度、高剛度、高轉速（4萬轉每分種）6KW的IBAG電主軸.
3.2.2 CBN砂輪磨削
立方氮化硼磨料簡稱CBN磨料，由其制造的砂輪稱為CBN砂輪，其主要具有下列特征：
（1） 硬度高，導熱率高，熱穩定性好，可承受1300～1500℃高溫。
⑵ 耐用性高，磨耗小，磨削比可達4000～10000（磨削比是指磨削過程去除工件材料量與砂輪磨損量的比值）而普通剛玉砂輪僅為50～80。
（3） 磨削力小，磨削熱小，加工工件應力小，表層應力薄或沒有。
⑷ 輔助時間（修整砂輪、更換砂輪）大大減少。
3.2.3外表面磨削砂輪自動動平衡技術
對于外表面磨削，由于砂輪較大并且為非均質組織體，砂輪系統重心總是偏離主軸中心，高速旋轉時必然引起砂輪系統及其整個機床的振動，直接影響機床的使用壽命。在此情況下，磨削加工將難以達到高精度，易導致工件表面產生磨削振紋，波紋度增大。
機床砂輪上直接安裝上機械的或其他方式的自動動平衡裝置，開機后快速直接逼近平衡位置，自動平衡較為完善且還可省略砂輪靜平衡。該項技術的突破推動了磨削技術的發展，同時能夠極大限度地延長砂輪、修整用金剛石及主軸軸承壽命，減小機床振動，長期保持機床的原有精度。對于外磨可采用美國SBS自平衡系統。
3.2.4高進給精度0.001m的數控伺服和傳感控制
交流伺服電機與PLC可編程序控制器的定位模塊，伺服放大器相連即可構成伺服系統，伺服電機本身帶有光學旋轉編碼器，將其輸出的信號反饋到伺服放大器即可構成半閉環控制系統。在高轉速（3000rpm）及低速運轉都能保證定位和進給精度，使用伺服系統可以完成快跳、快趨、修整補償、粗精磨削，使機床進給機構大大簡化，性能可靠性大大提高。
3.2.5砂輪數控插補的修整方式
由于修整器具有數控兩坐標聯動功能，通過編程由計算機控制修整器的兩個坐標軸，就可以插補走出所需輪廓的型面曲線，縮短了零件加工的生產準備與調試時間；減少了靠?；驖L輪的數量，減少了生產成本。
對于不同的產品零件，只要調入相應程序或修改原有程序的有關數據，就可以進行新零件的加工，迅速投產，從而大大提升了機床適應不同產品的柔性化程度。
3.2.6動靜壓主軸：
外磨：采用主軸軸徑100的高強度、高剛度的深淺腔動靜承主軸系統，相比動承（起動時主軸與瓦的磨檫），靜承（帶小孔或毛細管的固定節流器，容易發熱和堵塞；）油膜剛度及承載能力更高，回轉精度≦0.002維持性好；由于主軸與驅動電機是直聯構成電主軸結構，無振動，相比以往磨床，加工質量更高且穩定。
3.2.7上下料采用數控伺服機械手
1）采用了伺服電機驅動和機器視覺定位抓舉工件，定位，重復精度高；
2）采用了獨到的兩層滑板結構及兩層直線導軌支撐結構；
3）旋轉運動采用了直接伺服驅動，無減速器，結構簡單，響應快速；