《、高精度、智能滚动轴承套圈磨削加工技术》

〖轴承是机器的心脏，作为一种在机器中广泛使用的支承基础件，量大，运转支承性能的要求多样；如：机床、高铁车轮轮毂、汽车轮毂等大量使用轴承，它们对轴承的精度、抗疲劳强度等性能要求很高；只有提高轴承产品质量同时降低成本才能满足用户需要。〗

作为机械工业基础件之一轴承的生产中，套圈的磨超加工是决定套圈零件乃至整个轴承精度的主要环节，其中滚动表面的磨超加工，则又是影响轴承寿命以及轴承减振降噪的主要因素。因此，历来磨超加工都是轴承制造技术领域的关键技术和核心技术。国内外轴承工业，已形成一个稳定的套圈磨超加工工艺流程及基本方法，即：锻→退火→双端面磨削→内外圆车→热处理（中温回火）→滚道切入无心磨削→内圆磨加工→滚道超精研加工；零件加工精度达到1～3um，零件加工时间10～12s。在轴承生产中，磨削加工劳动量约占总劳动量的60%，所用磨床数量也占全部金属切削机床的60%左右，磨削加工的成本占整个轴承成本的15%以上；对于高精度轴承，磨削加工的这些比例更大。

另外，磨削加工又是整个加工过程中复杂，对其了解至今仍是不充分的一个环节。这个复杂性表现在：所要求的性能指标更多、精度更高；加工成形机理更复杂，影响加工精度的因素众多；加工参数在线检测困难。因此，对于轴承生产中关键工序之一的磨削加工，如何采用新工艺，新技术，以高精度、率、低成本地完成磨削过程，便是磨削加工的主要任务。 

技术领域：

2.1轴承套圈分为：外圈和内圈，由于外圈内圆为成形的滚道面，外圆为安装面（带倒角的圆柱面）；内圈外圆为成形的滚道面，内圆为安装面（圆柱面或锥面）；所以，我们解决的问题就是这些面如何磨加工？使用什么样的磨削加工设备。

现在我们把问题分为两类：一类是轴承外圈外圆与内圈外滚道的加工----即外磨加工，第二类是轴承内圈内圆与外圈内滚道的加工---内磨加工，其中内磨加工是困难的。

2.2以前磨加工存在的问题

2.2.1外磨：

采用强度低（主轴颈 ）且刚度低的静压（或动压）主轴；
采用金刚成型滚轮修整（或靠模修整）的结构—类型多，成本高；
采用电机通过皮带传动主轴，影响了主轴的稳定性和精度；
进给机构采用梯形丝杆，进给精度低；
磨削速度低并不能恒速。

表现为：加工质量不够高且不稳定，主轴故障频繁，砂轮修整工具成本高（类型多）、自动化程度低等问题。

2.2.2内磨

（1）主轴刚性、强度低，从而影响加工精度和表面粗糙度；内圆磨削精度只达到IT8~IT6，表面粗糙度Ra值可达0.8~0.2μm。

(2) 由于砂轮直径小，磨削线速度小，加工效率低；

   (3) 切削液不易进进磨削区，磨屑排除较外圆磨削困难；

  （4）头架分度不。

采用的技术

3.1磨削方式

外磨：采用切入式（电磁吸盘）

内磨：采用切入式（滚道面---外圈）和纵磨（圆柱面）

3.2磨削方法

 3.2.1高速磨削

高速磨削能实现现代制造技术追求的两大目标提高产品质量和劳动效率。实践证明：若将磨削速度由35m/s提高到50～60m/s时，一般生产效率可提高30%～60%，对砂轮的耐用度提高约0.7～1倍，工件表面粗糙度参数值降低50%左右。 

外磨：采用15KW、∮750砂轮的电主轴，变频恒线速度＞60m/s高速磨削。

内磨：采用高精度、高强度、高刚度、高转速（4万转每分种）6KW的IBAG电主轴.

 3.2.2 CBN砂轮磨削

立方氮化硼磨料简称CBN磨料，由其制造的砂轮称为CBN砂轮，其主要具有下列特征： 

（1） 硬度高，导热率高，热稳定性好，可承受1300～1500℃高温。

 ⑵ 耐用性高，磨耗小，磨削比可达4000～10000（磨削比是指磨削过程去除工件材料量与砂轮磨损量的比值）而普通刚玉砂轮仅为50～80。

（3） 磨削力小，磨削热小，加工工件应力小，表层应力薄或没有。

⑷ 辅助时间（修整砂轮、更换砂轮）大大减少。

3.2.3外表面磨削砂轮自动动平衡技术

对于外表面磨削，由于砂轮较大并且为非均质组织体，砂轮系统重心总是偏离主轴中心，高速旋转时必然引起砂轮系统及其整个机床的振动，直接影响机床的使用寿命。在此情况下，磨削加工将难以达到高精度，易导致工件表面产生磨削振纹，波纹度增大。 

机床砂轮上直接安装上机械的或其他方式的自动动平衡装置，开机后快速直接逼近平衡位置，自动平衡较为完善且还可省略砂轮静平衡。该项技术的突破推动了磨削技术的发展，同时能够极大限度地延长砂轮、修整用金刚石及主轴轴承寿命，减小机床振动，长期保持机床的原有精度。对于外磨可采用美国SBS自平衡系统。 

3.2.4高进给精度0.001m的数控伺服和传感控制

交流伺服电机与PLC可编程序控制器的定位模块，伺服放大器相连即可构成伺服系统，伺服电机本身带有光学旋转编码器，将其输出的信号反馈到伺服放大器即可构成半闭环控制系统。在高转速（3000rpm）及低速运转都能保证定位和进给精度，使用伺服系统可以完成快跳、快趋、修整补偿、粗精磨削，使机床进给机构大大简化，性能可靠性大大提高。 

3.2.5砂轮数控插补的修整方式

由于修整器具有数控两坐标联动功能，通过编程由计算机控制修整器的两个坐标轴，就可以插补走出所需轮廓的型面曲线，縮短了零件加工的生产准备与调试时间；减少了靠模或滚轮的数量，减少了生产成本。

对于不同的产品零件，只要调入相应程序或修改原有程序的有关数据，就可以进行新零件的加工，迅速投产，从而大大提升了机床适应不同产品的柔性化程度。

3.2.6动静压主轴：

外磨：采用主轴轴径100的高强度、高刚度的深浅腔动静承主轴系统，相比动承（起动时主轴与瓦的磨檫），静承（带小孔或毛细管的固定节流器，容易发热和堵塞；）油膜刚度及承载能力更高，回转精度≦0.002维持性好；由于主轴与驱动电机是直联构成电主轴结构，无振动，相比以往磨床，加工质量更高且稳定。

3.2.7上下料采用数控伺服机械手

1）采用了伺服电机驱动和机器视觉定位抓举工件，定位，重复精度高；

2）采用了独到的两层滑板结构及两层直线导轨支撑结构；

3）旋转运动采用了直接伺服驱动，无减速器，结构简单，响应快速；