軸承滾子的加工工藝

1、軸承滾子的加工技術(shù)一，圓柱滾子柱面加工方法現(xiàn)狀及發(fā)展方向：圓柱滾子是滾柱軸承的重要部件，其加工質(zhì)量影響著滾柱軸承的品質(zhì)。傳統(tǒng)圓柱滾子加工方法主要有無心磨削、 無心研磨和超精加工等。 在一整個滾子的加工過程中，磨削加工占總加工量的 70%以上，而其中的重要工序則是對滾動面的加工。滾動體圓柱面加工質(zhì)量是 滾柱軸承質(zhì)量提高的一個技術(shù)瓶頸。1. 無心磨削是工件不定中心的磨削，最大的優(yōu)點是無需對工件進行裝夾定位，這使之能很好地用于大批量生產(chǎn)的場合，每個工件的安裝調(diào)試時間幾乎為零。而且一旦機床調(diào)整完畢， 則工件在加工過程中基本上是自行找修正的。無心貫穿磨削是無心磨削的一種，因其具有高效的生產(chǎn)效率和相對低廉

2、的生產(chǎn)成本，是生產(chǎn)圓柱滾子較為常用的方法。無心磨削因其高效廉價是最常用的磨削手段之一。但由于工件采用不定中心的固定方 式，磨削后的工件能否改善幾何形狀具有不確定性，并且在加工過程中影響因素較多，需要對各種要素進行合理的調(diào)整設(shè)置。在滾子加工中，除了較為常用的無心貫穿磨削，還有其他多種磨削方式，如：定程磨削法，橫磨法，擺頭磨削法等。2. 無心研磨：研磨是一種較早出現(xiàn)的光整加工方法，既能用于平面加工，也適用于曲面加工。研具在一定的壓力下與被加工表面作復雜的相對運動，磨粒則在兩者之間發(fā)生滑動和滾動，從而產(chǎn)生切削和擠壓作用。同時，研磨液中的液體與工件表面發(fā)生化學反應，這樣，研磨既有機械切削作用，又有化學

3、作用。3. 超精研加工特點：磨粒能保持較長時間的切削作用，所以較研磨加工切削效率高；切削過程能自動循環(huán)，從而能自動進行粗、細、精，完整的循環(huán)；加工時工件發(fā)熱低，不會產(chǎn)生加工變質(zhì)層。4. 磁流體磨削：目前，在某些應用中，普通鋼制軸承已經(jīng)無法滿足要求，以氮化硅（Si3N4）、 碳化硅（SiC）為代表的工程陶瓷作為結(jié)構(gòu)用材料代替以往的金屬材料的應用正在各個方面取得進展。其中，氮化硅陶瓷以其高硬度、低密度、疲勞壽命長等優(yōu)點作為軸承滾動體制作 材料。但由于硬度較高，用一般的研磨拋光需要選用金剛石磨料（或者砂輪）并且比較耗時，使得陶瓷軸承的制作成本較高。5. 方向：隨著工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，各類設(shè)備中對軸承

4、的要求也越來越高，滾動體作為軸承中極其重要的部件，其加工工藝需要不斷的改進和更新。以上的方法都有一定程度的局限性，必須在生產(chǎn)實踐中不斷的優(yōu)化改進，不斷的提高加工精度和效率，比如在磨削加工中加入彈性結(jié)合系統(tǒng)。陶瓷等新興材料的應用對加工方法提出挑戰(zhàn)，所以，未來的加工方法在具有高效、高精度及操作簡單等優(yōu)點外，必然要有對不同材料的適用性。二，軸承滾子加工方法（手段、工藝）：2004年哈爾濱軸承集團公司的吳廣山研究了光飾工藝在軸承滾子加工中的應用。針對 滾子的表面質(zhì)量問題，將光飾加工用于滾子的生產(chǎn)，能提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率，特別對滾子的表面粗糙度的降低效果很明顯。通過公司對幾十個品種近百萬粒對滾子的生產(chǎn)

5、經(jīng)驗，光飾加工完全適用于滾子加工，完全達到了預期效果，并且，此種光飾設(shè)備對套圈、保持架的光亮加工、毛刺的去除，也將起到意想不到的效果。2005年瓦房店軸承股份公司研究了改進推力型大錐角小圓錐滾子外徑磨削方法，通過 改進原有加工方法，瓦軸已經(jīng)摸索出比較成熟的滾子加工工藝，并先后完成上述幾種推力型大錐角小圓錐滾子的加工。經(jīng)過改進加工方法，避免了滾子磨削燒傷、撞傷砂輪、磨削量不均勻的弊端，不僅達到了均勻磨削滾子外徑的效果，也保證了滾子的加工精度，但這種方法只適用于小批量的生產(chǎn)，能夠使推力型大錐角小圓錐滾子基本上達到工藝要求。這種加工方法對滾子定位磨削穩(wěn)定性比較好，方法看起來較簡單，也有一定適用范圍，

6、當然還存在不足之處。但畢竟還是一項滾子加工技術(shù)上的創(chuàng)新，不僅發(fā)展了滾子外徑加工技術(shù)，提高了滾子外徑加工質(zhì)量，使推力型大錐角小圓錐滾子的工藝和加工更趨于合理。2005年洛陽軸承集團有限公司的張建奇對特大角度圓錐滾子加工方法進行了探討，通 過對特大錐角圓錐滾子加工工藝、技術(shù)問題的綜合分析， 給出了一種特大錐角圓錐滾子簡便的加工方法，經(jīng)實用完全滿足用戶要求。在總結(jié)軟磨、粗磨工序經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對滾子外徑終磨加工的送料方式進行了改進，同時對冷鐓工序的機床打料機構(gòu)作了調(diào)整，縮短了打料行程，適當增加了打入的力量，保證了料段在模具中較穩(wěn)定地定位。從而使LY-9004滾子的冷鐓成形一次完成，解決了投料過程中最大

7、的難題。2006年瓦房店軸承股份有限公司韓文等人研究了滾子加工工藝的改進方法。圓錐、圓 柱滾子熱處理前加工方法一般有兩種，直徑28 mm以下的采用壓制；直徑 28 mm以上的采用車制。熱處理后的加工工序大同小異，滾子從投料到成品要經(jīng)過近20道工序，所用設(shè)備較多、生產(chǎn)周期較長，嚴重地制約了生產(chǎn)效率的提高。他們在對圓錐、圓柱滾子加工工序繁多的原因進行了深入的分析，并在此基礎(chǔ)上，從多方面壓縮了工藝留量。2008年哈爾濱軸承集團公司的陸云峰等人針對大于5度的大錐角圓錐滾子加工工藝的特殊性，進行反復試驗，摸索出了可行的加工工藝。自08年以來已經(jīng)成功加工了 129908、329909、329910和329

8、910A幾種類似圓錐滾子約三百多萬粒，取得了加工同類圓錐滾子的 良好開局，并同時創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。2010年湖南大學對基于 CBR-RBR的滾動軸承磨削工藝專家系統(tǒng)進行了研究，開發(fā)一 套滾動軸承磨削工藝專家系統(tǒng)軟件，用于指導實際軸承磨削加工。實現(xiàn)了滾動軸承磨削工藝實例推理、磨削工藝規(guī)則推理，建立了滾動軸承磨削工藝數(shù)據(jù)庫。2010年衡陽紡織機械廠研究了新型空心滾子的加工工藝，分別制定出新型空心滾子在 單件小批量生產(chǎn)和大批量生產(chǎn)時的加工工藝，通過對這兩種工藝方法加工的零件進行圓度和表面粗糙度測量表明，這兩種加工方法加工的零件均能達到國家標準的要求，并且用第2種工藝加工的零件精度更高。2011年

9、大連理工大學對軸承滾子電化學機械光整加工表面質(zhì)量預測與加工參數(shù)選擇進 行研究，針對現(xiàn)有方法加工軸承滾子時存在的問題，將電化學機械光整加工應用于軸承滾子的光整加工中。光整加工效果受很多因素影響，為預測加工質(zhì)量及選擇加工參數(shù)，建立了帶有徑向基函數(shù)的基于 LS SVM的軸承滾子光整加工預測模型，對正交試驗樣本進行訓練學習，采用網(wǎng)格搜索法確定模型參數(shù)。實驗及預測結(jié)果表明：光整加工適合于軸承滾子的加工，經(jīng)光整加工后的軸承滾子表面質(zhì)量明顯提高；通過LS SVM模型選擇的加工參數(shù)及預測的表面質(zhì)量誤差，均在可接受的范圍內(nèi)。CARB軸承在工業(yè)生產(chǎn)中應用十分廣泛，在 CARB軸承的制造企業(yè)中 SKF集團是世界 上

10、實力最為雄厚的企業(yè)之一， 其制造和研發(fā)能力在全球處于領(lǐng)先地位， 而我國在這方面比較 落后。因此，如何加工制造這種軸承使其能夠大批量生產(chǎn)成為我國企業(yè)面臨的一個難題。2012年河南科技大學對CARB軸承弧形滾子冷滾軋成形技術(shù)進行了研究：使用DEFORM軟件，弧形滾子進行冷滾軋成形模擬，研究成形技術(shù)，根據(jù)CARB軸承弧形滾子的外形特點，對其進行針對性的分析，設(shè)計了冷滾軋成形模具。根據(jù)滾子外形特點的工藝要 求設(shè)計出的模具能夠避免滾子在冷滾軋過程中有可能出現(xiàn)的各種缺陷，使得冷滾軋成形后的滾子完全符合設(shè)計要求。2012年洛陽LYC軸承有限公司對高精度圓柱滾子倒角磨削工藝進行了研究。針對高精 度圓柱滾子在傳

11、統(tǒng)工藝加工中存在的諸多問題，在滾子加工中增加倒角磨削工序，分析了工藝方案，并對加工出的產(chǎn)品進行了數(shù)據(jù)檢測對比。對于高精度圓柱滾子軸承滾子倒角的加工，增加磨削工序，可以更加有效地保證滾子倒角的尺寸和幾何精度，對于提高圓柱滾子軸承的精度和使用壽命非常有益。但是由于其加工方式為單粒切入磨削加工，加工效率不高，加工 范圍為 20X 20 mm之內(nèi)的圓柱滾子。2013年哈爾濱軸承集團公司對修整線型滾子的加工方法進行了研究，滾子滾動表面形 狀與其壽命有著必然聯(lián)系。帶有修整線型滾子由于其優(yōu)良的表現(xiàn)，被廣為選用。通過改進精研工序工裝一精研棍棒的設(shè)計，可以實現(xiàn)修整型滾子加工從以往兩次研凸和兩次研直線部分 的兩個

12、工序，改進為一道工序加工，縮短了加工路線，提高了生產(chǎn)效率。三，軸承滾子加工、檢測設(shè)備：2001年上海交通大學的楊志飛等人研制了一種檢測軸承滾子凸度量的計算機測量系 統(tǒng)，尤其研究了用高級編程語言塊Iphi在PC測量系統(tǒng)中的開發(fā)應用。測量系統(tǒng)在研制、調(diào)試完畢并交付上海軸承所使用以后，經(jīng)過一段時間的現(xiàn)場運行檢驗，證實系統(tǒng)性能可靠操作簡單，測量精度也達到了0.1微米，并且可以根據(jù)用戶的新需求擴充新的測量類型。2004年河南科技大學對提速鐵路客車軸承滾子球基面的加工與測量進行了研究，用控 制弦高的變化來控制滾子球基面的曲率半徑的原理對R343儀器進行改進，以標準件對比測量，提高了測量的準確性。采用3MZ

13、4250滾子球基面磨床進行加工，該機床砂輪進給采用步進電機驅(qū)動，精度高，配合主動測量裝置， 可嚴格控制滾子長度和球基面的磨削量，采用磁盤外徑和端面死頂尖定位，定位精度較高，更容易達到較高的加工精度。2004年哈爾濱軸承集團公司的張巖對對數(shù)型凸度圓柱滾子超精研導輥進行了設(shè)計與加 工研究。2001年自行設(shè)計和加工了兩副提速客車軸承滾子的超精研導輥，并加工了二十萬 粒滾子，效果很理想。2002年又自行加工一些精研導輥，至2004年已累積加工滾子一百余萬粒。哈爾濱軸承集團公司鐵路軸承制造分公司的提速鐵路客車軸承滾子的外徑素線的對數(shù) 曲線形狀在國內(nèi)是一流的，為研制高速鐵路軸承奠定了堅實的基礎(chǔ)。2006年

14、哈爾濱軸承集團公司用M1080無心磨床加工軸承滾子進行了工裝設(shè)計，通過設(shè)計、加工的 M1080無心磨床工裝，經(jīng)實踐檢驗完全可以滿足滾子粗加工的需要。其工裝較 易加工，成本低、效率高。由于采用砂輪導輪，節(jié)省了加工螺旋導輪，經(jīng)濟效益好。但該加工方法僅適用于滾子粗加工。2006年北京石油化工學院對軸承滾子凸度設(shè)計可視化軟件進行了開發(fā)，利用VisualC+6.0開發(fā)的滾子凸度設(shè)計與加工技術(shù)應用型軟件RBCAE，并通過運行實測及應用，說明了該軟件具有科學性、實用性和可靠性。軟件通過內(nèi)嵌了與Hertz點接觸的解析解進行對比等措施，證明了軟件的計算精度和可靠性較高，從而為廣大科研工作者提供了一個方便、快捷的

15、使用工具。當然，該軟件仍處于不斷地開發(fā)完善之中，尚有不少有待進一步擴充之處， 例如可以加上套圈滾道帶有強化層時的凸度設(shè)計，考慮滾子有限長尺寸影響時的凸度設(shè)計以及導輥形狀的設(shè)計等等。2008年瓦房店軸承股份有限公司對352226X2-2RZ型鐵路貨車圓錐滾動軸承滾子球基面凸度測量儀器進行研制：通過對球面滾子滾動表面曲率半徑測量儀器R343軸承檢查儀的改進，改變其檢測基準與檢測范圍，將原有的縱向定位改為橫向定位，配合四個位置可調(diào)的滾子端面定位支點，用以保證滾子上母線水平。調(diào)整測量架上的后支承，使后支承上下對稱于滾子中心并支承在滾子球基面的相應位置上。以達到定位準確， 調(diào)整便捷，檢測準確的目的。實現(xiàn)

16、了對352226X2-2RZ型鐵路貨車圓錐滾動軸承滾子球基面凸度的定量測量，滿足了生產(chǎn)加工工藝要求，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。2008年瓦房店軸承股份有限公司的高殿臣在第3屆全國精密鍛造學術(shù)研討會上介紹了其公司利用引進的日本阪村機械制作所的四工位高速鐓鍛機PF- 450生產(chǎn)的滾子不僅效率高，每分鐘最多可生產(chǎn) 120件，而且在質(zhì)量方面較以往有了很大的區(qū)別，主要有以下特點： 無飛邊，尺寸一致性好，加工余量少，節(jié)約材料，縮短加工工序。2009年哈爾濱工程大學的張麗對高速鐵路軸承滾子半自動車床的改造進行了研究。通 過分析滾子產(chǎn)品工藝，綜合評價原CZ9206/1型半自動車床的結(jié)構(gòu)特點和工作性能，在保留原車床的基

17、本結(jié)構(gòu)和部分工作性能的基礎(chǔ)上，確定采取軸向直擊踢料的方式解決產(chǎn)品自動上料問題。對機床的機械結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣控制部分及氣動控制系統(tǒng)進行了設(shè)計改造。普通車床經(jīng)過改造后， 可以實現(xiàn)自動上料， 并且運動平穩(wěn)、可靠。對機床的運行狀況和產(chǎn)品加 工精度進行試驗，試驗表明，改造后的高速鐵路軸承滾子半自動車床完全滿足滾子產(chǎn)品的加 工，能夠獲得良好的產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)一機多能。2012年南京信息工程大學的趙顯富對三維激光掃描技術(shù)在滾子幾何質(zhì)量在線檢測進行 了研究?；跐L子在線精密檢測的需求，提出了基于三維激光掃描技術(shù)的軸承滾子在線精密 檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理兩個部分，面對海量的點云運用了圓擬合算法進

18、行擬合測量，減小了點位誤差對最終測量的影響，經(jīng)過試驗判斷了系統(tǒng)的誤差范圍，在工業(yè)測量允許的范圍內(nèi)可以滿足滾子質(zhì)量檢測的要求。2012年河南科技大學對軸承球面滾子檢測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進行研究，針對球面滾子的設(shè)計技術(shù)要求，以非接觸光學精密測量技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合運動計算機主動視覺、圖像處理、精密運動控制及計算機控制等相關(guān)技術(shù)，研制開發(fā)一套軸承球面滾子專用測量儀器，主要用于測量球面滾子的最大軸徑、軸截面圓弧半徑、球形端面球半徑及最大軸徑到球形端面球頂點 (空間虛點)的距離。2012年河南科技大學對鐵路客車軸承滾子磨削加工在線檢測系統(tǒng)進行研究，采用CBN砂輪高速點接觸磨削滾子的新方法，重點對其在線檢測系統(tǒng)做了

19、深入的研究。確定了在線檢測系統(tǒng)的總體方案，設(shè)計了測頭機構(gòu)。當年，該滾子磨削加工機床已完成了論證和設(shè)計工作， 正處于樣機的生產(chǎn)和調(diào)試階段。若能實現(xiàn)數(shù)控軸承滾子磨床加工過程的在線檢測，將減少工件的裝夾次數(shù)，既能保證磨削加工的精度，又可擴大數(shù)控磨削機床的功能，改善機床的性能及工作效率，對提高國產(chǎn)鐵路軸承滾子的整體品質(zhì)也有一定的現(xiàn)實意義。2013年新鄉(xiāng)日升數(shù)控軸承裝備股份有限公司研究了軸承滾子端面在雙盤研磨機上的研 磨，設(shè)計了一種專用工裝，用MB43100A(C)雙面研磨機對軸承滾子端面進行研磨，加工結(jié)果表明，經(jīng)研磨后的軸承滾子端面的尺寸精度、端面跳動和表面粗糙度都達到了精度要求， 提高了生產(chǎn)效率和制造技術(shù)水平，并拓展了雙盤研磨機的應用市場，為企業(yè)增加了效益。 四，目前達到的水平：2009年7月中國工業(yè)報報道了河南煤化LYC公司創(chuàng)亞洲球面滾子加工新紀錄，并填補了國內(nèi)空白。這一產(chǎn)品的成功研制，標志著河南煤化LYC公司在克服特大型、高精度滾子生產(chǎn)加工瓶頸方面又有了實質(zhì)性突破。此次加工的高精度、特大型球面滾子為實心對稱產(chǎn)品，直徑150毫米，高度180毫米，單粒成品重量達 23.4公斤，加工精度 P5級，較河南煤化 LYC公司于2008年加工出的亞洲最大空心球面滾子重2