提高球軸承減振降噪的技術(shù)及工藝設備

目前我國的深溝密封球軸承與國外先進(jìn)公司的產(chǎn)品內部結構參數幾乎相同，然而我國此類(lèi)產(chǎn)品的振動(dòng)與噪聲水平卻與國外產(chǎn)品相差甚遠，主要原因是在制造和工況因素的影響。從軸承行業(yè)角度來(lái)考慮，工況因素可以對主機提出合理要求來(lái)解決，而如何降低由制造因素引起的振動(dòng)和噪聲是軸承行業(yè)必須解決的問(wèn)題。

國內外大量試驗表明：保持架、套圈、鋼球的加工質(zhì)量對軸承振動(dòng)具有不同程度的影響，其中鋼球的加工質(zhì)量對軸承振動(dòng)影響明顯，其次是套圈的加工質(zhì)量，主要影響因素是鋼球和套圈的圓度、波紋度、表面粗糙度、表面磕碰傷等。

我國鋼球產(chǎn)品突出的問(wèn)題是振動(dòng)值離散大，表面缺陷嚴重（單點(diǎn)、群點(diǎn)、凹坑等），盡管表面粗糙度、尺寸、形狀、誤差都不低于圈外水平，但合套后軸承振動(dòng)值高，產(chǎn)生異音，主要問(wèn)題是波紋度沒(méi)有控制（無(wú)標準、無(wú)合適測試分析儀器），同時(shí)說(shuō)明機床的抗振性差，砂輪、研磨盤(pán)、冷卻液、工藝參數均存在問(wèn)題；另一方面要提高管理水平，避免磕碰傷、劃傷、燒傷等隨時(shí)機性質(zhì)量問(wèn)題。

對于套圈，影響軸承振動(dòng)為嚴重的也是溝道波紋度和表面粗糙度。例如，中小型深溝球軸承內外溝道圓度大于2μm時(shí)，將對軸承振動(dòng)產(chǎn)生明顯影響，內外溝道波紋度大于0.7μm時(shí)，軸承振動(dòng)值隨波紋度增加而增加，溝道嚴重磕傷可使振動(dòng)上升4dB以上，出現異音。

無(wú)論是鋼球還是套圈，波紋度產(chǎn)生于磨削加工，超精研雖然可以改善波紋度并降低粗糙度，但根本的措施是要降低磨削超精過(guò)程中的波紋度，避免隨機性磕碰傷，主要有兩方面措施：

一是降低滾動(dòng)表面磨削超精時(shí)的振動(dòng)，獲得良好的表面加工形狀精度和表面紋路質(zhì)量為降低振動(dòng)，磨超機床必須具有良好的抗振性，床身等重要結構件具有吸振性，超精機床的油石振蕩系統具有良好的抗振動(dòng)性能；提高磨削速度，國外磨削6202外滾道普遍采用6萬(wàn)電主軸，磨削速度60m/s以上，國內一般低得多，主要受主軸及主軸承性能的限制。在高速磨削時(shí)，磨削力小，磨削變質(zhì)層薄，不容易燒傷，又可以提高加工精度和效率，對低噪聲球軸承影響很大；主軸動(dòng)靜剛度及其速度特性對低噪聲球軸承磨削振動(dòng)影響很大，剛度越高，磨削速度對磨削力的變化越不敏感，磨削系統振動(dòng)越??；提高主軸軸承支剛性，采用隨機動(dòng)平衡技術(shù)，提高磨削主軸的抗振性。國外磨頭振動(dòng)速度（如Gamfior）約為國內一般主軸的十分之一；提高砂輪油石的切削性能及修整質(zhì)量。我國目前砂輪油石主要問(wèn)題是組織結構均勻性差，嚴重影響低噪聲球軸承磨超加工質(zhì)量；充分冷卻，提高過(guò)濾精度；提高精給系統的進(jìn)給分辨率，降低進(jìn)給慣性；合理的磨超加工工藝參數和加工流程是不可忽視的因素，磨削留量要小，形位公差從嚴，中小型球軸承外徑不宜用超精研，粗精磨超不宜分開(kāi)，以保證良好的表面質(zhì)量。

二是提高加工基準面精度，降低磨超加工過(guò)程中的誤差復映外徑與端面是磨超加工過(guò)程中的定位基準。外徑對溝道超精的誤差復映是通過(guò)外徑對溝磨，溝磨對溝超的誤差復映間接傳遞的。如果工件在傳遞過(guò)程中產(chǎn)生磕碰傷，將直接復映到滾道加工表面上，影響軸承振動(dòng)。所以必須采取以下措施：提高定位基準表面形狀精度；加工過(guò)程中傳遞平穩，無(wú)磕碰傷；毛坯留量形位誤差不能過(guò)大，特別是在留量較小時(shí)，過(guò)大誤差會(huì )造成終磨和超精結束時(shí)形狀精度尚未改善到質(zhì)量要求，嚴重影響加工質(zhì)量的一致性。

從上面分析不難看出：由高性能、高穩定性機床系統組成的自動(dòng)線(xiàn)方式磨超加工低噪聲球軸承合適，可以避免磕碰傷，降低傳遞誤差，排除人工因素，提高加工效率和質(zhì)量一致性，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益。

如何降低球軸承噪聲呢？應從以下兩方面著(zhù)手努力：

（一）制造工藝。工藝流程精化，主要指工藝流程盡可能短，工序加工合并，生產(chǎn)無(wú)中間庫存，有效降低影響低噪聲球軸承性能工藝因素；生產(chǎn)潔凈化，這是一個(gè)系統的技術(shù)，包括磨削液、超精液、清洗液、空氣、高壓空氣、生產(chǎn)環(huán)境等技術(shù)工藝；自動(dòng)化，從車(chē)加工到裝配全過(guò)程自動(dòng)化，少人或無(wú)人化；規?；?，此類(lèi)軸承特別是靜音球軸承，必須形成大規?；?，才能具備全球市場(chǎng)競爭能力。

（二）裝備。高速磨削、電主軸精度、剛度、壽命以及各種完善的檢測保護性能對磨削加工精度與效率起主要作用；磨床技術(shù)，國外內圓磨床一般都具備高速磨削，交流伺服控制，進(jìn)給分辨率0.25μ，全自動(dòng)簡(jiǎn)易操作，自診斷功能等；超精技術(shù)，主要以日本大阪精機為代表的無(wú)心支承兩工位超精和以德國梯倫豪斯為代表的液壓定心四工位超精兩種方式；在線(xiàn)檢測技術(shù)，二十世紀八十年代以來(lái)，日本軸承工業(yè)以主動(dòng)測量機外反饋控制的自動(dòng)磨超短線(xiàn)應用普遍。我國以此方式構成的磨超自動(dòng)線(xiàn)應用也比較成熟，目前國內已有100條左右。隨著(zhù)工業(yè)先進(jìn)國家主機技術(shù)不斷提高，聯(lián)線(xiàn)越來(lái)越簡(jiǎn)單，逐步減少或不用主動(dòng)測量和機外檢測；無(wú)心外圓磨床，圓外（KOYO、MIKROSA等）普遍采用滾動(dòng)軸承砂輪主軸單元，具有高剛度、高精度、長(cháng)壽命、裝卸方便、使用可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)；床身具有阻尼衰減減特性；進(jìn)給采用高精度微動(dòng)交流伺服系統，穩定的傳動(dòng)交流變頻導輪調整系統，可具備在線(xiàn)隨機智能化測量，可實(shí)現CBN砂輪磨削等，可實(shí)現自動(dòng)聯(lián)線(xiàn)，圓度可達0.3μm，尺寸分散可達3μm。

平面磨床，國外雙端（如KOYO、Landis Gardner）面磨床主軸都普遍采用高精度、高剛度滾動(dòng)軸承主軸單元砂輪軸系統，油霧潤滑。以Gardner技術(shù)為例，該公司研究生產(chǎn)系統裝備已有九十多年歷史，可磨削軸承、陶瓷、玻璃、橡膠、塑料等材料。主要技術(shù)有自動(dòng)砂輪修整和補償，砂輪磨頭進(jìn)給以伺服電機絲杠同軸結構，砂輪向內外快速同步進(jìn)給，進(jìn)給精度可達到0.25μm，機身放置在兩個(gè)水平墊塊和平衡器上，平衡器具有自平衡支承桿，可自動(dòng)調整與兩個(gè)水平墊塊成一水平面，使機床得到一個(gè)穩固的支承效果，平衡器是在維持砂輪軸同心度，增加修整砂輪間隔時(shí)間，工件進(jìn)給有旋轉式、往復式、貫穿式和特殊四種形式，可使用超級磨料砂輪，金剛石砂輪和CBN磨削，磨削精度高、穩定性好，砂輪使用壽命和方便的操作調整，可以根據加工要求專(zhuān)門(mén)配制磨料、結合劑、結構（圓環(huán)、鈕狀或環(huán)節狀），從而達到磨削效果，平行差及平面度達1μm。