洛喊研究所/谢守振裴翠红段富宣轴承磨超工艺技术的20世纪50年代，我国轴承套圈的磨加工工艺及装备基本上是沿袭前苏联的老工艺，内孔和滚道磨削采用普通磨床或半自动磨床，磨削速度较低，夹具基本采用套筒式夹具或弹性薄膜夹具，沟道磨削采用前苏联JI3系列摆头磨床。60年代初期有了切入式沟道磨床，电磁无心夹具、电感式主动测量和电主轴等技术也有了重大突破，并开始在行业应用；60年代末期，全自动的内、外沟及内沟磨床陆续研制成功，同时，微型轴承磨削工艺及装备也有了较大进步，行业开始逐步淘汰原苏联的52型台磨。70年代，竟砂轮无心外磨削、控制力磨削、高速磨削等新技术的发展极大地促进了轴承行业的技术进步。80年代，PC控制、大功率电主轴、定程切入、步进电机-谐波减速器-滚珠丝杆进给等技术的应用，使得轴承磨床及磨削工艺技术蓬勃发展，此阶段我国共研发轴承磨床200多种（规格和型号X90年代以来，CNC数控技术、机电一体化技术、交流伺服控制技术等极大地推动了轴承磨加工工艺及设备的发展。

　　在超精工艺及设备方面，20世纪60年代中期以前，基本上采用的是砂布抛光和抛光工艺，效果不理想，对形偏差改善不大。60年代后期，我国一方面引进曰本、德国的超精设备和油石；另一方面，加大了自己研究开发超精机及油石的力度。进入70年代，超精设备及工艺在行业得到推广，轴承沟道度、粗糙度翻I了极大改善。80年代，消化、吸收自主开发超精设备及工艺极大地提升了我国自产轴承的品质，超精工艺从辊棒式向无心装夹、液压定心、两步法超精方向发展。同时，滚道超精、滚子表面超精、外径超精的设备和工艺也得到了研究和应用。90年代以来，超精研工艺技术曰渐成熟，滚子轴承的凸度超精更提高了轴承的寿命和可靠性，变频技术、PLC等的应用更提高了超精设备的技术性能。

　　磨削加工工艺与技术随着轴承产品高精度、长寿命、低声、高可靠性等性能要求越来越高，轴承的加工工艺及装备也向着高精、高效、高稳定性、自动化方向发展。轴承磨床在科技进步的支持下广泛采用CNC控制、交流伺服、恒功率、恒线速度及高速磨削等技术，使轴承的品质大幅提高。

　　要实现数控设备高速化，首先要求数控系统能对微小程序段构成的加工程序进行高速处理，以计算出伺服电机的移动量，同时要求伺服电机能高速度地作出反应。在数控设备高速化技术中，提高主轴转速，BP提高磨削速度，占有重要地位。

　　磨削速度是指磨具（砂轮）的磨削线速度。以前，我们把磨削速度大于35trVs的磨削即认为是高速磨削，现在国际上把磨削速度为50 ~150n/s的磨削称为高速磨削，速度大于150trVs则称为超高速磨削。

　　高速磨削可实现更高的材料切削率、提高表面粗糙度、减少砂轮磨损、降低磨削力和磨削成本。20世纪80年代，洛阳轴承研究所研制的ZYS-811内磨床由于使用了本所研制的大功率、高刚度电主轴、高速渗硫砂轮以及相关的配套技术，在国内率先实现60m/s的内磨削，而当时国外发达国家也由于受到砂轮回转破裂速度的限制和磨削烧伤的制约，内磨削速度也停滞在60~80m/s左右。现在随着新磨料（如CBN）的使用与磨削相关技术的发展，磨削机理研究的深入，磨削速度已可以达到150~250n/s（X②气动金刚石杯形修整器。

　　其特点是金刚石磨损均匀，修整效果好，但结构较复杂（如圄2示）。

　　转速无级可调，可以选择合适的修整速比，效果相当理想，金刚石磨损均匀，但造价较高（如圄3所示）。

　　CBN砂轮的修整方法有许多种，如金刚石滚轮修整、弹性弯板式修整、电解法、喷射法等等。

　　7.砂轮动平衡技术动平衡的方式主要有：先用仪器检测出不平衡量及方位，再手工调整配重块达到平衡。

　　自动检测调整以达动平衡。

　　在线（随机）自动动平衡。

　　第三种方法是目前*先进的平衡技术，国外的先进设备已普遍采用，国内一些厂家也已开始使用。

　　平衡时，不停机，随时检测不平衡量，一旦超标随时平衡。在线平衡系统一般由两部分组成：平衡头和测量控制系统。平衡头一般采用质量补偿原理，可分为液体质量补偿式和刚体质量补偿式。测控部分为微电脑控制。刚体质量平衡类产品中比较典型的国外产品有美国SBS、意大利MARPOSS、瑞典TGCHRAL，这些产品安装方便，平衡精度较高。

　　常见的几种自动动平衡方式有：加水平衡式、氟里昂平衡式、重块平衡式和光信号平衡式。

　　为提高磨削精度及效率，必须采用大功率高刚度高精度的电主轴并配以油气润滑系统。油气润滑是一种新的润滑技术，定量供给的微量润滑油在压缩空气的带动下，油在管壁上形成稳定的、均匀流动的油膜，连续不断地输送至轴承润滑部位，每套轴承有一个润滑油路。油起润滑轴承的作用，压缩空气则带走因轴承摩擦所产生的热量。与传统油雾润滑相比其有以下优点：减少因油搅动产生的热量，降低轴承温度，延长轴承精度寿命，实现轴承运转高速化，减少环境污染。

　　随着磨削的进行和砂轮的修整，砂轮尺寸逐渐变小，磨削速度将会下降，导致加工效率和精度降低。为保证加工效率和精度的稳定性，研究适时跟踪检测砂轮速度并能补偿的技术非常重要，目前我们使用的是分段法。

　　超精加工工艺与技术超精研加工简称超精加工，是一种经济的、精密的加工工艺，一般是指在良好的润滑条件下，被加工工件按规定的速度旋转，油石按规定的压力弹性地压在工件的加工表面上，并在垂直于工件旋转方向按一定规律作往复振荡运动的一种能够自动芫结的光整加工方法。其在轴承制造的光整加工（包括抛光、窜光、研磨、超精磨和超精研）中占据着重要地位。

　　1超精加工应达到的技术要求降低表藤粗糙度值表糙度对轴承的使用寿命有直接的影响，但表面粗糙度值并不是越低越好，一般达到Za.8~/a0.04mn较为合适。再降低对轴承寿命的提高影响不大，甚至会降低（此时润滑条件不好）。

　　降低圆度偏差圆度偏差尤其是波纹度对轴承振动、声、旋转精度、承载能力及使用寿命等的影响，已被许多实验所证实。

　　提高滚动体横截面的几何形状清度理论和实践均表明，滚动表面的几何形状精度对轴承的寿命有重要的影响，目前对滚动体的形状精度提出了越来越高的要求。

　　改善滚动表面的物理机械性能由于滚动表面在磨削加工时，受到磨削力和高达750~1200C的磨削热影响，使表面层（约4~6mm）的金属结晶组织破坏和容易产生拉应力，因此超精的任劳之一就是切除此缺陷层，提高表面的接触疲劳强度和轴承寿命。

　　2.工艺参数的连择分析在机床正常和调整合理的情况下，影响超精研加工效果的主要工艺参数为：油石摆动频率、油石摆动幅度、工件速度、油石压力、油石和硬度以及冷却液的使用和配方。

　　油石摆动频率、油石摆动幅度、工件速度的影响超精加工切削作用的强弱通常用切削角0来表示，切削角0是瞬时切削速度与工件周速度的夹角，如果简单的把磨粒的运动轨迹看成是多头的左右螺旋线，则0角就相当于螺旋升角。

　　在其它因素不变的情况下，0角越大，则切削作用就越强烈，效率就越高，而表面粗糙度值则越高，0角可由如下数学式表示：f~摆动频率n―工件转速D―工件直径由可以看出，油石的摆动频率越高，摆幅越大，则切削角越大，因此切削作用增大，效率提高，表面粗糙度值提高。工件的周速度越大，切削角越小，切削作用减弱，效率下降，表面粗糙度值降低。

　　油石压力的影响油石压力越大，切削量越大，加工效率越高，可提高度，但对改善表面粗糙度不利。压力大到一定程度后粗糙度变化就不大了。但压力太小，钝化了的磨粒不脱落，切削作用低，加工效率低，而且油石与工件不易保持良好接触，因此对改善表面粗糙度与提高加工效率都是不利的。所以在加工的初始阶段，应尽可能选取较大的油石压力；在光整阶段应尽可能选取较低的油石压力。

　　油石的影响油石是构成超精研加工的必备条件，也是超精研加工存在的前提。因此超精研油石必须具备如下性能：①有一定的切削能力和耐用性。②在切削刃磨钝后，有较光滑的工作表面，能起到光整加工作用。③具有良好的自锐性。

　　影响油石性能的主要因素为：①油石磨料的种类。②磨料的粒度。③结合剂的成分以及油石的硬度。

　　目前在大批量生产中常用的油石磨料种类为：氧化铝（CB），碳化硅（TL），氧化铝与碳化硅复合磨料（CB /TLX近年来随着新技术的发展和新材料的应用，相继出现了许多新的油石品种，如陶瓷结合剂CBN超精油石，它能够保持连续不变的高切削率，同时磨损量非常小，临界压力高，可大大提高工件加工的整体质量和统一性；又如金刚石超精油石，能够获得*高的切削率，*小的磨损率和*佳的表面精研效果；还有立方体碳化硅油石，类似于金刚石立方体氮化硼，切削力和加工质量仅次于前两者，比一般的碳化硅高。

　　对于轴承钢工件加工，CB磨料切削性能较TL磨料强，TL磨料在其它相同条件下，可以获得较CB磨料低的表面粗糙度。而CB/TL磨料介于两者之间，兼有两者优点，目前得到越来越广泛的应用。

　　超精油石磨料的粒度目前常用W2. 8，油石的硬度常用为3-4CR.油石的结合剂直接影响油石的自锐性，目前常用的为水玻璃、高龄土、糊精等混合成份。

　　油石规格的选择原则是：磨粒越粗切削性能越好，加工效率越高，而表面粗糙度值则较高；油石硬度越高切削性能越低，加工效率越低，自锐性越差，而表面粗糙度值则较低，耐用度较好。

　　冷却液的影响冷却液主要起润滑作用、冲洗冷却作用以及形成吸附油膜。理想的冷却液应具有表面张力小，吸附力强的性能。而影响超研加工效果的因素参数名称及条件对加工效率的作用对表面质量的作用油石摆动频率tt油石摆动幅度tt工件转速tt油石压力tt油石粒度tt油石硬度tt表中：t表示提高，1表示降低。

　　对一般接触运动来讲，这两个性能是矛盾的。粘度小的冷却液表面张力小、吸附力弱，在运动中容易形成油膜也容易被挤破；粘性大的冷却液则相反，表面张力大、吸附力强，因而油膜不易形成但却不易被挤破。

　　因此，在常用的以煤油和机油为主要的超精研冷却液中、添加少量的活性物质，如油酸、极性添加剂可以改善其性质，这些活性物质，可以使吸附力弱的液体增加对金属的吸附性能、形成较强的摩擦力小的油膜，对改善工件表面粗糙度是有利的。

　　同时对减少金属末与油石的粘接也有一定的作用。

　　超精研加工对冷却液的要求：适当的粘度，防锈功能，挥发性要小，重复使用，对人和环境危害小。

　　目前常用的超精冷却液采用煤油、机油、油酸与添加剂的合成，其比例常采用：煤油60%~70%、机油15%~2 5%、油酸与添加剂5%.也可再增加部分10%汽缸油，以改善煤油和机油的综合性能。

　　一般来说，煤油比例大，对提高切削性能有利，机油比例大对改善粗糙度有利，油酸比例大对改善粗糙度和防止油石粘接有利。采用煤油、机油、油酸混合液一般能达到超精研加工要求。

　　综上所述，影响超精研加工效果的各因素可简单地归纳见下表。

　　超精研工艺参数对表面粗糙度的影响还可用如下回归方程来描述：f~振荡频率p―油石压力由此可以看出，油石压力的影响*大，可利用此模型求得*佳工艺参数。初步总结的规律，要达到定量与实用的程度有待进一步的研究。

　　3现代超精机的基本特征采用二步法超精工艺效率和成品率均较高，如轴承沟道超精，工件表面线速度1000n/nin，油石压力250N，粗精超自动，节拍4~主要有：①单油石单工位二步法。②双油石单工位二步法。③双油石双工位。④窄油石小振荡大往复式加工。目前对轴承用得*普遍的是第三种，第四种是针对柱和锥轴承。

　　采用先进的支承技术（定位技术）对球轴承沟道超精常用的工件定位方式有：端面滚轮机械压紧式无心支承、端面滚轮机械压紧式液（气）定心、双滚轮驱动端面压紧式无心支承。

　　对柱体类工件的超精一般采用导棍支承。其中对直径较大、长度过长的工件则采用顶尖定心式超精加工。

　　荡机构主要有球铰链式（700~1000次/nn）和偏心轮加工发展。

　　目前国内轴承磨超设备虽有伺服电机驱动，但所使用的数控系统整体上功能不够强大，严格的讲不是真正意义上的数控设备，对特殊形面及精度要求高的轴承仍需多轴联动（需强大的数控技术支持）才能满足加工要求。

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