軸承是重大裝備的關(guān)鍵零部件，國(guó)內(nèi)眾多軸承企業(yè)在我國(guó)邁入世界軸承生產(chǎn)大國(guó)的過(guò)程中都起到了至關(guān)重要的作用，這其中就包括洛陽(yáng)軸研科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“軸研科技”）。軸研科技作為國(guó)內(nèi)軸承制造行業(yè)的代表，其“高、精、尖、專、特”軸承產(chǎn)品加工可以說(shuō)是國(guó)內(nèi)軸承制造技術(shù)發(fā)展的標(biāo)桿。軸研科技的航天特種軸承、精密機(jī)床軸承、數(shù)控電主軸等主導(dǎo)產(chǎn)品在市場(chǎng)上已經(jīng)取得良好的口碑，其高精密角接觸球軸承和滾動(dòng)絲杠球軸承被中國(guó)質(zhì)量協(xié)會(huì)用戶委員會(huì)全國(guó)數(shù)控設(shè)備用戶委員會(huì)授予“全國(guó)用戶滿意產(chǎn)品稱號(hào)”。

精密、多工序、成型加工
       在談到軸承零部件加工技術(shù)特點(diǎn)時(shí)，軸研科技精密軸承制造部部長(zhǎng)助理何靈輝介紹說(shuō)，和一般機(jī)械零部件相比，軸承零部件的加工表面多是短而薄的回轉(zhuǎn)體表面，因此就導(dǎo)致了加工機(jī)床比較單一，絕大多數(shù)為車床和磨床。零件短決定了其軸向剛度好，軸向變形就非常小，壁薄決定了其徑向剛度較差，加工時(shí)的夾緊方法要特別注意。對(duì)于軸承套圈的車加工，軸研科技選擇的車床有沈陽(yáng)機(jī)床、浙江凱達(dá)等國(guó)內(nèi)著名機(jī)床公司生產(chǎn)的數(shù)控車床和液壓半自動(dòng)車床，如CK6150B、CY6132B、CA7620等，用于膠木保持架、金屬保持架以及軸承內(nèi)、外套圈的加工。
       據(jù)何靈輝介紹，滾動(dòng)軸承零部件雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但技術(shù)要求很高，其中最大的特點(diǎn)就是對(duì)精度要求很高，要求實(shí)現(xiàn)精密加工。軸承零部件絕大部分表面要經(jīng)過(guò)磨削加工，磨加工尺寸和幾何精度都以μm為單位，而套圈的滾道和滾動(dòng)體的精度要求更高，需超精加工或研磨加工，因此必須配備高精度的內(nèi)圓磨床、外圓磨床及平面磨床等，并且對(duì)于砂輪的選擇也有特殊的要求，不但要考慮砂輪的磨料粒度，也要考慮結(jié)合劑、硬度、形狀和尺寸等因素。
       在談到砂輪材質(zhì)選用時(shí)，何靈輝介紹說(shuō)：“像棕剛玉（代號(hào)A（GZ））多用于磨削碳鋼、合金鋼、可鍛鑄鐵和硬青銅等加工；白剛玉（代號(hào)WA（GB））多用于精磨淬火鋼、高碳鋼、高速鋼及薄壁零件等加工；而立方氮化硼（代號(hào)CBN（JLD））屬于立方型晶體結(jié)構(gòu)，硬度略低于金剛石，強(qiáng)度較高，導(dǎo)熱性能好，多用于磨削、研磨各種既硬又韌的淬火鋼和高鉬、高釩、高鈷鋼和不銹鋼等。”
       軸承零部件加工要求高，生產(chǎn)工序也必然增多，據(jù)何靈輝介紹，一般軸承生產(chǎn)需20～40道工序，而短圓柱滾子軸承多達(dá)70道工序。因此在選用機(jī)床時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的用途，選擇合適的粗磨、細(xì)磨、超精設(shè)備以及合適的砂輪?！霸诖帜r(shí)，磨削余量大，要求的表面粗糙度值比較大，盡量選用較粗磨粒的砂輪，因?yàn)槟チ４郑瑲饪状?，磨削深度大，砂輪不易堵塞和發(fā)熱?！焙戊`輝介紹說(shuō)，“精磨時(shí)，余量較小，要求粗糙度值較低，可選取較細(xì)磨粒的砂輪，一般來(lái)說(shuō)，磨粒愈細(xì)，磨削表面粗糙度愈好?！?br />        “軸承零部件的工作表面都是回轉(zhuǎn)成型面，適合使用成型法加工，如套圈滾道的鍛造輾壓與車、磨，都是采用成型刀具或防型板加工的?！痹诤戊`輝看來(lái)，成型加工比較適用于部分軸承零部件加工。“在成型刀具選用上，我們使用的刀具有可轉(zhuǎn)位溝道刀具、密封槽刀具、端面倒R角刀具以及焊接式溝道及密封槽刀具，這些成型刀具在加工中可實(shí)現(xiàn)一次車削成形，不僅提高了加工效率，還保證了每一個(gè)工件尺寸一致性，精度高，外觀漂亮，防止了滾道磨退火，降低了磨加工廢品率，提高了軸承的使用壽命?！?br />        針對(duì)絕大多數(shù)軸承都是標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，屬于批量化生產(chǎn)范疇，為了提高生產(chǎn)力、降低成本和保證加工質(zhì)量，何靈輝認(rèn)為應(yīng)廣泛采用新技術(shù)、提高機(jī)械化和自動(dòng)化水平?！拜S研科技一般是按軸承型號(hào)和品種進(jìn)行大批量生產(chǎn)，我們建有專門的自動(dòng)線或流水線進(jìn)行生產(chǎn)?！?

精密加工的影響因素多
       軸承零部件在加工過(guò)程中，由于其各工作表面的粗糙度要求都很高，如不按照作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行操作，高速旋轉(zhuǎn)的砂輪就會(huì)造成各種表面缺陷，從而影響到軸承的質(zhì)量?！拜S承各表面均有粗糙度要求，尤其是軸承滾道，要求更高，基本都需要進(jìn)行超精加工。因此，對(duì)于精密軸承來(lái)說(shuō)，超精技術(shù)是關(guān)系到整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量的最主要因素?！痹诤戊`輝看來(lái)，超精加工是軸承零部件加工最大的挑戰(zhàn)。
       據(jù)何靈輝介紹，超精加工過(guò)程中會(huì)存在很多問(wèn)題，如工件轉(zhuǎn)速太高或太低、油石包角過(guò)大、上工序粗糙度太差等因素會(huì)造成表面粗糙度低；超精加工深度不夠、超精時(shí)間太短、油石太硬、壓力不夠、中心太高、參數(shù)設(shè)置不匹配、油石擺角太小、油石寬度太窄（溝邊）等因素容易造成砂輪花；油石粘鐵、切削液太臟有雜質(zhì)、油石壓力太大、油石磨粒太小不均 、材料有夾雜物、油石包角過(guò)大切屑磨粒排不出等會(huì)引起劃傷；工件旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定、油石粘鐵、參數(shù)設(shè)置不匹配等會(huì)造成粗絲。
       “溝道磨削對(duì)于精密軸承來(lái)說(shuō)也是非常重要的工序，在磨削過(guò)程中，我們不但要控制軸承的溝曲率還要控制溝底位置，以及溝形、圓度、表面粗糙度等?！焙戊`輝介紹說(shuō)，在溝道磨削過(guò)程中，如果修整器精度差、砂輪沒(méi)修好、砂輪太軟、支承磨損偏心量沒(méi)對(duì)好、進(jìn)給量過(guò)大、光磨時(shí)間太短會(huì)造成溝道形狀不好；如果靠山未修好、工件軸軸向竄動(dòng)、切削液不足或太臟、靠山磁力不夠、端面平行差不好會(huì)造成側(cè)擺；如果支承偏心量未調(diào)、支承磨損嚴(yán)重或角度不對(duì)、工件軸砂輪軸跳動(dòng)精度不高會(huì)造成圓度（橢圓度、棱圓度）偏差；如果冷卻液變質(zhì)或冷卻不充足、進(jìn)給量分配不均、進(jìn)給速度太大、金剛石筆太鈍、砂輪太硬、磁力不足、工件轉(zhuǎn)速過(guò)低則會(huì)出現(xiàn)燒傷；如果磨削速度太快、光磨時(shí)間太短、靠山磨損、工件轉(zhuǎn)速過(guò)高、修整器速度過(guò)快、金剛石筆太鈍、砂輪過(guò)軟則會(huì)致使粗糙度偏差。
       精密軸承外圓磨削基本都是無(wú)心磨，直接決定軸承最終外徑尺寸，外徑精度，進(jìn)而關(guān)系到軸承與軸承座的配合。據(jù)何靈輝介紹，外圓磨削加工過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)各種質(zhì)量問(wèn)題，如導(dǎo)輪不圓、導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)有跳動(dòng)、磨削輪磨鈍、磨削輪軸振動(dòng)等原因可能引起的尺寸不合格；工件中心高不合適、斜角過(guò)大、磨削余量過(guò)大、磨削輪不平衡等因素造成的圓度、橢圓度、棱圓度偏差；磨削輪不平衡、磨削輪磨鈍、托板太薄或斜角過(guò)大、工件中心過(guò)高等原因造成的振紋；磨粒太粗或金剛石筆磨鈍、導(dǎo)板位置沒(méi)有調(diào)好、工件縱向速度太快、導(dǎo)輪速度過(guò)高等因素造成的粗糙度不好；燒傷、啃傷、擦傷三角形磨傷、倒角磨傷、溝式磨傷、墊傷等造成的外觀不佳；工件間靠的不緊、托板磨損嚴(yán)重、火花沒(méi)有調(diào)好、不均勻前后導(dǎo)板的位置不正確等造成的錐度偏差。
       “內(nèi)徑尺寸直接關(guān)系到軸承與主軸的配合，因此，對(duì)于精密軸承內(nèi)徑來(lái)說(shuō)，尺寸和精度一定要嚴(yán)格控制，控制項(xiàng)主要有尺寸、橢圓度、錐度、垂直差、粗糙度、外觀。”何靈輝表示，內(nèi)徑工序也有一些問(wèn)題需要格外注意，如測(cè)規(guī)調(diào)整不當(dāng)或故障、磨削量選擇不合適、切削液不足溫差大、上工序外徑偏差大（微型）等會(huì)造成尺寸超差；主軸徑向擺動(dòng)大、上工序圓度不好復(fù)映開(kāi)內(nèi)徑面上、砂輪不好或磨鈍，支承調(diào)整不當(dāng)、進(jìn)給量過(guò)大等會(huì)造成圓度不合格；磨架角度未調(diào)好、砂輪沒(méi)修好成錐形、工件中心和砂輪中心不等高、上工序質(zhì)量不好（微型）等會(huì)造成錐度偏差；工件主軸有軸向竄動(dòng)、工件端面尺寸偏差太大、靠山未修平等會(huì)致使垂直度偏差；支承邊角未修磨好、機(jī)械手磨損嚴(yán)重碰到溝道、料道沒(méi)調(diào)好等磨內(nèi)徑時(shí)引起的溝道碰傷。
       “在精密軸承的生產(chǎn)過(guò)程中，磨削加工量約占總加工量的60%，所用磨床數(shù)量也占全部金屬切削機(jī)床的60%左右，磨削加工成本占整個(gè)軸承成本15%以上。對(duì)于高精度軸承，磨削加工的比例更大?！焙戊`輝坦言，在機(jī)械加工中磨削加工的整個(gè)加工過(guò)程最為復(fù)雜，對(duì)其了解也是至今最不充分一個(gè)環(huán)節(jié)。其復(fù)雜性表現(xiàn)為所要求性能指標(biāo)更多、精度更高，加工成形機(jī)理更復(fù)雜，影響加工精度因素眾多，加工參數(shù)線檢測(cè)困難等。因此，對(duì)于軸承零部件加工的關(guān)鍵工序——磨削加工，如何采用新工藝、新技術(shù)，高精度、高效率、低成本地完成磨削加工，是精密軸承生產(chǎn)的主要任務(wù)。