高精度軸承套圈超精密加工技術(shù)發(fā)展分析

程勝

（河南科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471000）

軸承作為精度要求高、加工困難的機(jī)械基礎(chǔ)件，廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)械、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通、國(guó)防制造、航空航天等領(lǐng)域，據(jù)統(tǒng)計(jì)，大約30%的機(jī)械故障是軸承在旋轉(zhuǎn)部件上失效引起的。歐美、日本等國(guó)家在電路、工業(yè)等高科技領(lǐng)域保持著領(lǐng)先地位，與這些國(guó)家對(duì)精準(zhǔn)度和超精密制造的重視有著密切的關(guān)系，隨著現(xiàn)階段加工技術(shù)水平的逐步發(fā)展，軸承超精制生產(chǎn)的界限也在逐步形成。

1 軸承套圈加工介紹

軸承套圈的高精度生產(chǎn)，是現(xiàn)代機(jī)械制造的主要發(fā)展方向，在提升生產(chǎn)線水平的同時(shí)，也應(yīng)重視軸承壽命的保證。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和人工智能的飛速發(fā)展，機(jī)器的精度也在不斷提高，當(dāng)用戶對(duì)軸承套圈的準(zhǔn)確性檢驗(yàn)和質(zhì)量要求進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)化時(shí)，應(yīng)更加注重生產(chǎn)線上產(chǎn)品的統(tǒng)一。

支撐軸內(nèi)軸承的主要作用是確保軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，承受著主導(dǎo)軸傳給機(jī)架的載荷。軸瓦廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)械中，它是一種需要精確數(shù)值化的基本部件和配套件，在各種機(jī)械中起著旋轉(zhuǎn)或可動(dòng)支撐元件的作用，也是一種由滾動(dòng)體驅(qū)動(dòng)的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械支撐元件。軸承套雖然是基本部件，但使用范圍很廣，對(duì)零件的加工制造及結(jié)構(gòu)精度要求很高。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，軸承失效的主要原因是磨損過(guò)多，而導(dǎo)致軸承失效的主要原因是軸承的表面加工質(zhì)量和制造過(guò)程中軸承本身的材料質(zhì)量。精密精磨技術(shù)、石油精研技術(shù)和在線電解校正磨削技術(shù)是加工高精度軸承的主要工藝技術(shù)。超精密加工軸承套圈的主要加工原理是利用高質(zhì)量粒度砂輪磨削軸承套，使其表面光滑、精致。

2 軸承套圈超精密加工技術(shù)分析

2.1 軸承套圈的油石超精磨技術(shù)

在軸承套圈的油石超精磨工藝中，低工廠化流水線速度不僅能有效避免因磨削熱而造成的表面變質(zhì)層，而且能進(jìn)一步提高加工時(shí)的生產(chǎn)尺寸和形狀精度。但由于生產(chǎn)線的原因，在生產(chǎn)加工過(guò)程中，降低表面波紋度的問(wèn)題一直未能得到很好的解決，實(shí)際工作中效率較低，因此，應(yīng)用于該工藝的零件精度要求高，加工效率低。

超精研油工藝的基本原理是利用低壓彈性，在工件表面壓覆細(xì)粒研磨油，激發(fā)工件有規(guī)律地快速擺動(dòng)，在擺動(dòng)過(guò)程中，能提供良好的冷卻條件和潤(rùn)滑。這樣既可以減小工件表面粗糙度，提高精確的數(shù)值精度，又可以充分利用油軌的特性，使工件在加工生產(chǎn)過(guò)程中，有效地減小形狀差。采用這種方法，生產(chǎn)儀器需要專業(yè)人員進(jìn)行調(diào)試，占用大量的時(shí)間。加工過(guò)程中極易出現(xiàn)油堵，這種加工過(guò)程還會(huì)嚴(yán)重影響軸承的工作時(shí)間。

2.2 軸承套磨削加工技術(shù)

研磨加工是一種新型的電解修整在線加工工藝，該工藝技術(shù)特點(diǎn)是精度高，工作效率高，表面加工質(zhì)量好，設(shè)備簡(jiǎn)單，可加工的材料范圍廣。它彌補(bǔ)了超精磨技術(shù)和油石超精研技術(shù)的不足，并且具有以上兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，軸承套磨削加工技術(shù)是目前技術(shù)突破的方向，同時(shí)也為軸承套圈超精密加工技術(shù)提供了良好的發(fā)展空間。

高精度軸承套圈超精密加工技術(shù)是當(dāng)今工業(yè)機(jī)械發(fā)展的核心技術(shù)，電化學(xué)機(jī)械光整加工結(jié)合了電解加工和研磨兩種技術(shù)，其中工件與電流正極連接，成為陽(yáng)極，刀具電極連接到直流電源的負(fù)極作為陰極，刀具電極和工件之間留有適當(dāng)?shù)拈g隙，在加工過(guò)程中，直流電源將鈍化的電解液注入空隙，電解就開(kāi)始工作。工件作為陽(yáng)極表面發(fā)生變化而發(fā)生溶解，同時(shí)又發(fā)生鈍化作用，在工件表面形成一層氧化膜，形成的氧化膜有一定的強(qiáng)度和硬度，但與金屬相比較軟，在磨削加工中容易去除，采用電化學(xué)機(jī)械加工技術(shù)，得出最佳工藝值和表面光滑的軸承套。

3 軸套超精密加工技術(shù)的發(fā)展

3.1 軸套超精密加工技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)

隨著技術(shù)和領(lǐng)域要求的不斷提高，軸承套圈的加工技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。但隨著軸承套圈精密加工技術(shù)的出現(xiàn)，使得軸承套圈的生產(chǎn)也達(dá)到了一個(gè)新的高度。超精加工技術(shù)，雖然能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)高精度、復(fù)雜形狀等特殊產(chǎn)品的現(xiàn)實(shí)需求，但生產(chǎn)速度慢從而導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下，通過(guò)對(duì)新工藝的突破和改造，可以使該技術(shù)方案生產(chǎn)效率得以提高。此外，隨著生產(chǎn)工藝的發(fā)展，加工精度也不斷提高。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們?cè)谔岣呱a(chǎn)效率和生產(chǎn)精度的同時(shí)，對(duì)產(chǎn)品的要求也越來(lái)越高，科技的進(jìn)步使得工廠能夠?qū)⒕忍岣叩轿⒚咨踔良{米級(jí)別，從而制造出重要的軸承組件。

關(guān)于實(shí)際監(jiān)測(cè)與實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)測(cè)量一體化的問(wèn)題，在現(xiàn)有的研究與開(kāi)發(fā)工藝技術(shù)中，由于工藝技術(shù)不完善，技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)不足，致使在實(shí)際使用中浪費(fèi)了大量時(shí)間。因?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)線上加工的工序很多，每一道工序都要經(jīng)過(guò)實(shí)際檢驗(yàn)，這樣不僅浪費(fèi)了大量的時(shí)間，而且還降低了工作效率，因此，技術(shù)不成熟，也會(huì)影響生產(chǎn)的精度，因此，實(shí)現(xiàn)加工測(cè)量一體化是現(xiàn)階段發(fā)展的主要目標(biāo)。

隨著科技的發(fā)展，多種技術(shù)可以互相補(bǔ)充、互相融合，由此形成了一種新的復(fù)合工藝。這種方法既保留了原方法的優(yōu)點(diǎn)，又避免了其缺點(diǎn)，充分做到揚(yáng)長(zhǎng)避短。該工藝將雙電解磨削加工技術(shù)與電化加工技術(shù)相結(jié)合，彌補(bǔ)了易磨損、易堵塞的缺點(diǎn)，同時(shí)保證了產(chǎn)品的高精度、高質(zhì)量。

信息化、數(shù)據(jù)化和網(wǎng)絡(luò)化相融合，互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，隨著人們對(duì)軸承套圈生產(chǎn)加工的要求逐步提高，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展，人們開(kāi)始建立數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)，通過(guò)智能化、自動(dòng)化的方式減少生產(chǎn)線對(duì)工人的經(jīng)驗(yàn)依賴，也可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)加工的實(shí)現(xiàn)，滿足對(duì)生產(chǎn)精度的要求來(lái)制定加工方案。

3.2 軸套超精密加工技術(shù)發(fā)展的國(guó)際趨勢(shì)

軸承關(guān)鍵零件的超精密加工技術(shù)已達(dá)到一定的水平，作為精密加工的基礎(chǔ)，多工藝同時(shí)進(jìn)行超精密加工十分重要，盡管我國(guó)在這方面已取得了很大的進(jìn)展，但與歐美等國(guó)家相比，仍有較大的差距，而且國(guó)外的許多設(shè)備和技術(shù)對(duì)我國(guó)進(jìn)行了封鎖，因此，要進(jìn)一步加強(qiáng)超精密加工技術(shù)的研究與發(fā)展，必須加強(qiáng)這方面的工作。伴隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及人民生活水平的不斷提高，對(duì)加工精度、質(zhì)量、效率、成本以及批量生產(chǎn)的統(tǒng)一要求越來(lái)越高，并逐步進(jìn)入到納米級(jí)加工精確階段，同時(shí)，精確與超精密生產(chǎn)技術(shù)在民用產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用，例如汽車制造、電腦、光碟等，都與超精密制造技術(shù)緊密相關(guān)，相對(duì)于高精度、高質(zhì)量和高效率，超精密研磨技術(shù)的發(fā)展已進(jìn)入瓶頸期，很難繼續(xù)快速發(fā)展。

精密加工技術(shù)與軸承套圈加工技術(shù)的發(fā)展也有關(guān)聯(lián)，對(duì)比國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)處于領(lǐng)先地位的是美國(guó)、英國(guó)、日本。在上個(gè)世紀(jì)50年代末，由于科技進(jìn)步的需要，美國(guó)超精密切削技術(shù)先發(fā)制人并且開(kāi)發(fā)出了相應(yīng)的氣動(dòng)軸承、主軸精密機(jī)床。Klanfield的精密工程研究在英國(guó)也享有很高的聲譽(yù)，比如奈米加工中心可以進(jìn)行超精磨。英美對(duì)超精密加工技術(shù)的研究起步較早，但日本利用聲、光、像技術(shù)，在辦公設(shè)備中的小型電子、光學(xué)零件的超精密加工技術(shù)，已超過(guò)美國(guó)，成為當(dāng)今超精密加工技術(shù)發(fā)展最快的國(guó)家。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展以及國(guó)防建設(shè)、航空建設(shè)等領(lǐng)域的急切需求，促使了人們開(kāi)始對(duì)軸承套圈這一生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行研究和改進(jìn)。通過(guò)改進(jìn)的方法滿足社會(huì)發(fā)展需求，解決以往常用軸承套圈加工技術(shù)中存在的缺陷，從而為后期發(fā)展提供良好空間。現(xiàn)有技術(shù)能使軸承套圈技術(shù)得到很好的發(fā)展，把它的優(yōu)異效果充分展示出來(lái)，提高精確度和效率，滿足現(xiàn)階段用戶的要求。