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1、轴承滚子的加工技术一，圆柱滚子柱面加工方法现状及发展方向：圆柱滚子是滚柱轴承的重要部件，其加工质量影响着滚柱轴承的品质。传统圆柱滚子加工方法主要有无心磨削、 无心研磨和超精加工等。 在一整个滚子的加工过程中，磨削加工占总加工量的 70%以上，而其中的重要工序则是对滚动面的加工。滚动体圆柱面加工质量是 滚柱轴承质量提高的一个技术瓶颈。1. 无心磨削是工件不定中心的磨削，最大的优点是无需对工件进行装夹定位，这使之能很好地用于大批量生产的场合，每个工件的安装调试时间几乎为零。而且一旦机床调整完毕， 则工件在加工过程中基本上是自行找修正的。无心贯穿磨削是无心磨削的一种，因其具有高效的生产效率和相对低廉
2、的生产成本，是生产圆柱滚子较为常用的方法。无心磨削因其高效廉价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几何形状具有不确定性，并且在加工过程中影响因素较多，需要对各种要素进行合理的调整设置。在滚子加工中，除了较为常用的无心贯穿磨削，还有其他多种磨削方式，如：定程磨削法，横磨法，摆头磨削法等。2. 无心研磨：研磨是一种较早出现的光整加工方法，既能用于平面加工，也适用于曲面加工。研具在一定的压力下与被加工表面作复杂的相对运动，磨粒则在两者之间发生滑动和滚动，从而产生切削和挤压作用。同时，研磨液中的液体与工件表面发生化学反应，这样，研磨既有机械切削作用，又有化学
3、作用。3. 超精研加工特点：磨粒能保持较长时间的切削作用，所以较研磨加工切削效率高；切削过程能自动循环，从而能自动进行粗、细、精，完整的循环；加工时工件发热低，不会产生加工变质层。4. 磁流体磨削：目前，在某些应用中，普通钢制轴承已经无法满足要求，以氮化硅（Si3N4）、 碳化硅（SiC）为代表的工程陶瓷作为结构用材料代替以往的金属材料的应用正在各个方面取得进展。其中，氮化硅陶瓷以其高硬度、低密度、疲劳寿命长等优点作为轴承滚动体制作 材料。但由于硬度较高，用一般的研磨抛光需要选用金刚石磨料（或者砂轮）并且比较耗时，使得陶瓷轴承的制作成本较高。5. 方向：随着工业技术的高速发展，各类设备中对轴承
4、的要求也越来越高，滚动体作为轴承中极其重要的部件，其加工工艺需要不断的改进和更新。以上的方法都有一定程度的局限性，必须在生产实践中不断的优化改进，不断的提高加工精度和效率，比如在磨削加工中加入弹性结合系统。陶瓷等新兴材料的应用对加工方法提出挑战，所以，未来的加工方法在具有高效、高精度及操作简单等优点外，必然要有对不同材料的适用性。二，轴承滚子加工方法（手段、工艺）：2004年哈尔滨轴承集团公司的吴广山研究了光饰工艺在轴承滚子加工中的应用。针对 滚子的表面质量问题，将光饰加工用于滚子的生产，能提高产品质量、生产效率，特别对滚子的表面粗糙度的降低效果很明显。通过公司对几十个品种近百万粒对滚子的生产
5、经验，光饰加工完全适用于滚子加工，完全达到了预期效果，并且，此种光饰设备对套圈、保持架的光亮加工、毛刺的去除，也将起到意想不到的效果。2005年瓦房店轴承股份公司研究了改进推力型大锥角小圆锥滚子外径磨削方法，通过 改进原有加工方法，瓦轴已经摸索出比较成熟的滚子加工工艺，并先后完成上述几种推力型大锥角小圆锥滚子的加工。经过改进加工方法，避免了滚子磨削烧伤、撞伤砂轮、磨削量不均匀的弊端，不仅达到了均匀磨削滚子外径的效果，也保证了滚子的加工精度，但这种方法只适用于小批量的生产，能够使推力型大锥角小圆锥滚子基本上达到工艺要求。这种加工方法对滚子定位磨削稳定性比较好，方法看起来较简单，也有一定适用范围，
6、当然还存在不足之处。但毕竟还是一项滚子加工技术上的创新，不仅发展了滚子外径加工技术，提高了滚子外径加工质量，使推力型大锥角小圆锥滚子的工艺和加工更趋于合理。2005年洛阳轴承集团有限公司的张建奇对特大角度圆锥滚子加工方法进行了探讨，通 过对特大锥角圆锥滚子加工工艺、技术问题的综合分析， 给出了一种特大锥角圆锥滚子简便的加工方法，经实用完全满足用户要求。在总结软磨、粗磨工序经验的基础上，对滚子外径终磨加工的送料方式进行了改进，同时对冷镦工序的机床打料机构作了调整，缩短了打料行程，适当增加了打入的力量，保证了料段在模具中较稳定地定位。从而使LY-9004滚子的冷镦成形一次完成，解决了投料过程中最大
7、的难题。2006年瓦房店轴承股份有限公司韩文等人研究了滚子加工工艺的改进方法。圆锥、圆 柱滚子热处理前加工方法一般有两种，直径28 mm以下的采用压制；直径 28 mm以上的采用车制。热处理后的加工工序大同小异，滚子从投料到成品要经过近20道工序，所用设备较多、生产周期较长，严重地制约了生产效率的提高。他们在对圆锥、圆柱滚子加工工序繁多的原因进行了深入的分析，并在此基础上，从多方面压缩了工艺留量。2008年哈尔滨轴承集团公司的陆云峰等人针对大于5度的大锥角圆锥滚子加工工艺的特殊性，进行反复试验，摸索出了可行的加工工艺。自08年以来已经成功加工了 129908、329909、329910和329
8、910A几种类似圆锥滚子约三百多万粒，取得了加工同类圆锥滚子的 良好开局，并同时创造了可观的经济效益。2010年湖南大学对基于 CBR-RBR的滚动轴承磨削工艺专家系统进行了研究，开发一 套滚动轴承磨削工艺专家系统软件，用于指导实际轴承磨削加工。实现了滚动轴承磨削工艺实例推理、磨削工艺规则推理，建立了滚动轴承磨削工艺数据库。2010年衡阳纺织机械厂研究了新型空心滚子的加工工艺，分别制定出新型空心滚子在 单件小批量生产和大批量生产时的加工工艺，通过对这两种工艺方法加工的零件进行圆度和表面粗糙度测量表明，这两种加工方法加工的零件均能达到国家标准的要求，并且用第2种工艺加工的零件精度更高。2011年
9、大连理工大学对轴承滚子电化学机械光整加工表面质量预测与加工参数选择进 行研究，针对现有方法加工轴承滚子时存在的问题，将电化学机械光整加工应用于轴承滚子的光整加工中。光整加工效果受很多因素影响，为预测加工质量及选择加工参数，建立了带有径向基函数的基于 LS SVM的轴承滚子光整加工预测模型，对正交试验样本进行训练学习，采用网格搜索法确定模型参数。实验及预测结果表明：光整加工适合于轴承滚子的加工，经光整加工后的轴承滚子表面质量明显提高；通过LS SVM模型选择的加工参数及预测的表面质量误差，均在可接受的范围内。CARB轴承在工业生产中应用十分广泛，在 CARB轴承的制造企业中 SKF集团是世界 上
10、实力最为雄厚的企业之一， 其制造和研发能力在全球处于领先地位， 而我国在这方面比较 落后。因此，如何加工制造这种轴承使其能够大批量生产成为我国企业面临的一个难题。2012年河南科技大学对CARB轴承弧形滚子冷滚轧成形技术进行了研究：使用DEFORM软件，弧形滚子进行冷滚轧成形模拟，研究成形技术，根据CARB轴承弧形滚子的外形特点，对其进行针对性的分析，设计了冷滚轧成形模具。根据滚子外形特点的工艺要 求设计出的模具能够避免滚子在冷滚轧过程中有可能出现的各种缺陷，使得冷滚轧成形后的滚子完全符合设计要求。2012年洛阳LYC轴承有限公司对高精度圆柱滚子倒角磨削工艺进行了研究。针对高精 度圆柱滚子在传
11、统工艺加工中存在的诸多问题，在滚子加工中增加倒角磨削工序，分析了工艺方案，并对加工出的产品进行了数据检测对比。对于高精度圆柱滚子轴承滚子倒角的加工，增加磨削工序，可以更加有效地保证滚子倒角的尺寸和几何精度，对于提高圆柱滚子轴承的精度和使用寿命非常有益。但是由于其加工方式为单粒切入磨削加工，加工效率不高，加工 范围为 20X 20 mm之内的圆柱滚子。2013年哈尔滨轴承集团公司对修整线型滚子的加工方法进行了研究，滚子滚动表面形 状与其寿命有着必然联系。带有修整线型滚子由于其优良的表现，被广为选用。通过改进精研工序工装一精研棍棒的设计，可以实现修整型滚子加工从以往两次研凸和两次研直线部分 的两个
12、工序，改进为一道工序加工，缩短了加工路线，提高了生产效率。三，轴承滚子加工、检测设备：2001年上海交通大学的杨志飞等人研制了一种检测轴承滚子凸度量的计算机测量系 统，尤其研究了用高级编程语言块Iphi在PC测量系统中的开发应用。测量系统在研制、调试完毕并交付上海轴承所使用以后，经过一段时间的现场运行检验，证实系统性能可靠操作简单，测量精度也达到了0.1微米，并且可以根据用户的新需求扩充新的测量类型。2004年河南科技大学对提速铁路客车轴承滚子球基面的加工与测量进行了研究，用控 制弦高的变化来控制滚子球基面的曲率半径的原理对R343仪器进行改进，以标准件对比测量，提高了测量的准确性。采用3MZ
13、4250滚子球基面磨床进行加工，该机床砂轮进给采用步进电机驱动，精度高，配合主动测量装置， 可严格控制滚子长度和球基面的磨削量，采用磁盘外径和端面死顶尖定位，定位精度较高，更容易达到较高的加工精度。2004年哈尔滨轴承集团公司的张岩对对数型凸度圆柱滚子超精研导辊进行了设计与加 工研究。2001年自行设计和加工了两副提速客车轴承滚子的超精研导辊，并加工了二十万 粒滚子，效果很理想。2002年又自行加工一些精研导辊，至2004年已累积加工滚子一百余万粒。哈尔滨轴承集团公司铁路轴承制造分公司的提速铁路客车轴承滚子的外径素线的对数 曲线形状在国内是一流的，为研制高速铁路轴承奠定了坚实的基础。2006年
14、哈尔滨轴承集团公司用M1080无心磨床加工轴承滚子进行了工装设计，通过设计、加工的 M1080无心磨床工装，经实践检验完全可以满足滚子粗加工的需要。其工装较 易加工，成本低、效率高。由于采用砂轮导轮，节省了加工螺旋导轮，经济效益好。但该加工方法仅适用于滚子粗加工。2006年北京石油化工学院对轴承滚子凸度设计可视化软件进行了开发，利用VisualC+6.0开发的滚子凸度设计与加工技术应用型软件RBCAE，并通过运行实测及应用，说明了该软件具有科学性、实用性和可靠性。软件通过内嵌了与Hertz点接触的解析解进行对比等措施，证明了软件的计算精度和可靠性较高，从而为广大科研工作者提供了一个方便、快捷的
15、使用工具。当然，该软件仍处于不断地开发完善之中，尚有不少有待进一步扩充之处， 例如可以加上套圈滚道带有强化层时的凸度设计，考虑滚子有限长尺寸影响时的凸度设计以及导辊形状的设计等等。2008年瓦房店轴承股份有限公司对352226X2-2RZ型铁路货车圆锥滚动轴承滚子球基面凸度测量仪器进行研制：通过对球面滚子滚动表面曲率半径测量仪器R343轴承检查仪的改进，改变其检测基准与检测范围，将原有的纵向定位改为横向定位，配合四个位置可调的滚子端面定位支点，用以保证滚子上母线水平。调整测量架上的后支承，使后支承上下对称于滚子中心并支承在滚子球基面的相应位置上。以达到定位准确， 调整便捷，检测准确的目的。实现了对352226X2-2RZ型铁路货车圆锥滚动轴承滚子球基面凸度的定量测量，满足了生产加工工艺要求，保证了产品的质量。2008年瓦房店轴承股份有限公司的高殿臣在第3届全国精密锻造学术研讨会上介绍了其公司利用引进的日本阪村机械制作所的四工位高速镦锻机PF- 450生产的滚子不仅效率高，每分钟最多可生产 120件，而且在质量方面较以往有了很大的区别，主要有以下特点： 无飞边，尺寸一致性好，加工余量少，节约材料，缩
