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球磨機鋼球軸承的影響因素及降噪分析

國內(nèi)外大量試驗表明：保持架、套圈、鋼球的加工質量對軸承振動具有不同程度的影響，其中鋼球的加工質量對軸承振動影響最明顯，其次是套圈的加工質量，最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)品最突出的問題是振動值離散大，表面缺陷嚴重（單點、群點、凹坑等），盡管表面粗糙度、尺寸、形狀、誤差都不低于圈外水平，但合套后軸承振動值高，甚至產(chǎn)生異音，主要問題是波紋度沒有控制（無標準、無合適測試分析儀器），同時說明機床的抗振性差，砂輪、研磨盤、冷卻液、工藝參數(shù)均存在問題；另一方面要提高管理水平，避免磕碰傷、劃傷、燒傷等隨時機性質量問題。

　　對于套圈，影響軸承振動最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(nèi)外溝道圓度大于2μm時，將對軸承振動產(chǎn)生明顯影響，內(nèi)外溝道波紋度大于0.7μm時，軸承振動值隨波紋度增加而增加，溝道嚴重磕傷可使振動上升4dB以上，甚至出現(xiàn)異音。

　　無論是鋼球還是套圈，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，但最根本的措施是要降低磨削超精過程中的波紋度，避免隨機性磕碰傷，主要有兩方面措施：

　　一是降低滾動表面磨削超精時的振動，獲得良好的表面加工形狀精度和表面紋路質量為降低振動，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(tǒng)具有良好的抗振動性能；提高磨削速度，國外磨削6202外滾道普遍采用6萬電主軸，磨削速度60m/s以上，國內(nèi)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，磨削力小，磨削變質層薄，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；主軸動靜剛度及其速度特性對低噪聲球軸承磨削振動影響很大，剛度越高，磨削速度對磨削力的變化越不敏感，磨削系統(tǒng)振動越??；提高主軸軸承支剛性，采用隨機動平衡技術，提高磨削主軸的抗振性。國外磨頭振動速度（如Gamfior）約為國內(nèi)一般主軸的十分之一；提高砂輪油石的切削性能及修整質量至關重要。我國目前砂輪油石主要問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量；充分冷卻，提高過濾精度；提高精給系統(tǒng)的進給分辨率，降低進給慣性；合理的磨超加工工藝參數(shù)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，以保證良好的表面質量。

　　二是提高加工基準面精度，降低磨超加工過程中的誤差復映外徑與端面是磨超加工過程中的定位基準。外徑對溝道超精的誤差復映是通過外徑對溝磨，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。所以必須采取以下措施：提高定位基準表面形狀精度；加工過程中傳遞平穩(wěn)，無磕碰傷；毛坯留量形位誤差不能過大，特別是在留量較小時，過大誤差會造成終磨和超精結束時形狀精度尚未改善到最終的質量要求，嚴重影響加工質量的一致性。

　從上面分析不難看出：由高性能、高穩(wěn)定性機床系統(tǒng)組成的自動線方式磨超加工低噪聲球軸承最合適，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？應從以下兩方面著手努力：

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　　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，這是一個系統(tǒng)的技術，包括磨削液、超精液、清洗液、空氣、高壓空氣、生產(chǎn)環(huán)境等技術工藝；自動化，從車加工到裝配全過程自動化，少人或無人化；規(guī)?；祟?font color="#666666">軸承特別是靜音球軸承，必須形成大規(guī)?；拍芫邆淙蚴袌龈偁幠芰?。

　　（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，國外內(nèi)圓磨床一般都具備高速磨削，交流伺服控制，進給分辨率0.25μ，全自動簡易操作，自診斷功能等；超精技術，主要以日本大阪精機為代表的無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；在線檢測技術，二十世紀八十年代以來，日本軸承工業(yè)以主動測量機外反饋控制的自動磨超短線應用最為普遍。我國以此方式構成的磨超自動線應用也比較成熟，目前國內(nèi)已有100條左右。隨著工業(yè)先進國家主機技術不斷提高，聯(lián)線越來越簡單，逐步減少或不用主動測量和機外檢測；無心外圓磨床，圓外（KOYO、MIKROSA等）普遍采用滾動軸承砂輪主軸單元，具有高剛度、高精度、長壽命、裝卸方便、使用可靠等一系列優(yōu)點；床身具有阻尼衰減減特性；進給采用高精度微動交流伺服系統(tǒng)，穩(wěn)定的傳動交流變頻導輪調整系統(tǒng)，可具備在線隨機智能化測量，可實現(xiàn)CBN砂輪磨削等，可實現(xiàn)自動聯(lián)線，圓度可達0.3μm，尺寸分散可達3μm。