轴承滚子的加工工艺

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1、轴承滚子的加工技术,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的

2、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

3、化学作用。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

5、滚子的生产经验，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

6、，也有一定适用范围， 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

7、一次完成，解决了投料过程中最大的难题。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

8、、 329909、329910和329910A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

9、第2 种工艺加工的零件精度更高。2011年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，

10、在CARB轴承的制造企业中SKF集团是世界 上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

11、子倒角磨削工艺进行了研究。针对高精 度圆柱滚子在传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20X20 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

12、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lphi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

13、器进行改进，以标准件对比测 量，提高了测量的准确性。采用3MZ4250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

14、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 Visual C+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，

15、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

16、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，缩短加工工序。2009年哈尔滨工程大学的张丽对高速铁路轴承滚子半自动车床的改造进行了研究。通 过分析

17、滚子产品工艺，综合评价原CZ9206/1型半自动车床的结构特点和工作性能，在保留 原车床的基本结构和部分工作性能的基础上，确定采取轴向直击踢料的方式解决产品自动上 料问题。对机床的机械结构、液压系统、电气控制部分及气动控制系统进行了设计改造。普 通车床经过改造后，可以实现自动上料，并且运动平稳、可靠。对机床的运行状况和产品加 工精度进行试验，试验表明，改造后的高速铁路轴承滚子半自动车床完全满足滚子产品的加 工，能够获得良好的产品质量，实现一机多能。2012年南京信息工程大学的赵显富对三维激光扫描技术在滚子几何质量在线检测进行 了研究。基于滚子在线精密检测的需求，提出了基于三维激光扫描技术的轴承

18、滚子在线精密 检测系统，系统包括数据采集和数据处理两个部分，面对海量的点云运用了圆拟合算法进行 拟合测量，减小了点位误差对最终测量的影响，经过试验判断了系统的误差范围，在工业测 量允许的范围内可以满足滚子质量检测的要求。2012年河南科技大学对轴承球面滚子检测系统关键技术进行研究，针对球面滚子的设 计技术要求，以非接触光学精密测量技术为基础，综合运动计算机主动视觉、图像处理、精 密运动控制及计算机控制等相关技术，研制开发一套轴承球面滚子专用测量仪器，主要用于 测量球面滚子的最大轴径、轴截面圆弧半径、球形端面球半径及最大轴径到球形端面球顶点 (空间虚点)的距离。2012年河南科技大学对铁路客车轴

19、承滚子磨削加工在线检测系统进行研究，采用CBN 砂轮高速点接触磨削滚子的新方法，重点对其在线检测系统做了深入的研究。确定了在线检 测系统的总体方案，设计了测头机构。当年，该滚子磨削加工机床已完成了论证和设计工作， 正处于样机的生产和调试阶段。若能实现数控轴承滚子磨床加工过程的在线检测，将减少工 件的装夹次数，既能保证磨削加工的精度，又可扩大数控磨削机床的功能，改善机床的性能 及工作效率，对提高国产铁路轴承滚子的整体品质也有一定的现实意义。2013年新乡日升数控轴承装备股份有限公司研究了轴承滚子端面在双盘研磨机上的研 磨，设计了一种专用工装，用MB43100A(C)双面研磨机对轴承滚子端面进行研

20、磨，加工结 果表明，经研磨后的轴承滚子端面的尺寸精度、端面跳动和表面粗糙度都达到了精度要求， 提高了生产效率和制造技术水平，并拓展了双盘研磨机的应用市场，为企业增加了效益。 四，目前达到的水平：2009年7月中国工业报报道了河南煤化LYC公司创亚洲球面滚子加工新纪录，并填补 了国内空白。这一产品的成功研制，标志着河南煤化LYC公司在克服特大型、高精度滚子 生产加工瓶颈方面又有了实质性突破。此次加工的高精度、特大型球面滚子为实心对称产品， 直径150毫米，高度180毫米，单粒成品重量达23.4公斤，加工精度P5级，较河南煤化 LYC公司于2008年加工出的亚洲最大空心球面滚子重2.4公斤，精度要

21、求也有了进一步提 升。河南煤化LYC公司特大型轴承厂按照实际加工需要，自制了上料叉、卡爪等专用工具， 与天车配合，并打破正常加工工序，动用大量人力，采用“车轮”战术交叉作业，共同完成 了产品的加工。LYC公司能够再次刷新特大型球面滚子加工纪录，标志着LYC公司的产品 技术研发能力、生产制造加工能力又上了一个新台阶，为LYC公司开发后续市场，扩大高 端产品的市场份额奠定了坚实基础。2012年2月哈尔滨日报报道了巴彦造精密轴承滚子替代进口货。I级精密轴承滚子精度 在0.01微米以内，相当于一根头发丝的1/500。我国每年需要I级精密轴承滚子3亿多粒， 但这个数字对于年产数百亿粒滚子的大型轴承企业来

22、说，是看不上眼的“小数量”而一般 小企业又无力生产，所以国内高精度I级轴承滚子基本依靠进口。2009年健力集团从台湾选购了世界最先进的生产设备，“哈轴”退休工程师袁宝昌负责 对生产工艺进行调整实验，最终生产出10粒I级精密轴承滚子样品。送检证明，完全符合 国际标准。在随后的两年多时间里，不断扩大滚子产量，由千粒、万粒直至2011年年底终 于使巴彦健力集团达到批量生产I级精密轴承滚子能力，成功填补我国高精度I级轴承滚 子生产空白。据介绍，目前巴彦精密轴承滚子生产基地的“O级、I级”精密轴承滚子， 已被列入“十二五”中国轴承发展规划重点建设项目。到2013年底，巴彦精密轴承滚子年 产量将达到4亿粒，销售收入达3亿元。五，领域的突出单位：河南科技大学大连理工大学哈尔滨轴承集团公司瓦房店轴承股份公司 洛阳轴承集团有限公司