軸承減振降低噪的技術(shù)
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srf2012 發(fā)布時(shí)間：2013-01-10 08:35:12
目前我國的深溝密封球軸承與國外先進(jìn)公司的產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)幾乎相同，然而我國此類產(chǎn)品的振動(dòng)與噪聲水平卻與國外產(chǎn)品相差甚遠(yuǎn)，主要原因是在制造和工況因素的影響。從軸承行業(yè)角度來考慮，工況因素可以對(duì)主機(jī)提出合理要求來解決，而如何降低由制造因素引起的振動(dòng)和噪聲是軸承行業(yè)必須解決的問題。
國內(nèi)外大量試驗(yàn)表明：保持架、套圈、鋼球的加工質(zhì)量對(duì)軸承振動(dòng)具有不同程度的影響，其中鋼球的加工質(zhì)量對(duì)軸承振動(dòng)影響最明顯，其次是套圈的加工質(zhì)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(dòng)值離散大，表面缺陷嚴(yán)重（單點(diǎn)、群點(diǎn)、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(dòng)值高，甚至產(chǎn)生異音，主要問題是波紋度沒有控制（無標(biāo)準(zhǔn)、無合適測(cè)試分析儀器），同時(shí)說明機(jī)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(shí)機(jī)性質(zhì)量問題。
對(duì)于套圈，影響軸承振動(dòng)最為嚴(yán)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(shí)，將對(duì)軸承振動(dòng)產(chǎn)生明顯影響，內(nèi)外溝道波紋度大于0.7μm時(shí)，軸承振動(dòng)值隨波紋度增加而增加，溝道嚴(yán)重磕傷可使振動(dòng)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(jī)性磕碰傷，主要有兩方面措施：
一是降低滾動(dòng)表面磨削超精時(shí)的振動(dòng)，獲得良好的表面加工形狀精度和表面紋路質(zhì)量為降低振動(dòng)，磨超機(jī)床必須具有良好的抗振性，床身等重要結(jié)構(gòu)件具有吸振性，超精機(jī)床的油石振蕩系統(tǒng)具有良好的抗振動(dòng)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(shí)，磨削力小，磨削變質(zhì)層薄，不容易燒傷，又可以提高加工精度和效率，對(duì)低噪聲球軸承影響很大；主軸動(dòng)靜剛度及其速度特性對(duì)低噪聲球軸承磨削振動(dòng)影響很大，剛度越高，磨削速度對(duì)磨削力的變化越不敏感，磨削系統(tǒng)振動(dòng)越小；提高主軸軸承支剛性，采用隨機(jī)動(dòng)平衡技術(shù)，提高磨削主軸的抗振性。國外磨頭振動(dòng)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(zhì)量至關(guān)重要。我國目前砂輪油石主要問題是組織結(jié)構(gòu)均勻性差，嚴(yán)重影響低噪聲球軸承磨超加工質(zhì)量；充分冷卻，提高過濾精度；提高精給系統(tǒng)的進(jìn)給分辨率，降低進(jìn)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(yán)，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(zhì)量。
二是提高加工基準(zhǔn)面精度，降低磨超加工過程中的誤差復(fù)映外徑與端面是磨超加工過程中的定位基準(zhǔn)。外徑對(duì)溝道超精的誤差復(fù)映是通過外徑對(duì)溝磨，溝磨對(duì)溝超的誤差復(fù)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(fù)映到滾道加工表面上，影響軸承振動(dòng)。所以必須采取以下措施：提高定位基準(zhǔn)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(shí)，過大誤差會(huì)造成終磨和超精結(jié)束時(shí)形狀精度尚未改善到最終的質(zhì)量要求，嚴(yán)重影響加工質(zhì)量的一致性。
從上面分析不難看出：由高性能、高穩(wěn)定性機(jī)床系統(tǒng)組成的自動(dòng)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(zhì)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(yīng)從以下兩方面著手努力：
（一）制造工藝。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(gè)系統(tǒng)的技術(shù)，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(shù)工藝；自動(dòng)化，從車加工到裝配全過程自動(dòng)化，少人或無人化；規(guī)模化，此類軸承特別是靜音球軸承，必須形成大規(guī)?；?，才能具備全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
（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(cè)保護(hù)性能對(duì)磨削加工精度與效率起主要作用；磨床技術(shù)，國外內(nèi)圓磨床一般都具備高速磨削，交流伺服控制，進(jìn)給分辨率0.25μ，全自動(dòng)簡(jiǎn)易操作，自診斷功能等；超精技術(shù)，主要以日本大阪精機(jī)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(cè)技術(shù)，二十世紀(jì)八十年代以來，日本軸承工業(yè)以主動(dòng)測(cè)量機(jī)外反饋控制的自動(dòng)磨超短線應(yīng)用最為普遍。我國以此方式構(gòu)成的磨超自動(dòng)線應(yīng)用也比較成熟，目前國內(nèi)已有100條左右。隨著工業(yè)先進(jìn)國家主機(jī)技術(shù)不斷提高，聯(lián)線越來越簡(jiǎn)單，逐步減少或不用主動(dòng)測(cè)量和機(jī)外檢測(cè)；無心外圓磨床，圓外（KOYO、MIKROSA等）普遍采用滾動(dòng)軸承砂輪主軸單元，具有高剛度、高精度、長(zhǎng)壽命、裝卸方便、使用可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)；床身具有阻尼衰減減特性；進(jìn)給采用高精度微動(dòng)交流伺服系統(tǒng)，穩(wěn)定的傳動(dòng)交流變頻導(dǎo)輪調(diào)整系統(tǒng)，可具備在線隨機(jī)智能化測(cè)量，可實(shí)現(xiàn)CBN砂輪磨削等，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聯(lián)線，圓度可達(dá)0.3μm，尺寸分散可達(dá)3μm。
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