提高球轴承减振降噪技术及其工艺设备

魔神

    

　　目前我国的深沟密封球轴承与国外先进公司的产品内部结构参数几乎相同，然而我国此类产品的振动与噪声水平却与国外产品相差甚远，主要原因是在制造和工况因素的影响。从轴承行业角度来考虑，工况因素可以对主机提出合理要求来解决，而如何降低由制造因素引起的振动和噪声是轴承行业必须解决的问题。

　　国内外大量试验表明：保持架、套圈、钢球的加工质量对轴承振动具有不同程度的影响，其中钢球的加工质量对轴承振动影响最明显，其次是套圈的加工质量，最主要影响因素是钢球和套圈的圆度、波纹度、表面粗糙度、表面磕碰伤等。

　　我国钢球产品最突出的问题是振动值离散大，表面缺陷严重(单点、群点、凹坑等)，尽管表面粗糙度、尺寸、形状、误差都不低于圈外水平，但合套后轴承振动值高，甚至产生异音，主要问题是波纹度没有控制(无标准、无合适测试分析仪器)，同时说明机床的抗振性差，砂轮、研磨盘、冷却液、工艺参数均存在问题；另一方面要提高管理水平，避免磕碰伤、划伤、烧伤等随时机性质量问题。

　　对于套圈，影响轴承振动最为严重的也是沟道波纹度和表面粗糙度。例如，中小型深沟球轴承内外沟道圆度大于2μm时，将对轴承振动产生明显影响，内外沟道波纹度大于0.7μm时，轴承振动值随波纹度增加而增加，沟道严重磕伤可使振动上升4dB以上，甚至出现异音。

　　无论是钢球还是套圈，波纹度产生于磨削加工，超精研虽然可以改善波纹度并降低粗糙度，但最根本的措施是要降低磨削超精过程中的波纹度，避免随机性磕碰伤，主要有两方面措施：

　　一是降低滚动表面磨削超精时的振动，获得良好的表面加工形状精度和表面纹路质量为降低振动，磨超机床必须具有良好的抗振性，床身等重要结构件具有吸振性，超精机床的油石振荡系统具有良好的抗振动性能；提高磨削速度，国外磨削6202外滚道普遍采用6万电主轴，磨削速度60m/s以上，国内一般低得多，主要受主轴及主轴承性能的限制。在高速磨削时，磨削力小，磨削变质层薄，不容易烧伤，又可以提高加工精度和效率，对低噪声球轴承影响很大；主轴动静刚度及其速度特性对低噪声球轴承磨削振动影响很大，刚度越高，磨削速度对磨削力的变化越不敏感，磨削系统振动越小；提高主轴轴承支刚性，采用随机动平衡技术，提高磨削主轴的抗振性。国外磨头振动速度(如Gamfior)约为国内一般主轴的十分之一；提高砂轮油石的切削性能及修整质量至关重要。我国目前砂轮油石主要问题是组织结构均匀性差，严重影响低噪声球轴承磨超加工质量；充分冷却，提高过滤精度；提高精给系统的进给分辨率，降低进给惯性；合理的磨超加工工艺参数和加工流程是不可忽视的因素，磨削留量要小，形位公差从严，中小型球轴承外径不宜用超精研，粗精磨超不宜分开，以保证良好的表面质量。

　　二是提高加工基准面精度，降低磨超加工过程中的误差复映外径与端面是磨超加工过程中的定位基准。外径对沟道超精的误差复映是通过外径对沟磨，沟磨对沟超的误差复映间接传递的。如果工件在传递过程中产生磕碰伤，将直接复映到滚道加工表面上，影响轴承振动。所以必须采取以下措施：提高定位基准表面形状精度；加工过程中传递平稳，无磕碰伤；毛坯留量形位误差不能过大，特别是在留量较小时，过大误差会造成终磨和超精结束时形状精度尚未改善到最终的质量要求，严重影响加工质量的一致性。