圖1  球軸承的(de)磨削、超精加工(gong)工(gong)序實(shi)例

1.1 平(ping)面(mian)磨削(xue)

用雙端面磨床磨削內、外圈的兩端面。雙端面磨削(xue)是按規定的間隔、正(zheng)確校準并裝(zhuang)配兩塊砂(sha)輪，使套(tao)圈通(tong)過兩砂(sha)輪之(zhi)間，以規定的尺(chi)寸與平行度精磨兩端面，能實現(xian)連續的高效(xiao)率加工。

1.2 縱向進給貫穿(chuan)無心磨

用縱向進給貫穿無心磨床磨削外圈外徑。其(qi)(qi)方法為(wei)：無心(xin)磨床導(dao)輪(lun)(lun)、托板(ban)和砂輪(lun)(lun)3點支承外圈(quan)，導(dao)輪(lun)(lun)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)外圈(quan)，砂輪(lun)(lun)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)進行磨削(xue)。由于并不具備如(ru)卡盤加(jia)工(gong)(gong)一樣的工(gong)(gong)件旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)中心(xin)，所以稱為(wei)無心(xin)磨削(xue)，其(qi)(qi)結構如(ru)圖(tu)2所示。

圖2  縱向進給(gei)貫穿無心磨

1.3 支承塊無心磨削

圖3為支承塊無心磨削示意圖。用支承塊分別支(zhi)承(cheng)(cheng)已(yi)在(zai)磨削(xue)中(zhong)(zhong)的外(wai)(wai)徑(jing)面(mian)或(huo)內溝(gou)，用(yong)電(dian)磁力將端面(mian)吸附到稱為支(zhi)承(cheng)(cheng)板的夾具(ju)上，在(zai)主(zhu)(zhu)軸旋(xuan)轉驅動的狀態下磨削(xue)外(wai)(wai)溝(gou)或(huo)內徑(jing)面(mian)。主(zhu)(zhu)軸中(zhong)(zhong)心與(yu)(yu)用(yong)支(zhi)承(cheng)(cheng)塊支(zhi)承(cheng)(cheng)的工(gong)(gong)件(外(wai)(wai)圈(quan))中(zhong)(zhong)產生偏心，利用(yong)由(you)于(yu)偏心與(yu)(yu)旋(xuan)轉產生的推壓力，工(gong)(gong)件穩定(ding)地在(zai)支(zhi)承(cheng)(cheng)塊上旋(xuan)轉。外(wai)(wai)徑(jing)與(yu)(yu)外(wai)(wai)溝(gou)可按(an)恒定(ding)壁厚加工(gong)(gong)，能夠(gou)得到規定(ding)的溝(gou)與(yu)(yu)外(wai)(wai)徑(jing)的同心度與(yu)(yu)溝(gou)圓(yuan)度。

圖3  外溝的支承(cheng)塊式無心磨削(xue)

為實現圓弧狀的R形溝，要將砂輪成形為R形狀(砂輪修整)，復制并加工出該形狀。R形修整中，有以下方法：復制預先制作出了其R形狀的成形滾動式砂輪修整器形狀；與旋轉單一金剛石修整工具進行修整的方法。

內溝也(ye)是(shi)支(zhi)(zhi)(zhi)承塊(kuai)式無(wu)心(xin)(xin)磨(mo)削，而該工(gong)序用支(zhi)(zhi)(zhi)承塊(kuai)支(zhi)(zhi)(zhi)承被磨(mo)削的(de)溝進行磨(mo)削。因為(wei)(wei)用支(zhi)(zhi)(zhi)承塊(kuai)支(zhi)(zhi)(zhi)承磨(mo)削面，并不像前述的(de)外(wai)溝磨(mo)削那樣，已(yi)處在成為(wei)(wei)圓(yuan)度(du)基準面上，用該工(gong)序加工(gong)出新的(de)圓(yuan)度(du)。為(wei)(wei)范成加工(gong)。該圓(yuan)度(du)的(de)范成機理與外(wai)圈的(de)無(wu)心(xin)(xin)磨(mo)削一(yi)樣，無(wu)心(xin)(xin)前托塊(kuai)與后支(zhi)(zhi)(zhi)塊(kuai)相當于無(wu)心(xin)(xin)磨(mo)床(chuang)的(de)托板與導輪(lun)。

1.4 超精加工

圖4為球軸承的超精加工示意圖。超精加工(gong)是將粒度細(xi)小(xiao)的油石壓(ya)在旋轉的工(gong)件(jian)上(如(ru)內、外(wai)圈)，與工(gong)件(jian)旋轉呈直角方向(xiang)上給予(yu)微小(xiao)的擺動(dong)，精加工(gong)工(gong)件(jian)表面。至于球軸承溝道的超(chao)精加工(gong)，是以溝R中(zhong)心(xin)為油(you)石(shi)(shi)擺動中(zhong)心(xin)，進(jin)行加(jia)工(gong)。此外，開始時(shi)，使用(yong)(yong)適(shi)應(ying)于工(gong)件形狀(zhuang)的油(you)石(shi)(shi)，由于并不實施油(you)石(shi)(shi)的修整，利用(yong)(yong)由于油(you)石(shi)(shi)磨耗導致的油(you)石(shi)(shi)自銳作用(yong)(yong)，一(yi)邊維持(chi)油(you)石(shi)(shi)形狀(zhuang)，一(yi)邊持(chi)續進(jin)行加(jia)工(gong)。

圖4  球軸承的超精加工

超精加工表面為鏡面，由于凹凸少，油膜(mo)破裂難，所以(yi)具(ju)有以下特性：耐磨性、耐蝕性優異；由于產生的加工熱量小，加工變質層很薄，故承載能力高；與斷續式切削加工痕跡的磨削面不同，由于形成連續(xu)的切削加工痕跡(ji)，產品(pin)靜(jing)音性能好。

2 軸承加工(gong)技術方向

2.1 應對難切(qie)削材料的加工(gong)技術(shu)

從磨削特性來看，高功能的新材料基本上屬于(yu)(yu)難切削材料，產生加工效率差，砂輪銳度維持(chi)難的問題。作為(wei)適(shi)應于(yu)(yu)難切削材料的磨削技術，首先提及的(de)是擴大CBN砂輪的應用范圍。CBN砂輪的磨粒硬(ying)度(du)與鋒(feng)利度(du)、壽命優于傳(chuan)統的氧化鋁砂輪，適(shi)合于難切(qie)削材料，但有修(xiu)整(zheng)性能及價格上(shang)(高)的問(wen)題，不過其應用范圍在逐步擴大。

2.2 應對(dui)環(huan)境問題的加工技(ji)術

作為一項與環境協調的磨削加工技術是開(kai)發(fa)加(jia)工(gong)(gong)冷(leng)(leng)卻(que)潤滑液(ye)(冷(leng)(leng)卻(que)液(ye))。冷(leng)(leng)卻(que)液(ye)被用于(yu)加(jia)工(gong)(gong)部(bu)位(wei)的潤滑、冷(leng)(leng)卻(que)、清洗，磨削加(jia)工(gong)(gong)的多數情況下是(shi)加(jia)工(gong)(gong)時產生熱量，根(gen)據表面精度質量的要(yao)求，需大(da)量使用冷(leng)(leng)卻(que)液(ye)。正在開(kai)發(fa)的技術是(shi)用必要的最少量的冷卻(que)液進行磨(mo)削(xue)加工，以及(ji)(ji)利用(yong)霧滴及(ji)(ji)油霧冷卻的加(jia)工技術。

為了削減CO₂排放，首先采取的對策是提高磨床及超精加工機床的能源效率。但是，作為加工技術，如從去除加工所需的能源來看，磨削比車削需要更多的能源。因此，有必要通過削減磨削加工余量或硬車，以削減磨削的負荷，在整個工序上實現節能。

2.3 應(ying)對高精度(du)化的加工技術

提高機床主軸軸承的旋轉精度，對電機軸承的振動、靜(jing)音性(xing)等要(yao)求(qiu)越來越高。

為提(ti)高軸(zhou)承(cheng)的(de)旋轉精度，通過(guo)磨(mo)(mo)削(xue)設備的(de)低(di)振動、高精度化(hua)，優化(hua)磨(mo)(mo)削(xue)條(tiao)件，排(pai)除(chu)磨(mo)(mo)削(xue)狀態的(de)干擾，以提(ti)高圓(yuan)度，應使用亞微米級圓(yuan)度的(de)主軸(zhou)軸(zhou)承(cheng)。

為實現軸(zhou)承的低振動(dong)、靜音(yin)化，改善(shan)滾動(dong)體滾動(dong)面(mian)的超(chao)精加工(gong)質量，有(you)利于大大提高表(biao)面(mian)粗糙度(du)(du)與圓度(du)(du)等。

2.4 應對低成本(ben)化的(de)加工技術

對軸承的磨削技術也在提出低成本化要求。因此(ci)，提(ti)高自動生(sheng)產(chan)線(xian)的產(chan)量，開發低價(jia)格的生(sheng)產(chan)線(xian)設備(bei)，生(sheng)產(chan)線(xian)運轉的省人化、無(wu)人化技術是必要(yao)的。

要提高產量，必須壓縮(suo)循(xun)環時間，提高設備(bei)(bei)運轉(zhuan)率。為(wei)縮(suo)短作業周期，必須開發(fa)能壓縮(suo)上料(liao)等(deng)空轉(zhuan)時間的(de)設備(bei)(bei)，開發(fa)提高磨削(xue)效率的(de)技術(shu)。

為提高磨(mo)削(xue)(xue)效率(lv)，使用CBN砂輪(lun)、陶瓷砂輪(lun)的(de)實例在(zai)增加(jia)，這類砂輪(lun)具(ju)備(bei)超過傳統的(de)氧化鋁(lv)砂輪(lun)的(de)磨(mo)粒強度與鋒(feng)利度。即便在(zai)超精加(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)序中(zhong)，也在(zai)通過砂輪(lun)的(de)開發，確(que)保削(xue)(xue)減磨(mo)削(xue)(xue)加(jia)工(gong)(gong)余量(liang)，謀求壓(ya)縮加(jia)工(gong)(gong)時間。

此外(wai)，為同(tong)時兼顧提高(gao)(gao)(gao)磨削(xue)效率(lv)與高(gao)(gao)(gao)精(jing)度化(hua)，有(you)必要實(shi)現磨削(xue)設(she)備的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)剛度化(hua)、低振動、高(gao)(gao)(gao)精(jing)度化(hua)，通過功能的(de)(de)集中與重新評價設(she)備的(de)(de)制造工藝，開發(fa)能同(tong)時兼顧低成(cheng)本及高(gao)(gao)(gao)效率(lv)、高(gao)(gao)(gao)精(jing)度化(hua)的(de)(de)設(she)備。

在省人化、無人化操作系統方面，正在進行的開發是(shi)，對于(yu)過去用(yong)人(ren)力實施的加工狀態的監測、金剛石磨具磨耗及機械的熱(re)變形，不通過人(ren)力，能自(zi)動地處(chu)理尺寸調整，交(jiao)換磨具及設備異常時的處(chu)置等的系(xi)統。

2.5 適應(ying)于多品種少(shao)批量生產(chan)的加工技術

作為應對裝置(裝備)的更換方式，以包括(kuo)在自動化生產線上的搬送在內(nei)的夾具(ju)、工具(ju)及修整裝置的交(jiao)換，容易(yi)提高精(jing)度為目標，正在開發在以上諸多(duo)方面(mian)做了精(jing)心考慮的加(jia)工設備與生產線。