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(guó)的深溝密封球軸承與國(guó)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(guó)此類(lèi)產(chǎn)品的振動(dòng)與噪聲水平卻與國(guó)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(lái)考慮，工況因素可以對(duì)主機(jī)提出合理要求來(lái)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(wèn)題。
國(guó)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(guó)鋼球產(chǎn)品最突出的問(wèn)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(wèn)題是波紋度沒(méi)有控制（無(wú)標(biāo)準(zhǔn)、無(wú)合適測(cè)試分析儀器），同時(shí)說(shuō)明機(jī)床的抗振性差，砂輪、研磨盤(pán)、冷卻液、工藝參數(shù)均存在問(wèn)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(wèn)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(wú)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(guò)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(guó)外磨削6202外滾道普遍采用6萬(wàn)電主軸，磨削速度60m/s以上，國(guó)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??；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(guó)外磨頭振動(dòng)速度（如Gamfior）約為國(guó)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(guó)目前砂輪油石主要問(wèn)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(guò)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(kāi)，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(guò)程中的誤差復(fù)映外徑與端面是磨超加工過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程中傳遞平穩(wěn)，無(wú)磕碰傷；毛坯留量形位誤差不能過(guò)大，特別是在留量較小時(shí)，過(guò)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(xiàn)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(wú)中間庫(kù)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(chē)加工到裝配全過(guò)程自動(dòng)化，少人或無(wú)人化；規(guī)?；祟?lèi)軸承特別是靜音球軸承，必須形成大規(guī)?；拍芫邆淙蚴袌?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(guó)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(wú)心支承兩工位超精和以德國(guó)梯倫豪斯為代表的液壓定心四工位超精兩種方式；在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)，二十世紀(jì)八十年代以來(lái)，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(xiàn)應(yīng)用最為普遍。我國(guó)以此方式構(gòu)成的磨超自動(dòng)線(xiàn)應(yīng)用也比較成熟，目前國(guó)內(nèi)已有100條左右。隨著工業(yè)先進(jìn)國(guó)家主機(jī)技術(shù)不斷提高，聯(lián)線(xiàn)越來(lái)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(wú)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(xiàn)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(xiàn)，圓度可達(dá)0.3μm，尺寸分散可達(dá)3μm。
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