軸承製造技術——磨削加工

軸承磨削加工包含

磨削

、

超精

、

研磨

等

，下面將重點介紹關於軸承磨削、超精加工的一些技術及特點。

1軸承的磨削、超精加工工序

普通球軸承外圈與內圈的磨削、超精加工工序例項如圖1所示。

圖1 球軸承的磨削、超精加工工序例項

經塑性加工及切削加工，完成成形加工的工件，實施熱處理之後，首先，用雙端面磨床磨削基準端面。然後用縱向進給貫穿無心磨床磨削外圈外徑面，可連續加工。之後，以外圈端面外徑面為基準，進行外圈溝道磨削和超精。同樣，內圈要進行內溝磨削、內徑面磨削、內溝超精。然後提交給裝配、檢查工序。

1.1平面磨削

用雙端面磨床磨削內、外圈的兩端面。雙端面磨削是按規定的間隔、正確校準並裝配兩塊砂輪，使套圈透過兩砂輪之間，以規定的尺寸與平行度精磨兩端面，能實現連續的高效率加工。

1.2 縱向進給貫穿無心磨

用縱向進給貫穿無心磨床磨削外圈外徑。其方法為：無心磨床導輪、託板和砂輪3點支承外圈，導輪旋轉外圈，砂輪旋轉進行磨削。由於並不具備如卡盤加工一樣的工件旋轉中心，所以稱為無心磨削，其結構如圖2所示。

圖2 縱向進給貫穿無心磨

透過正確設定磨削點、託板支承點及導輪支承點的角度，以支承磨削麵進行加工。開始加工時，形成粗磨的精度，逐步地修正外圈外徑圓度，最終確保外圈足夠的圓度。此外，使導輪傾斜，沿工件軸向進給，能實現連續高效率加工。

1.3 支承塊無心磨削

圖3為支承塊無心磨削示意圖。用支承塊分別支承已在磨削中的外徑面或內溝，用電磁力將端面吸附到稱為支承板的夾具上，在主軸旋轉驅動的狀態下磨削外溝或內徑面。主軸中心與用支承塊支承的工件（外圈）中產生偏心，利用由於偏心與旋轉產生的推壓力，工件穩定地在支承塊上旋轉。外徑與外溝可按恆定壁厚加工，能夠得到規定的溝與外徑的同心度與溝圓度。

圖3外溝的支承塊式無心磨削

為實現圓弧狀的R形溝，要將砂輪成形為R形狀（砂輪修整），複製並加工出該形狀。R形修整中，有以下方法：複製預先製作出了其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。

內溝也是支承塊式無心磨削，而該工序用支承塊支承被磨削的溝進行磨削。因為用支承塊支承磨削麵，並不像前述的外溝磨削那樣，已處在成為圓度基準面上，用該工序加工出新的圓度。為範成加工。該圓度的範成機理與外圈的無心磨削一樣，無心前託塊與後支塊相當於無心磨床的託板與導輪。

1.4 超精加工

圖4為球軸承的超精加工示意圖。超精加工是將粒度細小的油石壓在旋轉的工件上（如內、外圈），與工件旋轉呈直角方向上給予微小的擺動，精加工工件表面。至於球軸承溝道的超精加工，是以溝R中心為油石擺動中心，進行加工。此外，開始時，使用適應於工件形狀的油石，由於並不實施油石的修整，利用由於油石磨耗導致的油石自銳作用，一邊維持油石形狀，一邊持續進行加工。

圖4 球軸承的超精加工

超精加工表面為鏡面，由於凹凸少，油膜破裂難，所以具有以下特性：耐磨性、耐蝕性優異；由於產生的加工熱量小，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麵不同，由於形成連續的切削加工痕跡，產品靜音效能好。

2軸承加工技術方向

2.1應對難切削材料的加工技術

從磨削特性來看，高功能的新材料基本上屬於難切削材料，產生加工效率差，砂輪銳度維持難的問題。作為適應於難切削材料的磨削技術，首先提及的是

擴大CBN砂輪的應用

範圍。CBN砂輪的磨粒硬度與鋒利度、壽命優於傳統的氧化鋁砂輪，適合於難切削材料，但有修整效能及價格上（高）的問題，不過其應用範圍在逐步擴大。

2.2 應對環境問題的加工技術

作為一項與環境協調的磨削加工技術是開發加工冷卻潤滑液（冷卻液）。冷卻液被用於加工部位的潤滑、冷卻、清洗，磨削加工的多數情況下是加工時產生熱量，根據表面精度質量的要求，需大量使用冷卻液。正在開發的技術是

用必要的最少量的冷卻液進行磨削加工

，以及利用霧滴及油霧冷卻的加工技術。

為了削減CO2排放，首先採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，有必要透過

削減磨削加工餘量或硬車

，以削減磨削的負荷，在整個工序上實現節能。

2.3應對高精度化的加工技術

提高機床主軸軸承的旋轉精度，

對電機軸承的振動、靜音性等要求

越來越高。

為提高軸承的旋轉精度，透過磨削裝置的低振動、高精度化，最佳化磨削條件，排除磨削狀態的干擾，以提高圓度，應使用亞微米級圓度的主軸軸承。

為實現軸承的低振動、靜音化，改善滾動體滾動面的超精加工質量，有利於大大提高表面粗糙度與圓度等。

2.4應對低成本化的加工技術

對軸承的磨削技術也在提出低成本化要求。因此，

提高自動生產線的產量，開發低價格的生產線裝置，生產線運轉的省人化、無人化技術

是必要的。

要提高產量，必須壓縮迴圈時間，提高裝置運轉率。為縮短作業週期，必須開發能壓縮上料等空轉時間的裝置，開發提高磨削效率的技術。

為提高磨削效率，使用CBN砂輪、陶瓷砂輪的例項在增加，這類砂輪具備超過傳統的氧化鋁砂輪的磨粒強度與鋒利度。即便在超精加工工序中，也在透過砂輪的開發，確保削減磨削加工餘量，謀求壓縮加工時間。

此外，為同時兼顧提高磨削效率與高精度化，有必要實現磨削裝置的高剛度化、低振動、高精度化，透過功能的集中與重新評價裝置的製造工藝，開發能同時兼顧低成本及高效率、高精度化的裝置。

在省人化、無人化作業系統方面，正在進行的開發是，對於過去用人力實施的加工狀態的監測、金剛石磨具磨耗及機械的熱變形，不透過人力，能自動地處理尺寸調整，交換磨具及裝置異常時的處置等的系統。

2.5 適應於多品種少批次生產的加工技術

作為應對裝置（裝備）的更換方式，以包括在自動化生產線上的搬送在內的夾具、工具及修整裝置的交換，容易提高精度為目標，正在開發在以上諸多方面做了精心考慮的加工裝置與生產線。

3 小結

軸承磨削加工的環境隨著加工要求條件的不同也會產生巨大變化，但是

高功能、高精度、低成本是軸承磨削加工永恆的課題

，有利於環保也是非常重要的課題。