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高端轴承制造关键技术研究

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于美霞

(瓦房店冶金轴承集团有限公司)

  摘 要:本文根据国内轴承制造技术的发展情况以及高端轴承制造无法实现突破的状况进行了研究,并且探讨发展高端轴承制造技术的方法。

  关键词:高端轴承;制造技术;轴承制造现状

  高端轴承,就是具备高性能的轴承,通常都具有转速快、荷载高、寿命周期久、可靠性高等特点,而且对于各种具有极端性质的工作环境(譬如:高温、侵蚀)都能承受住考验。并且被应用于众多领域,涉及到的范围十分宽广,航空、航天、高铁、汽车等也都包括在其中,这些都与高端轴承有着密不可分的联系。

  1 高端轴承的特征

  高端轴承一般具备“高技术”和“高质量”两个特点,既然是高性能轴承,首先轴承一定具备高技术,集设计、生产、材料、检查、试验等多种技术成果于一体。同时高性能轴承也要有高质量,要求的质量标准一定要做到满足或超过标准,对于关键指标在一致性和稳定性方面的要求更高。例如:轴承的轮廓尺寸因为离散性过大会影响其互换性;而引起轴承载荷能力和振动噪声性能波动的则是因为内部离散性过大。

  2 国内轴承制造技术的瓶颈

  国内的轴承制造技术随着社会发展,其类型与规格都逐渐与国际实现了接轨,生产流水线也较为全面。然而,轴承产品也存在着不平衡,一些低端产品出现了生产过剩的情况,而高端产品却又过于依赖国际上的企业,并且制造技术到今天也没得到重大突破。国内轴承制造技术的现状有两方面,一是普通轴承存在质量不一的问题,二是高端轴承存在技术难突破的问题。正是因为普通轴承制造过程较为简单,不存在技术难度,所以众多企业都能进行轴承生产,国产轴承因此在国内外市场都占据了主要地位,通过价格进行激烈的竞争。然而,尽管国内普通轴承不存在高难度的技术,但在精度和稳定性上与国外先进企业生产的相比都还存在差距,经近几年数据的统计分析,质量的合格率还达不到70%,因此轴承的质量还存在提高[1]空间。在高端轴承方面,国内的制造技术一直没有突破,比如:国内的轴承钢经过一步步改良,在技术上有了很大的突破,但是在纯净度、碳化物均衡性等方面与国外相比都存在差距,从而使得轴承的使用寿命期限和可靠性得不到保障。此外,国内轴承在仿真分析、毛坯净成形等技术方面,都还未掌握属于自己的独家方法,在设计与制造等技术方面也较为落后。因此国内轴承制造在当前市场环境中,最需要做好结构层面的工作。

  3 高端轴承制造的门槛

  在生产高性能轴承时,一是要处理好轴承在材料及热处理上的差距问题,二是零件加工的精度上也存在问题,当批量生产轴承时,其零件精度及一致性都难得到控制。

  3.1离散度大

  例如:一些企业在机床主轴中运用到的角接触球轴承,其p4轴承套圈生产精度离散度比较大,程度好一点的企业合格率通常为80%左右,组合配件的合格率通常是60%左右。所以像P4以上的高精度[2]轴承,部分轴承还很难做到。

  3.2批量生产难度大

  对于包含P4精度及以上的圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承相配套的高精度I级、0级滚子,存在批量生产难度大的问题,对于Ⅱ级、Ⅲ级滚子存在生产质量方面的问题。

  3.3零件尺寸不精准

  在生产零件时最大的问题就是尺寸,时常出现磨削应力及变形过大,磨削烧伤及裂纹等问题,从而说明对于零件的尺寸掌握很难实现有效掌控。

  4 制造高端轴承的技术分析

  4.1借助高精度、高可靠性的机床

  当制造较为复杂的轴承套圈时,需要精度更为准确时,就可以采用数控系统磨床,借助函数调用进行运算及插补把控;为了帮助轴承内外磨削精度达到标准,我们可以采用半闭环和闭环伺服系统对零件的精确微进给与补偿,将分辨率达到0.25μm或者更高的0.1μm,多次定位精度达到1μm或者更高的0.5μm;当进行轴承内表面的磨削工作时,可以运用高速电主轴,磨削外表面时则运用高刚度砂轮主轴,达到高速磨削;采用高精度、耐磨性佳的导轨等配件;必要时采用有着震动衰减性能强、热膨胀因子低等特点的更高精度的磨床。

  4.2应用主动测量法

  为达到零件的精度达3μm或者更高的1μm的标准,应该在尺寸磨削时采用主动测量法。同时借助伺服电动机的优点,为砂轮修整器提供动力,为砂轮的位置精度提供保证,大大提高产品质量;或采用CBN此类外形好的砂轮等,从而达到批量生产时精度一致性的目的。

  4.3提高产品的精度及质量

  为了提高产品精度及质量,避免进给量过多而导致磨削烧伤或者裂纹等问题的出现,应该借助锻件毛坯净成形、或精密冷辗扩,并且应该减少磨削加工时的剩余。

  4.4提高配套设施质量

  对于高精度圆柱滚子等配套设施要采用自动化的生产线,保证其稳定性、时效性等更高的要求。

  4.5保证生产环境的密封性

  为了保证车间具备恒温、恒湿、洁净等高要求的工作环境要求,就应该杜绝老旧的流动性生产车间或一般生产车间的班行轴承生产的工作环境,从而为了生产需要,应该按照要求改建或修建适合生产的环境。

  4.6“软件”与“硬件”共同提升

  多多组织工作人员进行专业学习,提高专业素质,确保工作人员的作业质量与纪律,完善生产质量的把控系统建设,为了“软件”与“硬件”共同发挥出作用,应该保证“软件”与“硬件”共同提升。

  5 结语

  我国在高端轴承领域一直无法实现重大突破,除了综合技术水平不高以外,还存在原材料与制造技术两大问题。如果国内的轴承企业不注重制造技术,忽略了其为主要攻关方向,那么轴承企业就很难得到发展,在制造技术方面必须通过先进设备和高质量的工艺来保证高端轴承的高性能及稳定性、使用期限及可靠性等特征。只有实现高端轴承上的突破,才能促使我国轴承行业的快速发展,进而推动我国经济的发展和国防安全的建设。

  参考文献:

  [1]畢超,刘祎,杜海涛,杨辉.抗疲劳制造技术的发展及其在高端轴承制造中的应用[J].航空精密制造技术,2017,53(01):1-6.

  [2]杨晓蔚.高端轴承制造的关键技术[J].金属加工(冷加工),2013(16):16-18.

来源:《山东工业技术》2019年1期