高壓產(chǎn)品導(dǎo)體冷輾擴(kuò)的工藝設(shè)計(jì)原理及優(yōu)劣勢

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1

精細(xì)輾擴(kuò)技術(shù)

軸承套圈是作為大批量生產(chǎn)的零件。采用傳統(tǒng)的加工方法，材料利用低，工作條件差，且難以滿足現(xiàn)在產(chǎn)品的要求。近年來迅速開展的精細(xì)冷輾擴(kuò)加工工藝是一種少、無切削的新工藝，由于精細(xì)冷輾擴(kuò)能最大限度地使工件形狀和精度接近于成品零件的形狀和精度，并可顯著改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，大幅度地節(jié)省原材料，具有很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義，所以該加工方法引起國內(nèi)外軸承企業(yè)界的普遍重視。

1.1

應(yīng)用冷輾擴(kuò)技術(shù)制造軸承套圈的優(yōu)點(diǎn)

可以降低原材料的消耗，如果采用通常的切削加工方法來制造，材料的利用率通常為40~50%，而用冷輾壓方法制造，材料利用率則可達(dá)60～75%。6308常規(guī)工藝下料0.918Kg，冷輾工藝下料0.68

Kg，兩者相差0.23

Kg.

冷輾壓是在輾擴(kuò)機(jī)上進(jìn)展的，機(jī)床的一次行程就可以完成所有形面的加工，可以大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

可以提高零件的機(jī)械性能，冷輾壓變形后，金屬材料的晶粒組織更加致密，金屬流線不變，沒有切斷，所以材料的抗疲勞強(qiáng)度提高。

**軸承研究所1984年對(duì)冷輾6204軸承進(jìn)展壽命實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，實(shí)際壽命與計(jì)算壽命之比到達(dá)22倍以上，可靠性達(dá)99.93%。1990年**軸承廠將冷輾工藝應(yīng)用于6206軸承，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為6206軸承的實(shí)驗(yàn)壽命與計(jì)算壽命之比到達(dá)20多倍，1998年**軸承研究所與**摩托車軸承**合作，把冷輾工藝應(yīng)用于摩托車曲柄連桿軸承6304，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為軸承壽命1000小時(shí)，可靠性99.99%，而采用鋼管車削軸承壽命為300小時(shí)，可靠性98%。采用冷輾工藝其壽命可穩(wěn)定提高一倍。

可以降低零件的制造本錢。冷輾壓可以減少材料消耗和縮短加工時(shí)間，降低了生產(chǎn)本錢。減少材料消耗和縮短加工時(shí)間，機(jī)床的一次行程就可以完成多個(gè)形面加工，大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)省能耗等。

經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益(6308為例)節(jié)材0.23

Kg，如鋼材按3.6元/

Kg，節(jié)省0.828元；節(jié)約鍛造加退火費(fèi)達(dá)2.5元/

Kg

節(jié)能效益為2.5×0.23=0.58元；機(jī)加工減少25%，常規(guī)車加工套圈加工費(fèi)為0.8元/套，則冷輾節(jié)約加工費(fèi)為0.8×25%=0.2元.

綜上所述冷輾節(jié)能節(jié)材的效益為〔以6308為例〕1.6元/套，如企業(yè)生產(chǎn)6308軸承100萬套，采用冷輾工藝就節(jié)約160萬元。

可以加工形狀復(fù)雜的零件。

可獲得較高尺寸精度的零件。

**軸承研究所經(jīng)過長期研究，應(yīng)用冷輾壓技術(shù)，設(shè)計(jì)制造出了輾擴(kuò)軸承內(nèi)外圈的精細(xì)冷輾擴(kuò)機(jī)。該機(jī)可以輾壓出很高精度的軸承內(nèi)、外圈，一般不需經(jīng)過再加工，就可以投入使用。另外該輾壓機(jī)的加工效率很高，對(duì)成批生產(chǎn)的軸承來說更為明顯。

軸承輾壓機(jī)除了上述優(yōu)點(diǎn)之外，也還存在一些技術(shù)上的缺點(diǎn)：變形抗力高，對(duì)模具材質(zhì)、構(gòu)造以及加工制造提出了更高的要求。在輾壓后，一般不再有其它的工序，因此在輾壓前，就需把毛坯設(shè)計(jì)成符合要求的尺寸形狀。

總體上說，軸承的冷輾壓技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和長處是主要的，也是關(guān)鍵的。隨著科學(xué)技術(shù)的開展，有理由相信，軸承冷輾壓技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景，會(huì)得到更廣泛的運(yùn)用。

1.2

冷輾技術(shù)的國內(nèi)外概況

通過冷輾來擴(kuò)徑并成形環(huán)形件的設(shè)想早在一個(gè)世紀(jì)前就有了。只是從上個(gè)世紀(jì)80年代，世界上許多軸承工業(yè)興旺國家才致力于冷輾技術(shù)的研究，經(jīng)過幾年的探索，因?yàn)楫?dāng)初的技術(shù)只能做到輾擴(kuò)和成形但達(dá)不到精度要求而被放棄，隨著數(shù)控和比例技術(shù)的開展以及材料性能的改善，使得冷輾工藝再獲新生。最后只有三個(gè)國家堅(jiān)持下來，即中國、日本、德國。

日本共榮精工株式公司生產(chǎn)的CRF冷輾機(jī)尺寸*圍為外徑?

30—?

250mm，冷輾機(jī)床采用冷輾加整徑以保證其產(chǎn)品精度。

德國Bad

Diiben研制的VRWA冷輾機(jī)，其加工*圍為外徑?

52—?

350mm，冷輾機(jī)床多采用液壓比例伺服技術(shù)和相應(yīng)的控制技術(shù)來保證所加工產(chǎn)品的精度。

中國于1978年，由**軸承研究所開場致力于冷輾技術(shù)的研究，先后開發(fā)出開式和閉式兩種類型的冷輾機(jī)。開式冷輾機(jī)PCR，吸收了德國與日本機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)考慮到中國的實(shí)際情況。其加工*圍從?30---

?

230mm。**軸研所開發(fā)出的閉式冷輾機(jī)在國際上仍處于領(lǐng)先技術(shù)，在此機(jī)床根底上，首先開發(fā)的圓錐套圈冷輾工藝為軸承行業(yè)做出了奉獻(xiàn)。

1.3

冷輾擴(kuò)技術(shù)的研究

冷輾擴(kuò)原理和冷輾壓力的階段分析

在冷輾壓過程中，輾壓力不是個(gè)常數(shù)，其隨著進(jìn)給的行程變化，有著明顯的階段性，如圖1所示，冷輾壓力與行程關(guān)系一般可分為三個(gè)階段：

第Ⅰ階段：滑塊進(jìn)給，套圈開場輾壓，金屬材料開場產(chǎn)生塑性變形，輾壓力急劇增高。輾壓開場，在這一階段中，輾壓力必須克制金屬內(nèi)部的變形阻力以及坯料與模具間的摩擦力，使所有的金屬晶格完全被壓緊。

第Ⅱ階段：滑塊繼續(xù)進(jìn)給，迫使金屬繼續(xù)流動(dòng)。在這階段中，只改變坯料高度，變形區(qū)穩(wěn)定不變。在此階段內(nèi)，塑性變形區(qū)高度不隨時(shí)間而改變，壓力也不隨行程而變化，故稱為穩(wěn)定變形階段。此階段內(nèi)的塑性變形區(qū)高度稱為穩(wěn)定塑性變形區(qū)高度。該高度可根據(jù)當(dāng)輾壓力到達(dá)*一最小值時(shí)，才可產(chǎn)生穩(wěn)定變形的原理來確定。

第Ⅲ階段：當(dāng)坯料的殘留厚度超過穩(wěn)定變形區(qū)高度以后，滑塊繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，輾壓力又急劇上升。

由上述分析可知，第二階段完畢時(shí)，如果繼續(xù)輾壓，壓力就急劇增加。因此，此時(shí)必須完畢輾壓，否則模具或輾擴(kuò)機(jī)就較易損壞。

當(dāng)?shù)诙A段完成時(shí)就完畢整個(gè)輾壓過程，則，此時(shí)輾壓余料的厚度就等于穩(wěn)定變形區(qū)的高度。如果第二階段完畢時(shí)仍繼續(xù)輾壓，此時(shí)壓力會(huì)急劇升高。假設(shè)限制升高值不超出模具的許用單位壓力，并按此原理求得的輾壓余料的厚度，這樣即可充分發(fā)揮模具材料的能力，又可節(jié)省原材料的損耗。此時(shí)輾壓余料的厚度應(yīng)小于穩(wěn)定變形區(qū)的高度。一般情況下，第二階段輾壓即告完畢。因此，計(jì)算冷輾壓變形力以第二階段，即以穩(wěn)定變形階段為依據(jù)。

影響單位輾壓力的因素

1.3.2.1

材料的化學(xué)成分及機(jī)械性能的影響

C與Cr元素對(duì)單位輾壓力的影響皆較大，特別是C的影響遠(yuǎn)比Cr的影響大得多。

.2

變形程度的影響

通過實(shí)驗(yàn)可知，輾壓時(shí)單位輾壓力與變形程度的關(guān)系為：所有材料的單位輾壓力P均隨斷面縮減率值的增大而加大

1.3.2.3

輾壓速度的影響

輾壓速度對(duì)單位輾壓力的影響不太大。輾壓速度對(duì)輾壓力的影響主要在于，輾壓過程中產(chǎn)生輾壓熱而產(chǎn)生影響。

.4

模具的幾何形狀的影響

模具幾何形狀是指模具工作局部的幾何形狀，輾壓的情況分別如下：輾輪的形狀是多樣的，不同形狀對(duì)單位輾壓力的影響是不同的。

冷輾壓工藝對(duì)輾擴(kuò)機(jī)的要求

精細(xì)冷輾擴(kuò)機(jī)能量要大,剛性要好,導(dǎo)向精度要高,要有可靠的過載保護(hù)裝置,能提供適宜的輾壓速度,具有對(duì)模具進(jìn)展?jié)櫥鋮s的裝置

。

1.4

冷輾工藝

兩種方式:精細(xì)冷輾和粗輾。

國外最多采用的是粗輾。日本在小尺寸用精輾，308以上全部是粗輾，SKF不建議采用精輾。但形狀復(fù)雜的套圈均采用精輾。

精細(xì)冷輾優(yōu)勢是溝道、倒角不用車，粗糙度好,劣勢是模具要求高，影響磨削率變形大。

粗輾優(yōu)勢是容易控制，不影響磨削效率，生產(chǎn)布局簡單。劣勢是機(jī)器維護(hù)清理難。

無論精細(xì)冷輾或粗輾，對(duì)材料利用和軸承壽命是一樣的。

2

磨削超精技術(shù)

2.1

國內(nèi)外概況

磨削與超精加工在軸承加工中約占70%，國外新技術(shù)應(yīng)用側(cè)重于高效率、高精度、高可靠及自動(dòng)化生產(chǎn)，歸根結(jié)底是為了提高產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率。

立方體氮化硼砂輪〔即CBN〕磨削技術(shù)裝備的開發(fā)與應(yīng)用，使磨削超精精度、質(zhì)量水平和效率大大邁進(jìn)一步，日本及歐美已使用全自動(dòng)CBN磨削技術(shù)，八十年代中后期以每年20%的速度比例增長。而我國到目前為止，在軸承行業(yè)還根本屬于空白，主要原因是對(duì)CBN磨削技術(shù)開發(fā)研究不充分。

NTN、SKF公司磨加工短線，磨削過程中不僅能主動(dòng)測量尺寸，而且能根據(jù)確定的加工條件，用機(jī)外的信息處理機(jī)進(jìn)展質(zhì)量信息交換，并進(jìn)展自我判斷，與標(biāo)準(zhǔn)件定期地校對(duì)，從而使用磨加工精度可靠地保持一致。磨加工線上的磨床普遍采用約束性適應(yīng)控制技術(shù)，具有人機(jī)對(duì)話功能的C控制技術(shù)，CBN砂輪高速內(nèi)外表磨削〔可達(dá)80m/s〕技術(shù)，使得套圈內(nèi)外表磨削質(zhì)量穩(wěn)定性大為提高，本錢降低。加工精度100%滿足P6級(jí)，70—80%達(dá)P5級(jí)水平〔P6級(jí)毛坯〕，一些影響軸承性能的重要指標(biāo)可控制到P4級(jí)精度水平。

軸承裝備數(shù)控化逐步提高，向著高速度、高精度、高柔性和高自動(dòng)化開展。這對(duì)數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)提出了相應(yīng)的要求：

2.2

高速化技術(shù)

要實(shí)現(xiàn)數(shù)控設(shè)備高速化，首先要求數(shù)控系統(tǒng)能對(duì)由微小程序段構(gòu)成的加工程序進(jìn)展高速處理，以計(jì)算出伺服電機(jī)的移動(dòng)量，同時(shí)要求伺服電機(jī)能高速度地作出反響。采用32位微處理器，是提高數(shù)控系統(tǒng)高速處理有效手段。在數(shù)控設(shè)備高速化中，提高主軸轉(zhuǎn)速占有重要地位。采用直線電機(jī)技術(shù)來替代目前機(jī)床傳動(dòng)中常用的滾珠絲桿技術(shù)是開展趨勢。

2.3

機(jī)電特性參數(shù)的辨識(shí)、分析與控制優(yōu)化

高速控制的核心在于實(shí)現(xiàn)高加速度，為此需要使司服機(jī)構(gòu)處于、最正確工作狀態(tài)，從而獲得系統(tǒng)最大運(yùn)動(dòng)加速度。因此，基于系統(tǒng)整體建模的加速度控制曲線選擇、伺服機(jī)電參數(shù)的辨識(shí)優(yōu)化、多軸增益的協(xié)調(diào)控制等是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

2.4

高精度化技術(shù)

在減少C系統(tǒng)控制誤差方面，通常采取提高數(shù)控系統(tǒng)的分辨率〔目前軸承磨床為0.25μ/數(shù)量脈沖〕，提高位置檢測精度的方法。然而在高速，高精加工的情況下，在線動(dòng)態(tài)測量和補(bǔ)償存在著高精度與大量程幾何量之間的矛盾，是傳統(tǒng)檢測方法難以完成的。因此，需要研究新的測量和補(bǔ)償機(jī)理，即進(jìn)展高精度、大量程幾何量的在線動(dòng)態(tài)檢測原理研究，以及控制誤差的在線、實(shí)時(shí)檢測、預(yù)報(bào)和補(bǔ)償方法等研究，在位置伺服系統(tǒng)中采用前饋控制與非線性控制等方法。

3．關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用

3.1

C交流伺服及適應(yīng)控制技術(shù)研究與設(shè)計(jì)

改善控制器的根本性能，提高數(shù)據(jù)的處理能力，具有NC控制，能實(shí)現(xiàn)高速、高精度、高可靠的對(duì)進(jìn)給進(jìn)展坐標(biāo)定位的控制。

建立人機(jī)界面，提高操作人員與機(jī)床的親和性。

對(duì)電主軸電流進(jìn)展適時(shí)測控，實(shí)現(xiàn)快速消除磨削空程。

主控制系統(tǒng)能與電主軸變頻器進(jìn)展通訊，實(shí)時(shí)監(jiān)視電主軸運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，并能向變頻器發(fā)送轉(zhuǎn)送指令，進(jìn)展轉(zhuǎn)速切換，轉(zhuǎn)速補(bǔ)償，以實(shí)現(xiàn)砂輪恒線速度磨削。

3.2

CBN磨削與超精技術(shù)

用普通磨料砂輪磨削軸承工作時(shí)，由于磨料硬度低、磨損快，導(dǎo)致磨削比低、磨削力大、磨削溫度高，容易產(chǎn)生燒傷及精度和外表質(zhì)量降低。而CBN磨料本身具有一系列特殊的性能，高硬度、高的熱穩(wěn)定性、高的化學(xué)惰性、紅硬性、導(dǎo)熱性好以及熱膨脹系數(shù)低等。從而在加工黑色金屬方面，CBN磨具與金剛石和普通磨料磨具相比，具有非常滿意的磨削外表質(zhì)量和極低的砂輪磨損。其優(yōu)點(diǎn)主要是：一砂輪耐用度高，每一次修整可加工的工件數(shù)量多；二砂輪磨損少，每片砂輪可加工的工件數(shù)量多、精度高；三磨削力小，磨加工質(zhì)量好。總之，由于CBN磨料的優(yōu)異性能，磨超加工采用CBN砂輪與油石，可以提高加工工作的質(zhì)量，有利于磨超加工的自動(dòng)化生產(chǎn)。

在軸承工業(yè)的磨削加工中，日本在1974年就將CBN砂輪推廣應(yīng)用于球軸承的內(nèi)圈，萬向節(jié)軸承滾針套的磨前。1982年以后，CBN砂輪在日本已經(jīng)大批應(yīng)用，并且開展迅速，每年以20%的速度增長。德國的FAG公司利用CBN砂輪進(jìn)展內(nèi)圈磨削，每片CBN砂輪加工的工件數(shù)是普通砂輪的百倍。采用CBN砂輪磨削超精提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品合格率，降低了加工本錢。

主要技術(shù)有：CBN磨料的選擇、粒度的選擇、結(jié)合劑的選擇、砂輪和油石的濃度、生產(chǎn)工藝、CBN砂輪修整、CBN磨削超精對(duì)機(jī)床及磨削液的要求。

CBN砂輪修整

CBN砂輪的修整和修銳方法很多。整形的主要方法有磨削法、擠壓法、車削法、旋轉(zhuǎn)金剛石工具法等，對(duì)金屬結(jié)合劑CBN砂輪還可用電解法、電火花法、超聲波等。修銳的方法主要有固結(jié)式磨料、自由式磨粒及電加工三大類。固結(jié)式磨料包括油石、修銳膏、金屬絲刷和硬質(zhì)塊等，自由式磨粒包括噴砂、液體噴砂、磨粒擠壓等。電加工修銳法只局限于金屬結(jié)合劑砂輪，主要包括電解、電火花及超聲波等。CBN砂輪所用結(jié)合劑不同，其修整方法也不一樣。樹脂和金屬結(jié)合劑CBN砂輪，整形與修銳兩過程需單獨(dú)進(jìn)展，一般采用SiC砂輪或金剛石盤把CBN砂輪修成要求的形狀，再用AL203油石塊修銳。而多孔形的陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪，可用旋轉(zhuǎn)金剛石輪同時(shí)進(jìn)展整形和修銳。

CBN磨削對(duì)機(jī)床及磨削液的要求

CBN磨削對(duì)機(jī)床性能有特殊要求。要求機(jī)床應(yīng)具有高的穩(wěn)定性，精細(xì)的進(jìn)給及砂輪修整系統(tǒng)，高速高剛度電主軸，充足的冷卻，完備的控制系統(tǒng)等。床身是機(jī)床的根底，要有高的強(qiáng)度和剛度.

CBN砂輪修整時(shí)單位整形力是AL203砂輪的8倍以上，要求整形系統(tǒng)要有較高的剛性。CBN砂輪價(jià)格昂貴，修整補(bǔ)償量要求以微米計(jì)，進(jìn)給補(bǔ)償系統(tǒng)宜采用步進(jìn)電機(jī)、諧波減速器或直接用伺服電機(jī)，再加上滾珠絲杠副實(shí)現(xiàn)精細(xì)位移。導(dǎo)軌宜采用精細(xì)滾動(dòng)導(dǎo)軌或液壓導(dǎo)軌，以保證運(yùn)動(dòng)的靈敏度。

高的砂輪速度可減少磨削力，提高砂輪磨耗比，因此要求電主軸要具有高速、高剛度、大功率，磨削速度60m/s左右。

控制磨削熱量是保證精度及提高砂輪壽命所必需的，高速磨削要求冷卻液要高壓力、大流量，且冷卻噴嘴位置要適當(dāng)。用油冷卻對(duì)環(huán)境污染大，通常采用一種水溶性油作為CBN磨削的冷卻劑。本課題中考慮到平安環(huán)保等方面采用了水溶性的高磨液。

電氣控制采用微機(jī)系統(tǒng)，可進(jìn)展故障自診斷，提高機(jī)床可靠性。機(jī)床還應(yīng)具有機(jī)內(nèi)主動(dòng)測量及機(jī)外反響測量控制。

軸承屬于大批量生產(chǎn)，要求高精度、高效率、高自動(dòng)化。因此，修整過程也應(yīng)自動(dòng)化，與整個(gè)磨削過程相協(xié)調(diào)。

高速磨削，冷卻液飛濺嚴(yán)重，要求機(jī)床應(yīng)具有全封閉罩殼及抽霧裝置。

有時(shí)需要半速修正，這對(duì)電主軸、變頻器及控制系統(tǒng)提出了更高要求。

3.3

高剛度大功率電主軸及其油氣潤滑技術(shù)

近年來隨著機(jī)電產(chǎn)品對(duì)高速度、高精度和低噪音的日益追求，對(duì)球軸承的品質(zhì)要求越來越高，傳統(tǒng)的主軸軸承加工設(shè)備已不能滿足用戶的新需要。我們研制開發(fā)的2GDZ51Y、2GDZ75Y油氣潤滑磨用電主軸，主要用于高效精細(xì)磨削工序，其功率和支承與意大利GAMFIOR公司EG系列和德國GMN公司的TSSV(2)系列根本相當(dāng)，具有高速、大功率、高精度等特點(diǎn)。其軸承潤滑采用目前世界上最先進(jìn)的油氣潤滑技術(shù)，使得在一樣工況條件下，主軸軸承的工作溫度低、潤滑可靠、壽命延長，同時(shí)，還具有省油、對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，是國產(chǎn)精品軸承磨床首選的關(guān)鍵配套功能部件。

3.4

砂輪在線動(dòng)平衡系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代軸承制造業(yè)的開展，對(duì)加工精度和加工效率的要越來越高。作為高精度和高效率加工的關(guān)鍵技術(shù)之一的動(dòng)平衡技術(shù)也引起人們越來越多關(guān)注。國外動(dòng)平衡技術(shù)開發(fā)比擬早，產(chǎn)品也比擬成熟，砂輪自動(dòng)平衡系統(tǒng)的應(yīng)用非常普遍。在國內(nèi)，動(dòng)平衡技術(shù)在軸承加工中的應(yīng)用還僅僅是近幾年的事情，有關(guān)產(chǎn)品的檔次和水平還比擬低，至今尚沒有一種砂輪在線自動(dòng)平衡系統(tǒng)。

**軸承研究所開發(fā)研制一種為3MZ134C磨床配套的高精度、長壽命、砂輪在線自動(dòng)平衡系統(tǒng)：砂輪直徑

φ500mm，砂輪厚度12～25mm，主軸轉(zhuǎn)速2300轉(zhuǎn)/分，平衡精度0.1～0.4μm。

砂輪平衡技術(shù)的開展分為幾個(gè)階段。早期的砂輪平衡為靜平衡。這種方法工作量大、效率低、精度差。隨著平衡精度要求的逐步提高，人們開場對(duì)砂輪進(jìn)展動(dòng)平衡。這個(gè)時(shí)期的方法主要是借助平衡儀對(duì)不平衡量進(jìn)展測量，然后人工調(diào)整平衡塊到達(dá)平衡。這種方法平衡精度高，但砂輪平衡塊的調(diào)整要靠手動(dòng)，平衡效率低。為了提高現(xiàn)場平衡效率，在線動(dòng)平衡技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其特點(diǎn)是在砂輪軸上加裝質(zhì)量補(bǔ)償系統(tǒng)，根據(jù)測得的振值，人為或自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)發(fā)出指令，調(diào)整質(zhì)量分布，直至到達(dá)滿意的效果。

目前世界上已有多種在線動(dòng)平衡產(chǎn)品，平衡精度不同，構(gòu)造各異。在線動(dòng)平衡系統(tǒng)由二局部組成：平衡頭和測量控制系統(tǒng)。平衡頭一般采用質(zhì)量補(bǔ)償電腦自動(dòng)控制二種。國外具有代表性的是美國SBS和意大利MARPOOSS的產(chǎn)品。我國具有代表性的是**機(jī)床廠的產(chǎn)品。美國SBS產(chǎn)品特點(diǎn)是在線自動(dòng)控制、電機(jī)驅(qū)動(dòng)平衡頭實(shí)現(xiàn)平衡過程。**機(jī)床廠產(chǎn)品特點(diǎn)是手動(dòng)控制，電機(jī)驅(qū)動(dòng)質(zhì)量補(bǔ)償系統(tǒng)，控制信號(hào)通過碳刷滑環(huán)傳遞。因?yàn)闄C(jī)床啟動(dòng)后碳刷滑環(huán)始終處于磨擦狀態(tài)，產(chǎn)品的工作壽命成為關(guān)鍵問題。

現(xiàn)代加工工業(yè)的開展對(duì)加工工藝、加工水平提出更高要求：尤其是數(shù)控磨床技術(shù)的開展，對(duì)其配套設(shè)備提出了更高的要求。作為配套技術(shù)之一的在線全自動(dòng)平衡技術(shù)，必須滿足現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的需要，使其向著高精度、長壽命、全自動(dòng)、具備自診斷及振動(dòng)譜分析功能的方向開展。

在調(diào)研、分析的根底上，**軸承研究所采用動(dòng)力的控制信號(hào)非接觸傳遞、剛體質(zhì)量補(bǔ)償、應(yīng)用DSP技術(shù)進(jìn)展信號(hào)采集和處理的技術(shù)方案。方案的特點(diǎn)是：1〕機(jī)械平衡系統(tǒng)采用電磁驅(qū)動(dòng)，通過齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)改變質(zhì)量分布，到達(dá)平衡效果。其信號(hào)傳遞為非接觸方式，因此具有較長的工作壽命。2〕測控單元采用了國際上較新型的數(shù)字信號(hào)控制系統(tǒng)的核心，采用隔波采樣及隔波處理、離散傅立葉變換計(jì)算、提取基波分量的數(shù)字信號(hào)處理方法，以此提高測控單元的抗干擾能力和測量精度，單元的模擬電路、數(shù)字電路、接口電路、系統(tǒng)軟件均為全新設(shè)計(jì)。處理專用芯片TMS320F240為控制系統(tǒng)的核心，采用隔波采樣及隔波處理、離散傅立葉變換計(jì)算、提取基波分量的數(shù)字信號(hào)處理方法，以此提高測控單元的抗干擾能力和測量精度，單元的模擬電路、數(shù)字電路、接口電路、系統(tǒng)軟件均為全新設(shè)計(jì)。

3.5

磨超自動(dòng)線遠(yuǎn)程監(jiān)控與效勞

軸承磨削超精自動(dòng)生產(chǎn)線的主要設(shè)備是磨床和超精機(jī)，這些設(shè)備也是整個(gè)軸承生產(chǎn)過程中最關(guān)鍵的設(shè)備。電氣控制系統(tǒng)主要由交流伺服、可編程序控制器〔PLC〕、觸摸屏及變頻器等組成。由于控制系統(tǒng)需設(shè)置與監(jiān)控的參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)提示很多，因此參數(shù)的設(shè)置不正確會(huì)直接影響自動(dòng)線的運(yùn)行和加工零件質(zhì)量的下降。另一方面由于整線設(shè)備復(fù)雜，檢測、執(zhí)行的部件較多，盡管每臺(tái)機(jī)床上均有運(yùn)行狀態(tài)及故障提示，但受操作者技術(shù)水平和經(jīng)歷的局限,不能及時(shí)、正確地指導(dǎo)調(diào)整和排除故障。往往一臺(tái)機(jī)床的簡單問題就會(huì)導(dǎo)致整條自動(dòng)線的停機(jī)，給生產(chǎn)造成不必要的損失。

利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供一種軸承磨削超精自動(dòng)生產(chǎn)線的遠(yuǎn)程監(jiān)控方法以及相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)，使設(shè)計(jì)、維護(hù)人員、專家及管理人員在遠(yuǎn)端就可以了解每臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行情況，實(shí)時(shí)監(jiān)控每臺(tái)機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)收集每臺(tái)機(jī)床的參數(shù)數(shù)據(jù)。同時(shí)根據(jù)機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)為用戶提供合理的工藝路線，調(diào)整運(yùn)行參數(shù)使機(jī)床運(yùn)行在最正確狀態(tài)，最后通過自動(dòng)線返回的狀態(tài)信息，由專家診斷出機(jī)床的*些故障原因，利用監(jiān)控畫面的參數(shù)設(shè)置，進(jìn)展必要的工藝參數(shù)調(diào)整，從而為現(xiàn)場用戶調(diào)試、維修提供方便。同樣通過傳送回來的機(jī)床畫面和數(shù)據(jù)還可對(duì)現(xiàn)場生產(chǎn)狀況進(jìn)展評(píng)估。

本技術(shù)核心是借助“屏幕畫面編輯軟件〞，根據(jù)軸承加工工藝要求，提供一套便于自動(dòng)控制，能夠簡單、準(zhǔn)確地指導(dǎo)操作者調(diào)整、維護(hù)機(jī)床的觸摸屏控制程序；通過觸摸屏上的以太屏網(wǎng)接口，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將自動(dòng)生產(chǎn)線的屏幕信息和數(shù)據(jù)傳送相應(yīng)的效勞器上。

4

展望

科學(xué)技術(shù)日新月異，推動(dòng)軸承加工制造技術(shù)不斷開展。二十世紀(jì)60年代，電磁無心支承得到了開展與應(yīng)用，70～80年代，寬無心、雙端面、高速內(nèi)外圓磨削以及超精油石加工技術(shù)對(duì)球軸承的制造起到了決定性作用；90年代以來，數(shù)控技術(shù)極大地推動(dòng)了軸承加工工藝及設(shè)備向著高精度、低噪聲、高效率、高可靠性、自動(dòng)化方向飛速開展。進(jìn)入本世紀(jì)，磨削超精加工技術(shù)裝備正朝著進(jìn)一步高效、高精度、高可靠、無人化方向開展。磨床構(gòu)造進(jìn)一步簡化，直線伺服電機(jī)系統(tǒng)將代替機(jī)械傳動(dòng)+伺服系統(tǒng)，高抗振及低熱變床身構(gòu)造部件，超音速磨削，適應(yīng)力控制超精等一大批高新技術(shù)還正在不斷推出，有些技術(shù)已從實(shí)驗(yàn)室開場進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用，必將推動(dòng)我國軸承磨超加工技術(shù)向更高方向開展。信息技術(shù)也是我國軸承制造業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式開展的動(dòng)力。

世界軸承工廠正在向規(guī)?；⒕婊?、自動(dòng)化、干凈化和信息化方向開展。冷輾擴(kuò)加工是一種少、無切削的新工藝，由于精細(xì)冷輾擴(kuò)能最大限度地使工件形狀和精度接近于成品零件的形狀和精度，并可顯著改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，世界各國都在致力于冷輾擴(kuò)技術(shù)的開發(fā)研究，并已在批量生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用。如英國FORMFIO公司的冷輾生產(chǎn)線，德國SKF公司的EMB型封閉成型擴(kuò)孔機(jī)冷輾生產(chǎn)線，德國寶飛螺(巴德杜本)的URWA型全自動(dòng)軸承套圈冷輾機(jī)，日本共榮的CRF型冷輾機(jī)等，其中德國和日本的設(shè)備在國內(nèi)軸承行業(yè)已有少量引進(jìn)。

雖然國內(nèi)很多企業(yè)對(duì)冷輾技術(shù)的關(guān)注不斷增加，但受制于原材料質(zhì)量、毛坯重量與精度、冷輾工藝以及缺乏高性價(jià)比的設(shè)備等原因，軸承套圈冷輾技術(shù)一直未能得到廣泛應(yīng)用，因此了解冷輾擴(kuò)的工作原理、工藝以及所存在的優(yōu)劣勢，有助于企業(yè)對(duì)于冷輾擴(kuò)的應(yīng)用作出正確選擇。

一、冷輾擴(kuò)的工作原理

1、精細(xì)冷輾技術(shù)是在常溫下將環(huán)形回轉(zhuǎn)類零件采用擠壓進(jìn)而塑性變形而得到成品件的一種冷加工成形方法。冷輾擴(kuò)的工作理是由一個(gè)主驅(qū)動(dòng)的成型輾輪來成形外外表形狀，一個(gè)從動(dòng)的成型芯棒來成形內(nèi)外表形狀，芯棒和工件由支承輪支承，輾壓工件時(shí)，輾輪帶開工件旋轉(zhuǎn)，芯棒在與進(jìn)給裝置固聯(lián)的支承輪的推動(dòng)下擠壓工件，從而實(shí)現(xiàn)工件的輾壓。

2、冷輾擴(kuò)階段分析

在冷輾壓過程中，輾壓力不是個(gè)常數(shù)，其隨著進(jìn)給的行程變化，有著明顯的階段性，冷輾壓力與行程關(guān)系一般可分為三個(gè)階段：

第Ⅰ階段——壓緊變形階段。輾壓開場，支承輪機(jī)構(gòu)開場進(jìn)給，輾壓力必須克制金屬內(nèi)部的變形阻力以及坯料與模具間的摩擦力，使所有的金屬晶格完全被壓緊，金屬材料開場產(chǎn)生塑性變形，輾壓力急劇增高。

第Ⅱ階段——穩(wěn)定變形階段。支承輪機(jī)構(gòu)繼續(xù)進(jìn)給，迫使金屬繼續(xù)流動(dòng)。在這階段中，只改變坯料高度，變形區(qū)穩(wěn)定不變，塑性變形區(qū)高度不隨時(shí)間而改變，壓力也不隨行程而變化，故稱為此階段內(nèi)的塑性變形區(qū)高度稱為