作為整個(gè)工業(yè)基礎(chǔ)的機(jī)械制造業(yè)，正在朝著高精度、高效率、智能化和柔性化的方向發(fā)展。磨削、超精研加工（簡(jiǎn)稱“磨超加工”）往往是機(jī)械產(chǎn)品的終極加工環(huán)節(jié)，其品質(zhì)直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)件的軸承生產(chǎn)中，套圈的磨超加工決定了軸承精度，而滾動(dòng)表面的磨超加工則是影響軸承壽命及減振降噪的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此，套圈的磨超加工歷來(lái)都被視為軸承制造技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)。
回顧國(guó)內(nèi)外軸承工業(yè)的發(fā)展，60年代就已形成從雙端面磨削、無(wú)心外圓磨削、滾道切入無(wú)心磨削到滾道超精研加工的穩(wěn)定套圈磨超加工工藝流程和方法，截至今日，工藝流程未曾出現(xiàn)根本性的變化，但是軸承制造技術(shù)的發(fā)展卻在發(fā)生日新月異的變化：60年代，誕生了成系列的切入無(wú)心磨床和超精研機(jī)床，零件加工精度達(dá)到3～5um，單件加工時(shí)間13～18s（中小型尺寸）；70年代，大量新技術(shù)被采用：60m/s高速磨削、控制力磨削技術(shù)、以集成電路為特征的電子控制技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)，零件加工精度提升到1～3um，加工時(shí)間縮短到10～12s。80年代以來(lái)，在穩(wěn)定質(zhì)量的前提下，追求設(shè)備的高精、高效，高穩(wěn)定性以及制造系統(tǒng)的數(shù)控化、柔性化和工廠自動(dòng)化。
1.軸承套圈的磨削加工
軸承生產(chǎn)中，磨削加工勞動(dòng)量約占總勞動(dòng)量的60％，磨床數(shù)量占全部金屬切削機(jī)床的60％左右，磨削加工的成本占整個(gè)軸承成本的15％以上。對(duì)于高精度軸承，磨削加工的比例更大些。磨削加工是整個(gè)加工過(guò)程中最復(fù)雜的環(huán)節(jié)，也是對(duì)其了解最不充分的一個(gè)環(huán)節(jié)。對(duì)套圈所要求的性能指標(biāo)多、精度高，其加工成形機(jī)理復(fù)雜，影響加工精度的因素多，加工參數(shù)在線檢測(cè)困難。因此，對(duì)于軸承生產(chǎn)中關(guān)鍵工序之一的磨削加工，如何采用新工藝，新技術(shù)，高精度、高效率、低成本地完成磨削過(guò)程，便是磨削加工的主要任務(wù)。上海日發(fā)作為軸承裝備工業(yè)發(fā)展的后起之秀，在新技術(shù)、新工藝的引進(jìn)和實(shí)踐方面進(jìn)行了積極的探索，站在先人的肩頭，消化吸收國(guó)內(nèi)外最新磨超技術(shù)，走在了行業(yè)發(fā)展的前列，開拓了一條獨(dú)特的發(fā)展之路，逐步在行業(yè)中樹立了高精、高效的日發(fā)形象。
(1)高速磨削技術(shù)
高速磨削能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代制造技術(shù)追求的兩大目標(biāo)：提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)效率。實(shí)踐證明：磨削速度由35m/s提高到50～60m/s時(shí)，生產(chǎn)效率一般可提高30～60％，砂輪耐用度提高約0.7～1倍，工件表面粗糙度參數(shù)值降低約50％。國(guó)內(nèi)高速磨削技術(shù)起步較晚，磨削速度達(dá)到45m/s以上一般就稱為高速磨削。而國(guó)外高速磨削發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛，采用高磨削比高耐用度的超硬磨料，如CBN砂輪，磨削速度已達(dá)80～120m/s，甚至更高。如：德國(guó)Mikrosa、日本KOYO公司的無(wú)心磨床，日本TOYO公司的軸承內(nèi)圓磨床等，外表面磨削砂輪線速度達(dá)120m/s，內(nèi)表面磨削線速度達(dá)60～80m/s。增大砂輪驅(qū)動(dòng)（傳動(dòng)）系統(tǒng)的功率和提高機(jī)床的剛性，是實(shí)現(xiàn)高速磨削的一項(xiàng)重要措施，而其中高速主軸單元是高速磨床最為關(guān)鍵的部件。在高速磨削中，砂輪除應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度外，還需要保證具有良好的磨削性能，才能獲得高速磨削效果。另外，冷卻裝置也是實(shí)現(xiàn)高速磨削不可或缺的裝置之一。
(2)CBN砂輪磨削技術(shù)
立方氮化硼磨料簡(jiǎn)稱CBN磨料，由其制造的砂輪稱為CBN砂輪，具有如下一些特征：⑴硬度高，導(dǎo)熱率高，熱穩(wěn)定性好，可承受1300～1500℃高溫。⑵耐用性高，磨耗小，磨削比可達(dá)4000～10000（磨削比是指磨削過(guò)程去除工件材料量與砂輪磨損量的比值）而普通剛玉砂輪僅為50～80。⑶磨削力小，磨削熱小，加工工件應(yīng)力小，表層應(yīng)力薄或沒(méi)有。⑷輔助時(shí)間（修整砂輪、更換砂輪）大大減少。
在國(guó)外，CBN砂輪磨削技術(shù)的應(yīng)用，被稱為“生產(chǎn)加工技術(shù)的一場(chǎng)大革命”，1982年以來(lái)，CBN砂輪在日本已大批應(yīng)用，并且高速增長(zhǎng)。而對(duì)我國(guó)軸承行業(yè)來(lái)說(shuō)，利用CBN進(jìn)行套圈磨削加工還是一種新的加工技術(shù)，起步較晚，要廣泛應(yīng)用，還需要研究解決CBN砂輪的制造技術(shù)、修整技術(shù)、專用軸承磨床和磨削冷卻液等一系列技術(shù)問(wèn)題，上海日發(fā)在這方面進(jìn)行了積極探索，并初步取得了一定成果。
(3)外表面磨削砂輪自動(dòng)平衡技術(shù)
對(duì)于外表面磨削，由于砂輪較大并且為非勻質(zhì)組織體，砂輪系統(tǒng)重心總是偏離主軸中心，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)引起砂輪系統(tǒng)及其整個(gè)機(jī)床的振動(dòng)，影響機(jī)床的使用壽命和加工精度，工件表面產(chǎn)生磨削振紋，波紋度增大。砂輪主軸上安裝機(jī)械的或其他方式的自動(dòng)平衡裝置，開機(jī)后系統(tǒng)自動(dòng)地快速逼近最佳平衡狀態(tài)。該項(xiàng)技術(shù)的突破推動(dòng)了磨削技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)能夠極大限度地延長(zhǎng)砂輪、修整用金剛石及主軸軸承壽命，減小機(jī)床振動(dòng)，長(zhǎng)期保持機(jī)床的原有精度。
(4)快速消除內(nèi)表面磨削空程的技術(shù)
在所有軸承磨加工設(shè)備中，內(nèi)表面磨床的水平具有象征的意義，這主要是磨削孔徑限制了砂輪尺寸及相應(yīng)的系統(tǒng)機(jī)構(gòu)集合參數(shù)，從根本上限制了工藝系統(tǒng)的剛性，而其加工精度要求較高。這樣就要求我們?cè)趯?duì)內(nèi)表面磨削的工藝過(guò)程進(jìn)行深入研究時(shí)候，除最大限度地發(fā)揮機(jī)床與砂輪的切削能力外，還要減小輔助磨削時(shí)間，這也是提高磨削效率的關(guān)鍵，因?yàn)槟ハ骺粘陶颊麄�(gè)磨削時(shí)間的10％左右。
目前，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛的快速消除磨削空程的技術(shù)有以下幾種：控制力磨削技術(shù)，恒功率磨削技術(shù)，利用主動(dòng)測(cè)量?jī)x技術(shù)和測(cè)量電主軸電流技術(shù)。
(5)CNC數(shù)控技術(shù)及交流伺服技術(shù)
交流伺服電機(jī)與PLC可編程序控制器的定位模塊，伺服放大器相連即可構(gòu)成伺服系統(tǒng)，伺服電機(jī)本身帶有光學(xué)旋轉(zhuǎn)編碼器，將其輸出的信號(hào)反饋到伺服放大器即可構(gòu)成半閉環(huán)控制系統(tǒng)。在高轉(zhuǎn)速（3000rpm）及低速運(yùn)轉(zhuǎn)都能保證定位精度，使用伺服系統(tǒng)可以完成快跳、快趨、修整補(bǔ)償、粗精磨削，使機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，性能可靠性大大提高。
(6)交流變頻調(diào)速技術(shù)
在磨削中砂輪的線速度隨著砂輪的消耗逐漸降低，其開始與終末的線速度之比約為3:2。目前，在砂輪磨削領(lǐng)域已采用高線速度磨削，為了提高磨削效率、保證磨削質(zhì)量一致性，采用可編程控制器計(jì)算功能在每次修整砂輪后計(jì)算出砂輪半徑，進(jìn)而計(jì)算出保持砂輪恒線速度的變頻器輸入頻率，并傳送給交流變頻器，從而保證砂輪線速度不變。
2.軸承套圈的超精研加工
超精研加工方法是從30年代中期開始發(fā)展起來(lái)的，其創(chuàng)立就是針對(duì)軸承滾動(dòng)表面加工的，它是一種精密的、經(jīng)濟(jì)的加工工藝，隨著機(jī)械加工零件精密度及表面質(zhì)量要求的不斷提高，超精研加工得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。
超精研加工，簡(jiǎn)稱“超精加工”，一般是指在良好的潤(rùn)滑條件下，被加工工件按一定的速度旋轉(zhuǎn)，油石按一定的壓力彈性地壓工件加工表面上，并在垂直于工件旋轉(zhuǎn)方向按一定規(guī)律作往復(fù)振蕩運(yùn)動(dòng)的一種能夠自動(dòng)完結(jié)的光整加工方法。具有有效的減小圓形偏差（主要是波紋度）、改善滾道母線的直線性或加工成所需要的凸度形狀、去除磨削變質(zhì)層，降低表面粗糙度值、增加表面殘余壓應(yīng)力、在加工表面形成紋理均勻細(xì)膩的、較理想的交叉紋路等工藝優(yōu)點(diǎn)，可提高軸承的旋轉(zhuǎn)精度，減低軸承的振動(dòng)和噪聲、提高軸承的承載能力、提高軸承的潤(rùn)滑效果，減小磨損、減小軸承工作時(shí)的發(fā)熱。為此，超精加工工藝在軸承制造的光整加工（拋光、砂布帶研磨、超精磨和超精研）中占據(jù)重要地位。
超精加工工藝技術(shù)
超精加工工藝上將整個(gè)超精研過(guò)程分為粗超和精超二個(gè)階段。粗超階段中油石磨料比較鋒利，油石壓力較高，工件轉(zhuǎn)速較低，擺頭頻率較高，因而切削能力強(qiáng)，是去除工件加工量的主要階段。精超階段中油石磨料相對(duì)鈍化，油石壓力較低，工件轉(zhuǎn)速較高，擺頭頻率較低，因而切削能力減弱，對(duì)工件表面的拋光作用加強(qiáng)，大大降低表面粗糙度值。其中，一序二段法，一序二步法，油石自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，油石自動(dòng)供給技術(shù)，粗、精超油石自動(dòng)變換技術(shù)和高頻小振蕩加低頻大往復(fù)技術(shù)等都能在日發(fā)設(shè)備上一一得到體現(xiàn)。
目前滾道超精研機(jī)常用的工件定位方式有端面滾輪機(jī)械壓緊式無(wú)心夾緊，液壓定心端面滾輪機(jī)械壓緊式夾緊，雙滾輪驅(qū)動(dòng)端面壓緊式無(wú)心夾緊等幾種。
潤(rùn)滑冷卻技術(shù)
超精加工對(duì)潤(rùn)滑冷卻液的過(guò)濾精度有嚴(yán)格的要求，要保證適當(dāng)?shù)恼扯龋冷P功能，揮發(fā)性小，重復(fù)使用，同時(shí)超精潤(rùn)滑液還起到了沖洗冷卻，潤(rùn)滑，形成吸附油膜的功用。
上海日發(fā)在軸承套圈磨超加工新技術(shù)的研究和應(yīng)用上，雖然已經(jīng)取得了一些成果，但是，要真正將這些新技術(shù)消化和吸收，還有很長(zhǎng)的路要走，這一切還需要日發(fā)人的不懈努力和孜孜追求。
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