我國(guó)鋼球加工工藝設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)之四

鋼球加工設(shè)備

明臻高精度大尺寸軸承鋼球

4.1 冷鐓、熱軋球設(shè)備

冷鐓、熱鐓、熱軋球設(shè)備可實(shí)現(xiàn)球坯快速高效成形,已經(jīng)形成了 Z32 系列。

4.2 光球設(shè)備

光球設(shè)備對(duì)冷鐓、熱鐓、熱軋球坯進(jìn)行高效加工,保證鋼球具有一定的留量、尺寸精度和表面質(zhì)量,形成了 3M49 和 3M79 系列,機(jī)床結(jié)構(gòu)有立式和臥式 2 種。

3ML4980 立式鋼球光球機(jī)采用大循環(huán)加工,主傳動(dòng)機(jī)械變速,下盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng),上盤(pán)移動(dòng),工作壓力由液壓加壓,彈簧保壓,環(huán)形輸球料盤(pán)采用變頻無(wú)級(jí)調(diào)速,有“斷流”保護(hù)裝置,故障自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。球板直徑 800 mm,裝球量 400 kg,符合后續(xù)加工節(jié)拍,光球精度可達(dá)到球形誤差 20 μm,批直徑變動(dòng)量 40 μm,表面粗糙度 Ra為 6.3 μm。

80,90,95 系列臥式鋼球光球機(jī)采用臥式布局,傾斜料盤(pán)大循環(huán)加工,變頻無(wú)級(jí)調(diào)速,液壓驅(qū)動(dòng)加壓,蓄能器保壓,主軸轉(zhuǎn)速由雙速電動(dòng)機(jī)控制,有“斷流”保護(hù)裝置。球板直徑 800 ~ 950 mm,裝球量 350 ~ 1,000 kg,符合后續(xù)加工節(jié)拍,光球精度可達(dá)到球形誤差 20 μm,批直徑變動(dòng)量 40 μm,表面粗糙度 Ra為 6.3 μm。

4.3 硬磨設(shè)備

硬磨設(shè)備對(duì)熱處理后的球坯進(jìn)行高效加工,保證鋼球具有一定的留量、尺寸精度和表面質(zhì)量,形成了 3M4680 和 3M76 系列,機(jī)床結(jié)構(gòu)有立式和臥式 2 種。

3ML4680 立式鋼球磨球機(jī)采用大循環(huán)加工,主傳動(dòng)機(jī)械變速,下盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng),工作壓力由液壓加壓,彈簧保壓,環(huán)形輸球料盤(pán)采用變頻無(wú)級(jí)調(diào)速,砂輪自動(dòng)修整,故障自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。球板直徑 800mm,裝球量 350 kg,符合后續(xù)加工節(jié)拍,磨球精度可達(dá)到球形誤差 3 μm,批直徑變動(dòng)量 6 μm,表面粗糙度 Ra為 0.4 μm。3M4680C 臥式鋼球磨球機(jī)采用臥式布局; 主軸采用變頻調(diào)速; 傾斜料盤(pán)或平料盤(pán)大循環(huán)加工,變頻無(wú)級(jí)調(diào)速; 液壓驅(qū)動(dòng)偏心加壓,常開(kāi)式液壓站連續(xù)供油保壓; 主軸設(shè)有悶車(chē)保護(hù); 砂輪自動(dòng)修整,故障自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。球板直徑 800 mm,裝球量 400 kg,符合后續(xù)加工節(jié)拍,球形誤差可達(dá)到 3 μm,批直徑變動(dòng)量 6 μm,表面粗糙度 Ra為 0.4μm。

4.4 表面強(qiáng)化設(shè)備

表面強(qiáng)化是把鋼球裝入直徑為 1 m 左右、帶有提升斗的臥式滾筒機(jī)中,提升斗將熱處理后的鋼球提升至筒內(nèi)最高處落下,利用鋼球落下的動(dòng)能使鋼球相互碰撞,在表面產(chǎn)生彈塑性形變,形成冷作硬化層和壓應(yīng)力。由此可使表面強(qiáng)化層硬度提高 1 ~ 3 HRC,鋼球耐磨性提高 1.5 ~ 2 倍。

4.5 研磨設(shè)備

研磨設(shè)備對(duì)硬磨后的鋼球進(jìn)行最終工序加工,保證成品鋼球的形狀尺寸精度和表面質(zhì)量,是發(fā)展較快的機(jī)床,也是近年鋼球行業(yè)開(kāi)發(fā)的重點(diǎn),形成了 3M7266,3ML4780,3M7770 和 3M7780 系列,機(jī)床結(jié)構(gòu)有立式和臥式 2 種。立式鋼球研磨機(jī) 3ML4780C 采用大循環(huán)加工,主傳動(dòng)變頻無(wú)級(jí)調(diào)速,下盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng),工作壓力由液壓偏心加壓,彈簧保壓,環(huán)形輸球料盤(pán)采用變頻無(wú)級(jí)調(diào)速,采用水劑研磨,故障自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。球板直徑 800 mm,裝球量 250 kg,符合加工節(jié)拍,研磨球精度等級(jí)可達(dá)到G5 ~ G10。

臥式鋼球研球機(jī) 3M7780A 采用臥式布局,L型低重心床身; 加壓與滑動(dòng)機(jī)構(gòu)相分離,滾動(dòng)直線導(dǎo)軌定位; 平料盤(pán)大循環(huán)加工,主軸和料盤(pán)變頻無(wú)級(jí)調(diào)速; 由變量泵控制的常開(kāi)式液壓站連續(xù)供油保壓; 主軸設(shè)有悶車(chē)保護(hù),電氣 PC 控制,故障自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。球板直徑 800 mm,裝球量 250 ~ 400kg,符合后續(xù)加工節(jié)拍,研磨球精度等級(jí)可達(dá)到 G5~ G10。

樹(shù)脂砂輪磨研工藝是 1990 年發(fā)展的鋼球加工新工藝,保證鋼球表面質(zhì)量均勻性和降低鋼球振動(dòng)值,實(shí)現(xiàn)鋼球加工定時(shí)、定尺寸、定精度的定制制造工藝規(guī)范。為適應(yīng)鋼球樹(shù)脂砂輪磨研加工工藝,開(kāi)發(fā)了 3M7766,3M7770 和 3M7780A 等系列臥式機(jī)床。機(jī)床采用敞開(kāi)式、高–低結(jié)合、低重心L 型整體結(jié)構(gòu); 主軸結(jié)構(gòu)獨(dú)具特色,轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)的端面跳動(dòng)與徑向跳動(dòng)在 0.01 mm 以內(nèi),甚至可以達(dá)到0.005 mm; 加壓與滑動(dòng)機(jī)構(gòu)相分離,固定板架完全固定,主軸頭架移動(dòng)采用重預(yù)緊零間隙的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌; 后部由與之相聯(lián)的油缸驅(qū)動(dòng)加壓,克服了由于油缸定位造成兩盤(pán)平行度在加壓和不同位置時(shí)的變化,保證機(jī)床重復(fù)定位精度; 獨(dú)特的轉(zhuǎn)動(dòng)研磨板與固定研磨板調(diào)心機(jī)構(gòu); 主軸與料盤(pán)傳動(dòng)系統(tǒng)采用變頻無(wú)級(jí)調(diào)速,也為使用鑄鐵板研磨或者樹(shù)脂砂輪研磨有不同工藝轉(zhuǎn)速的選擇; 機(jī)床的進(jìn)球口部位、主傳動(dòng)皮帶輪處以及料盤(pán)旋轉(zhuǎn)部位均設(shè)有監(jiān)控裝置,出現(xiàn)故障整機(jī)停機(jī)報(bào)警; 電氣系統(tǒng)采用 PC 機(jī)控制,保證電氣控制系統(tǒng)性能和設(shè)備運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。磨研球加工精度等級(jí)穩(wěn)定達(dá)到 G5。

4.6 鋼球加工設(shè)備聯(lián)線配置
隨著我國(guó)軸承產(chǎn)量的增加,同規(guī)格的鋼球需求量可達(dá)到上億粒,這就為鋼球聯(lián)線設(shè)備配置生產(chǎn)提供了可能。一般配置方法為: 1 臺(tái)高速冷鐓機(jī)、1 臺(tái)光球機(jī)、1 臺(tái)磨球機(jī)和 3 ~ 6 臺(tái)研磨機(jī)(包括初研、精研和超精研工序) 組成軟聯(lián)線,常年進(jìn)行一種規(guī)格鋼球的生產(chǎn),可保證鋼球質(zhì)量的穩(wěn)定性,同時(shí)也較大幅度地減少了磨具消耗,利于管理和降低制造成本。

4.7 鋼球加工主要工磨具
鋼球加工所需的工磨具主要包括鑄鐵研磨板、專(zhuān)用砂輪( 樹(shù)脂砂輪) 、研磨液、磨料、金剛石修整器、冷鐓模及切料刀板套筒等,目前已經(jīng)形成專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)。但國(guó)內(nèi)在鑄鐵超精研板、樹(shù)脂砂輪和樹(shù)脂砂輪研磨液等方面與國(guó)外仍有較大差距,還需進(jìn)一步研發(fā)。

(作者:張永乾1,吳朝陽(yáng)2
1. 中國(guó)軸承工業(yè)協(xié)會(huì)技術(shù)委員會(huì) 滾動(dòng)體專(zhuān)業(yè)委員會(huì),河南 洛陽(yáng) 471039
2. 常州光洋軸承有限公司,江蘇 常州 213002)
(未完待續(xù))