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軸承知識(shí)

德國(guó)索菲納在全國(guó)軸承專用裝備開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)研討會(huì)上的演講

發(fā)布時(shí)間：2023-05-15

（來源：德國(guó)索菲納超精研磨）

為總結(jié)“十三五”軸承工藝裝備的創(chuàng)新成果和經(jīng)驗(yàn)，貫徹落實(shí)《全國(guó)軸承行業(yè)“十四五”發(fā)展規(guī)劃》，推動(dòng)軸承智能制造發(fā)展，促進(jìn)軸承行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，2023年5月10日在河南洛陽(yáng)召開了“全國(guó)軸承專用裝備開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)研討會(huì)“。

此次會(huì)議討論了軸承專用裝備及檢驗(yàn)檢測(cè)裝備、儀器的發(fā)展趨勢(shì)；研討軸承行業(yè)新材料、新工藝；介紹新型綠色、低碳、智慧工廠建設(shè)的做法和經(jīng)驗(yàn)；優(yōu)秀軸承專用裝備研發(fā)制造企業(yè)介紹軸承智能制造設(shè)備配置整體解決方案；推介軸承制造技術(shù)、設(shè)備、工藝、材料創(chuàng)新成果。

作為超精研磨領(lǐng)域的領(lǐng)先制造商，應(yīng)主辦方的邀請(qǐng)，德國(guó)索菲納的張學(xué)洋經(jīng)理在大會(huì)上進(jìn)行了演講，詳細(xì)介紹了德國(guó)索菲納的超精研磨工藝和加工設(shè)備。

發(fā)言稿如下：

德國(guó)索菲納公司有一百多年歷史，在超精研磨領(lǐng)域深耕七十多年，積累了豐富的加工經(jīng)驗(yàn)，業(yè)績(jī)遍布全球。至今服務(wù)了將近2000家客戶，供應(yīng)了四千多臺(tái)設(shè)備，遍布全球五十多個(gè)國(guó)家。

近十年來我們向國(guó)內(nèi)軸承行業(yè)供應(yīng)了超過200臺(tái)超精機(jī)，在此也向所有支持我們的客戶表示衷心的感謝。我們的客戶遍布各行各業(yè)，其中以汽車和軸承行業(yè)為主。軸承設(shè)備主要用在卡車乘用車飛機(jī)高鐵風(fēng)電等領(lǐng)域。多年來，德國(guó)索菲納已經(jīng)成長(zhǎng)為全球超精設(shè)備和工藝領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)。得到了軸承行業(yè)的廣泛認(rèn)可，很榮幸我們可以利用這次機(jī)會(huì)分享一下我們?cè)诔心ハ嚓P(guān)的經(jīng)驗(yàn)，供大家參考。

我們主要通過三個(gè)層面來介紹：什么是超精加工？為什么要超精加工？如何保證高質(zhì)量的超精加工？

首先什么是超精？超精區(qū)別于其他工藝的主要特點(diǎn)大約有三方面：從工序順位來看主要是在硬車或磨削之后的Z終表面處理工序，從切削方面看屬于微振蕩產(chǎn)生的微量切削，從接觸工件的材料上看超精主要用的是油石和砂帶。

超精研磨主要有以下幾個(gè)目的：

1. 降低工件表面粗糙度，提高軸承壽命。

2. 去除硬車磨削產(chǎn)生的缺陷層和紋路痕跡。

3.去除硬車磨削產(chǎn)生的拉應(yīng)力組織，建立穩(wěn)定的壓應(yīng)力組織，從而降低磨損，提高表面的機(jī)械性能，提高軸承壽命。

4.進(jìn)一步優(yōu)化微觀形狀，如圓度波紋度等等，主要目的是降低軸承噪音和振動(dòng)。

5. 提高工件表面的承重比，提高工件間的接觸面積，Z小化磨損。

6. 形成交叉網(wǎng)紋絲路，以更好地儲(chǔ)油，增強(qiáng)潤(rùn)滑能力。

首先超精加工可以改變工件表面的組織結(jié)構(gòu)，去掉磨削和硬車留下的一層缺陷結(jié)構(gòu)，之后去除以拉應(yīng)力為主的邊界層。與此同時(shí)通過超精的冷加工形成以壓應(yīng)力為主的邊界層，讓工件表面形成一個(gè)比較穩(wěn)定的微觀結(jié)構(gòu)。

表面粗糙度的優(yōu)化，一般以評(píng)估Ra和Rz值為主，有些軸承也需要評(píng)估一些其他的表面粗糙度參數(shù)，這個(gè)我們后面還會(huì)再提到。

再有就是提高工件的表面承重比，因?yàn)镽a和Rz值沒辦法完全描述所有的表面細(xì)節(jié)，就像我們看到的，同樣是Ra 0.2，它的表面微觀結(jié)構(gòu)也可能不同，而這個(gè)結(jié)構(gòu)的形狀直接決定軸承的負(fù)載能力，比如這種單個(gè)波峰狀的結(jié)構(gòu)就會(huì)導(dǎo)致高的磨損和過早的軸承失效。而這種帶波谷的平直紋路就是超精之后特有的，這種結(jié)構(gòu)一方面可以減小磨損，另一方面可以提供很出色的摩擦特性。

這里可以進(jìn)一步看到不同工藝帶來的不同形狀，硬車之后一般工件之間的點(diǎn)接觸。磨削之后，主要是線接觸。而超精之后就是這種面接觸，接觸面積Z大，然后承重比也Z高，是造成磨損Z小的結(jié)構(gòu)形式。

再有就是形成交叉網(wǎng)紋，這也是超精獨(dú)有的特點(diǎn)。因?yàn)槌蟮倪@個(gè)紋路是交叉的而不是平行的，油不容易被甩出去，所以能達(dá)到更好的儲(chǔ)油效果。然后軸承的工況不同，這個(gè)交叉網(wǎng)紋的形式需求也不同，進(jìn)而所需要的超精工藝的參數(shù)也是不同的。

這些交叉網(wǎng)紋都是有一定的波谷深度，為了全面評(píng)價(jià)這個(gè)深度，就引入了Rk、Rvk、Rpk這些粗糙度參數(shù)。這些參數(shù)值也?以通過特定的超精的工藝參數(shù)來達(dá)到，來滿足不同用戶不同軸承的不同需求。

有一個(gè)很重要的點(diǎn)就是超精可以在來料的整體形狀不錯(cuò)的情況下，大幅優(yōu)化表面的圓度和波紋度。這里圓度是一個(gè)宏觀上的整體評(píng)估，它主要是看一個(gè)整體誤差值。而在宏觀的圓度和微觀的粗糙度之外，介于二者之間的帶通濾波下的波紋度也是個(gè)影響軸承噪聲和震動(dòng)的非常重要的因素，波紋度的測(cè)量和評(píng)估主要是通過傅里葉變換的頻譜分析來進(jìn)行的，它的好壞主要受機(jī)床和刀具的震動(dòng)影響。

此外，在形狀方面，超精也可以適當(dāng)修復(fù)來自硬車和磨削的工件的輪廓誤差。

諸如以上這些因素決定了超精工藝在軸承制造工藝鏈中的重要性。如何去保證一個(gè)高質(zhì)量的超精？這里我們想從各部門的工作制度和方法方面談一談我們的經(jīng)驗(yàn)，從?個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行的角度來談?wù)劽總€(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上我們認(rèn)為比較重要的因素。

首先和客戶共同成長(zhǎng)是索菲納幾十年來發(fā)展的基石。

索菲納作為世界超精加工Z早的持續(xù)探路和引路者，開辟了大量的超精加工原創(chuàng)技術(shù)，而這些技術(shù)趨于成熟，是和與全球頂尖軸承廠家?guī)资甑暮献髅懿豢煞值�。而在進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)后，索菲納也始終致力于幫助國(guó)內(nèi)軸承自主品牌提升加工能力，提高產(chǎn)品質(zhì)量，不斷攻克了一個(gè)又一個(gè)卡脖子的難題。在不斷攻克難題的過程中，堅(jiān)持不斷地和不同優(yōu)秀用戶的積極交流學(xué)習(xí)和探索，積累海量經(jīng)驗(yàn)，是保證索菲納超精設(shè)備和工藝質(zhì)量始終行業(yè)領(lǐng)先的Z重要原因�？梢哉f沒有這些優(yōu)秀的用戶，就沒有索菲納的今天。

第二是有優(yōu)質(zhì)的研發(fā)設(shè)計(jì)。不論是對(duì)已有方案的拓展還是對(duì)新方案的開發(fā)，我們Z注重的一點(diǎn)是，始終以用戶需求為導(dǎo)向，以為用戶創(chuàng)造Z高價(jià)值為Z終目標(biāo)。一切偏離這個(gè)航向的研發(fā)都是無意義的。

在此基礎(chǔ)上，隨時(shí)把研發(fā)和設(shè)計(jì)上被驗(yàn)證的新經(jīng)驗(yàn)和新靈感沉淀為普適的操作流程步驟，然后找到便于操作的軟硬件工具。比如很多用戶提到過對(duì)索菲納設(shè)備的一大印象就是內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔干凈，不笨重不冗繁。這其實(shí)是幾十年來通過幾代索菲納設(shè)計(jì)工程師積累下來的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，所沉淀出的一套在設(shè)計(jì)部門普遍適用的設(shè)計(jì)理念流程和方法，帶來的結(jié)果。通過這種方式，可以盡可能多的把個(gè)人優(yōu)質(zhì)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰ΓD(zhuǎn)化為組織的，從而提高組織的效能，并且在培養(yǎng)新人才時(shí)，能讓他們從起步就能有多年凝結(jié)的優(yōu)質(zhì)資源理念和習(xí)慣，讓公司未來能一直穩(wěn)定向客戶輸出Z精華可靠的機(jī)床設(shè)計(jì)。以下關(guān)于其他部門需要經(jīng)驗(yàn)流程化和工具化的話題就不展開了，總之不論是軸承設(shè)備制造商還是Z終用戶，在這方面全員的執(zhí)行力是保證超精質(zhì)量穩(wěn)步提高的Z重要因素之一，這也是我們?nèi)蝽敿饪蛻舳嗄陙淼某晒?jīng)驗(yàn)。

第三是供應(yīng)鏈。索菲納和大部分供應(yīng)商都有超過20年的穩(wěn)定合作，常年的經(jīng)驗(yàn)讓我們能深刻理解不同供應(yīng)商之間的差異，以及這些差異進(jìn)而對(duì)項(xiàng)目對(duì)設(shè)備的影響。比如我們很多客戶和我們提到過很多超精機(jī)廠家對(duì)工藝參數(shù)很敏感，在有產(chǎn)品新要求而需要變動(dòng)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)調(diào)整工藝參數(shù)后產(chǎn)品一致性大幅下降的情況，而索菲納的設(shè)備在這方面表現(xiàn)是相對(duì)比較好的。這在我們分析來有可能是某些部件的選型問題，當(dāng)然同時(shí)很有可能還有設(shè)計(jì)原因，導(dǎo)致的設(shè)備剛性穩(wěn)定性不足。另一方面要保持和供應(yīng)商的交流學(xué)習(xí)，確保始終做出對(duì)設(shè)備和項(xiàng)目Z經(jīng)濟(jì)合理高效的采購(gòu)選擇。

第四是外購(gòu)件檢測(cè)。我們?cè)O(shè)有外購(gòu)件的質(zhì)量核驗(yàn)部門，需要隨時(shí)保持和采購(gòu)部門的信息互通，以便隨時(shí)更新對(duì)供應(yīng)商的評(píng)估。

第五是設(shè)備裝配，涉及機(jī)械和電氣裝配。和研發(fā)部門保持交流是必要的，一方面向設(shè)計(jì)人員反饋設(shè)計(jì)落地的情況和提出建議，另一方面自身也可以更好地理解設(shè)計(jì)邏輯。

第六是對(duì)機(jī)床進(jìn)行精度測(cè)量。首先要選擇合理的測(cè)量?jī)x器和方法，保證測(cè)量精度值的精度，另外要明確裝配對(duì)各項(xiàng)精度的影響，以及各項(xiàng)精度對(duì)超精設(shè)備和加工的影響。

第七是設(shè)備調(diào)試，應(yīng)用工程師Z好具備機(jī)電和編程的知識(shí)能力，加深理解機(jī)械電氣程序方面對(duì)超精工藝的影響。此外要保持和Z終用戶的密切溝通和交流，收集分析用戶工廠端應(yīng)用情況的信息，來積累一線應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

測(cè)量室同樣很重要，超精后軸承的測(cè)量作為成品測(cè)量尤為重要。測(cè)量方法和程序并非一成不變，有些軸承重要參數(shù)的測(cè)量可能需要用戶和儀器廠家共同開發(fā)適用于自身產(chǎn)品的新的測(cè)量程序，在這方面我們作為超精機(jī)測(cè)量室也應(yīng)該及時(shí)學(xué)習(xí)以及跟進(jìn)安裝新程序和新方法。

服務(wù)工程師團(tuán)隊(duì)質(zhì)量是很多用戶關(guān)心的，我們中德工程師之間會(huì)有定期的線上線下技術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流，這對(duì)大家積累不同國(guó)家不同工況下的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)大有裨益。

Z后，也是Z重要的一點(diǎn)，索菲納隸屬于格里斯哈伯集團(tuán)旗下，這是索菲納以前，現(xiàn)在以及更重要的是未來實(shí)施任何戰(zhàn)略，以及保證品牌、設(shè)備、工藝始終精益求精發(fā)展的強(qiáng)力資本保障。

除了以上這些，影響超精加工質(zhì)量的因素還有很多，比如前道工序來料質(zhì)量、切削液、油石砂帶、過濾、用戶工廠情況、用戶的測(cè)量評(píng)估方式等等。歡迎大家隨時(shí)聯(lián)系我們一起交流探討。

下面簡(jiǎn)單介紹幾個(gè)案例：

首先是一款明星機(jī)型，RollerFlex778/1，它是專為直徑Z大到250mm的各類滾子研發(fā)的一款機(jī)型，可以超精外徑和兩端面。目前已經(jīng)面世7年，主要服務(wù)于全球各大頭部風(fēng)電滾子廠，至今沒有競(jìng)品。

接下來呢是兩個(gè)不太常見的案例，一個(gè)是陶瓷滾子，這是我們近些年涉足的材料，屬于用已有方案加工新材料，從首測(cè)就很成功。是一臺(tái)兩工位的無心支撐的設(shè)備。這是一些檢測(cè)結(jié)果，圓度0.4微米以下，粗糙度0.04以下。

另一個(gè)是關(guān)節(jié)軸承的外球面，是在軟車，熱處理，切入磨之后使用杯形砂輪對(duì)球面進(jìn)行超精，也是我們很成熟的一個(gè)機(jī)型。

德國(guó)索菲納在軸承領(lǐng)域的涉獵非常廣泛。除了不加工鋼球，其他從微型軸承到特大型軸承，不論套圈還是滾動(dòng)體，都有無死角的設(shè)備方案，且全范圍的設(shè)備和工藝都是行業(yè)領(lǐng)先的，根據(jù)?年使用索菲納設(shè)備的鋼球用戶反饋，從設(shè)備剛性、穩(wěn)定性、故障率、超大批量如十萬百萬件產(chǎn)品不良率和加工一致性等等重要指標(biāo)方面都可以說是全球Z好的超精設(shè)備。我們非常歡迎所有有卡脖子問題的和想做好軸承的朋友們來聯(lián)系我們一起交流探討。

Z后的Z后我們粗略說一下索菲納的一些新技術(shù)，首先是設(shè)備的全自動(dòng)化換型技術(shù)已經(jīng)通過驗(yàn)證，這里包括：

1. 全自動(dòng)化切換程序和更換工裝。

2. 直徑Z大到六米的套圈超精方案也已經(jīng)推出。

3. 我們對(duì)于全面優(yōu)化節(jié)拍時(shí)間，也有了進(jìn)一步成果。

4. 索菲納首創(chuàng)的，對(duì)生成對(duì)數(shù)曲線的貫穿式超精機(jī)方案的技術(shù)擴(kuò)展，現(xiàn)在Z大可以加工到70mm直徑的滾子。歡迎有相關(guān)需求的用戶來交流。

感謝大家，隨時(shí)歡迎大家批評(píng)指正，謝謝！