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ryxln · 发表于 2006-3-15 05:23

[UserCP=1]前言

近几年来，随着刀具材料和自动化技术的发展，在许多工程领域，以滚动轴承为支承的主轴和轴的旋转速度不断提高，甚至超过了滚动轴承样本给定的极限值。目前，中型数控机床和加工中心的主轴最高转速已达到10000r/min左右，而FIDIA仿形加工系统的主轴转速已达到100000r/min。内圆磨床为达到足够的磨削速度，磨削小孔的砂轮已高达240000r/min。不仅对轴承的设计和制造提出了更高的要求，并且对润滑系统的研制提出了特殊要求。滚动轴承润滑目的是减少轴承内部摩擦及磨损，防止烧粘，延长疲劳寿命，排出摩擦热，冷却。传统的滚动轴承润滑方法，如：油浴润滑法、油杯润滑法、飞溅润滑法、循环润滑法和油雾润滑法等均已不能满足高速主轴轴承对润滑的要求。这是因为高速主轴轴承不仅对油的粘度有严格要求，而且对供油量也有着严格要求。FAG公司通过大量实验数据建立了双列圆柱滚子轴承的摩擦力矩、温升与供油量之间的关系曲线(图1)。该曲线很好地表达了最小摩擦力矩、最低温升与最少供油量之间的关系，即为了取得最佳润滑效果，供油量过多或过少都是有害的。而前5种润滑方法均无法准确地控制供油量多少，仅适用于中、低速滚动轴承润滑，而油雾润滑系统也很难可靠地向各个轴承供应油量几乎恒定不变的润滑油，使各个摩擦点的油量多少始终处于一种波动状态，时多时少，不利于主轴轴承转速的提高和寿命的提高。而新近发展起来的油-气集中润滑系统则可以精确地控制各个摩擦点的润滑油量，可靠性极高，因而可在高速主轴轴承领域应用。 油-气集中润滑系统的工作原理

油-气集中润滑系统是最近发展起来的一种所需油量最少的新技术，被称为理性润滑方法，确保润滑的高效性及降低磨损，尤其适用于高速旋转的滚动轴承，可应用于机床制造业、纺织机械制造业等行业。油-气集中润滑系统工作原理如图2所示，每隔一定时间(1～60min)由定量柱塞泵分配器定量输出的微量润滑油(0.01～0.06mL)与压缩空气管道中的压缩空气(压力为0.3～0.5MPa，流量为20～50L/min)混和后，经内径2～4mm的尼龙管以及安装在轴承近处的喷嘴进入轴承内，停留在摩擦点处。 油-气集中润滑系统的技术要求 油-气集中润滑系统是将具有一定压力的压缩空气和润滑油混合后，形成条纹状油液微滴，进入轴承内部摩擦点处，因而对润滑油和压缩空气均有一定技术要求。 3.1　润滑油的技术要求选择润滑油时，要确保油膜不能太厚。其原因在于：当油膜很薄时，油的粘度增大未必会相应地增大摩擦力矩。所以，在相同使用条件下，要选择比样本提供的参考粘度值大5～10倍的润滑油，以确保有良好的粘度和润滑性能。ISOVG32～ISOVG100导轨油是很适合的；在重载条件下还可选用耐高压含有添加剂的油。应避免使用粘度在ISOVG22以下的润滑油。禁止使用含有二硫化钼添加剂的润滑油，因为这种润滑油中的二硫化钼会停留在喷嘴内孔处，从而阻塞喷嘴；此外，二硫化钼的喷镀作用也会增大轴承粗糙度，加剧磨损。 3.2　压缩空气的技术要求实验条件：轴承类型NNU4926；转速n=2000r/min；力F=2000N；润滑油粘度v=32mm/s(t=40℃) 压缩空气必须干燥，且过滤精度不大于3µm，如果条件许可的话，可以配置一个具有自动排水功能的常规水分干燥器将水分分离出来。为了准确无误地传送润滑油，内径为f2～4mm的管子里空气总流量大致为20～50L/min。空气压力必须与流量、管路长度、管路内径、轴承的内压力损失相匹配。对于技术参数一定的油-气集中润滑系统而言，改变润滑周期和空气是允许的。为了克服轴承内部的背压，进入轴承内部的压缩空气必须具备一定压力(0.3～0.5MPa)。一般而言，轴承入口处压力不应低于0.15～0.2MPa。 轴承润滑油量计算及供油方式设计

4.1　轴承润滑油量计算滚动轴承润滑所需的油量在很大程度上取决于轴承类型、供油系统设计、润滑油类型等因素。很难给出一个适合任何情况，具有广泛适用性的简单明了的公式。具有油液自动传输功能的轴承(如角接触球轴承)所需油量大于不具有油液自动传输功能的轴承(如双列圆柱滚子轴承)所需油量。尤其当速度性系数(n.dm)值较大时，其差异更明显(图3)。通过大量实验，供油量Q的粗略计算公式如下: 图4　供油方式 Q=WdB 式中　Q——供油量，mm3/h 　　　W——系数，0.01mm/h 　　　d——轴承内径，mm 　　　B——轴承宽度，mm 然而，实际供油量还要在此数值基础上扩大4～20倍。为了获得最佳润滑效果，还需通过实验来修正供油量多少。 4.2　供油方式设计对于高速旋转的轴承，为了可靠地将润滑油送入轴承内部，应十分重视供油方式(如喷嘴形式、安装位置等)的设计。轴承润滑方式完全取决于轴承类型和配置方式(图4a)。对单列轴承而言，最佳润滑方式为从一边进入轴承内部。喷嘴孔应与内环齐平，不能指向保持架。尤其当轴承自身吸排油方向不易确定时(如角接触球轴承)，润滑油必须按上述方向进入轴承内部。若条件许可，润滑油最好经过一个特制喷管后再进入轴承内部。喷管长度取决于轴承大小，直径为0.5～1.0mm。也允许把润滑油送到轴承外圈处(图4b)。在这种情况下，要注意察看润滑油是否进入了钢球与外圈之间形成的压力区域。对双列轴承而言，润滑油必须从与外圈滚道边齐平的地方喷入轴承内部，以对轴承充分润滑。当轴承外径介于150～280mm时，需要再增加一个喷嘴。此外，为了防止在轴承底部形成油渣沉淀，需要安装一个泄油管，其长度大于5mm。为了满足现代机床高速主轴对润滑系统的要求，对油-气集中润滑系统的各个参数还要作进一步详细而精确的研究。这是因为：润滑油类型、润滑方法、润滑量以及轴承类型、轴承配置等因素均对轴承转速提高有着决定作用。 精密轴承工序间防锈新工艺 锈--金属的腐蚀，对机械制造带来了巨大的损失，尤其是精密的零件如轴承产品等，产生了锈蚀，不但影响精度和表面粗糙度，而且降低了使用寿命，甚至报废而不能使用。轴承防锈工作是一项重要的工作，特别是工序间的防锈，像轴承在热处理车间经过酸洗、清洗、磨削加工后，还有许多道工序。当产品不是采用流水生产时，一次顺序地加工完毕就要储存在中间库内，因此工序间储存的轴承套圈必须进行防锈。传统防锈方法及其不足轴承工序间防锈一般采用的方法有以下几种： 1.浸在防锈槽内将轴承圈套浸在5%亚硝酸钠和0.6%碳酸钠的水溶液中，防锈效果尚好，但要许多防锈槽等设备，占用大量的空间，管理也不方便。 2.浸涂浓亚硝酸钠溶液将产品清洗后，浸入含有15%-20%的亚硝酸钠和0.6%碳酸钠的溶液中，再将它堆放起来。采用这种方法其防锈期较短，一般仅能保持7-14天，而且在梅雨季节，由于天气潮湿，只能保持2-3天就必须重新处理，需要花费人工和金钱。 3.涂油像成品一样涂上防锈油。这一方法必须在执行下一工序前进行清洗，比较麻烦。新防锈工艺方法介绍经过与相关厂家共同攻关，多年的生产实践表明，对工序间防锈进行多次改进，以采用淋喷式的防锈效果比较好。最初对滚柱防锈进行试用，将半成品和成品每天用亚硝酸钠水溶液冲洗一次，3个月后抽验结果没有发现锈蚀，现在对轴承圈套半成品采用淋喷式防锈，效果亦如此。淋喷式防锈工艺比较简单，其方法如下： 1.设备的购建根据半成品储存多少，建立一个中间库，地面用水泥地坪，中间可设置一条走道，约1.5m，用来通行轴承套圈的小车。在通道的末端放一个存放亚硝酸钠水溶液水池，溶液配方为5%-10%亚硝酸钠加上0.6%碳酸钠，并在地面上做好回水沟，而后将轴承套圈堆放在两旁地板上，每堆轴承套圈之间留着0.6m的走道。可讲中间库设计为64m2左右，其亚硝酸钠水溶液水池为1m3。 2.工艺方法每天上午用亚硝酸钠水溶液冲洗一次，水溶液由水泵从水池内吸出来，经橡皮管道通到莲蓬头，像淋喷那样冲洗轴承套圈。冲洗后的水溶液由回水沟流回水池，在回水沟末端水池上层，用细铁丝网及纱布做一个过滤网以纺织灰尘垢物流入水池内。中间库应保质清洁。水池的溶液每2天化验一次，根据化验结果进行补充，池内溶液的更换期限按不同月份进行，4-9月每2周彻底调换一次，10月-次年3月，每月调换一次。结论淋喷式防锈，管理比较方便，又节约劳动力，过去中间库用2个人防锈还无法完成，现在用一个人还可兼做其它工作，从防锈效果来看亦很显著。曾在2003年3月份对7002136及3620滚柱4000多粒，采用淋喷式防锈，将近一年多来还保持十分光亮，没有锈蚀。此外对化学品的消耗亦有很大节约，过去滚柱车间每月需消耗亚硝酸钠4000多千克，而现在只用200千克，节约近一半。淋喷式防锈法经过相关厂家近几年来的试验与使用，证明对中、大型、批量多、周期长的轴承半成品非常适合。 轴承在磨加工 轴承在磨加工过程中，其工作表面是通过高速旋转的砂轮进行磨削的，因此在磨削时如果不按作业指导书进行操作和调整设备，就会在轴承工作表面出现种种缺陷，以致影响轴承的整体质量。轴承在精密磨削时，由于粗糙要求很高，工作表面出现的磨削痕迹往往能用肉眼观察到其表面磨削痕迹主要有以下几种。表现出现交叉螺旋线痕迹出现这种痕迹的原因主要是由于砂轮的母线平直性差，存在凹凸现象，在磨削时，砂轮与工件仅是部分接触，当工件或砂轮数次往返运动后，在工件表现就会再现交叉螺旋线且肉眼可以观察到。这些螺旋线的螺距与工件台速度、工件转速大小有关，同时也与砂轮轴心线和工作台导轨不平行有关。（一）螺旋线形成的主要原因 1.砂轮修整不良，边角未倒角，未使用冷却液进行修整； 2.工作台导轨导润滑油过多，致使工作台漂浮； 3.机床精度不好； 4.磨削压力过大等。（二）螺旋线形成的具有原因 1.V形导轨刚性不好，当磨削时砂轮产生偏移，只是砂轮边缘与工作表面接触； 2.修整吵轮时工作台换向速度不稳定，精度不高，使砂轮某一边缘修整略少； 3.工件本身刚性差； 4.砂轮上有破碎太剥落的砂粒和工件磨削下的铁屑积附在砂轮表面上，为此应将修整好的砂轮用冷却水冲洗或刷洗干净； 5.砂轮修整不好，有局部凸起等。表面出现鱼鳞状表面再现鱼鳞状痕迹的主要原因是由于砂轮的切削刃不够锋利，在磨削时发生“啃住”现象，此时振动较大。造成工件表面出现鱼鳞状痕迹的具体原因是： 1.砂轮表面有垃圾和油污物； 2.砂轮未修整圆； 3.砂轮变钝。修整不够锋利； 4.金刚石紧固架不牢固，金刚石摇动或金刚石质量不好不尖锐； 5.砂轮硬度不均匀等。工作面拉毛表面再现拉毛痕迹的主要原因是由于粗粒度磨粒脱落后，磨粒夹在工件与砂轮之间而造成。工件表面在磨削时被拉毛的具体原因是： 1.粗磨时遗留下来的痕迹，精磨时未磨掉； 2.冷却液中粗磨粒与微小磨粒过滤不干净； 3.粗粒度砂轮刚修整好时磨粒容易脱落； 4.材料韧性有效期或砂轮太软； 5. 磨粒韧性与工件材料韧性配合不当等工件表面有直波形痕迹我们将磨过的工件垂轴心线截一横断面并放大，可看到其周边近似于正弦波。使其中心沿轴心线无转动平移，正弦波周边的轨迹便是波形柱面，亦称这为多角形。产生直波形的原因是砂轮相对工件的移动或者说砂轮对工件磨削的压力发生周期性变化而引起振动的原故。这种振动可能是强迫振动，也可能是自激振动，因此工件上的直波频往往不止一种。产生直波形痕迹的具体原因是： 1.砂轮主轴间隙过大； 2.砂轮硬度太高； 3.砂轮静平衡不好或砂轮变钝； 4.工件转速过高； 5.横向亓刀太大； 6.砂轮主轴轴承磨损，配合间隙过大，产生径向跳动； 7.砂轮压紧机构或工作台“爬行”等。工件表面再现烧伤痕迹工件表面在磨削过程中往往会烧伤，烧伤有几种类型，一是烧伤沿砂轮加工方向，呈暗黑色斑块；二是呈线条或断续线条状。工件表面在磨加工过程中被烧伤，归纳起来有以下几种原因： 1.砂轮太硬或粒度太细组织过密； 2.进给量过大，切削液供应不足，散热条件差； 3.工件转速过低，砂轮转速过快； 4.砂轮振摆过大，因磨削深度不断发生变化而烧伤； 5.砂轮修整不及时或修整不好； 6.金刚石锐利，砂轮修整不好； 7.工件粗磨时烧伤过深，精磨留量又太小，没有磨掉； 8.工件夹紧力或吸力不足，在磨削力作用下，工件存在停转现象等。那么工件表面在磨削过程中如何知道是否烧务呢？这要通过定期酸洗即可检查出来。工件酸洗后，在表面湿润时，应立即在散光灯下目测检验，正常表面呈均匀暗灰色。如是软件点，就呈现云彩状暗黑色斑点，且周界不定整；如果脱碳，则呈现灰白或暗黑色花斑；如果磨加工裂纹，则裂纹呈龟裂状，如是烧伤，一是表面沿砂轮加工方向呈现暗黑色斑块，二是呈现线条或断续线条状。如在磨加工过程中出现上述烧伤现象，必须及时分析原因，采取有效措施加以解决，杜绝批量烧伤。表面粗糙度达不到要求轴承零件的表面粗糙度均有标准和工艺要求，但在磨加工和超精过程中，因种种原因，往往达不到规定的要求。造成工件表面粗糙度达不到要求的主要原因是： 1.磨削速度过低，进给速度过快，进刀量过大，无进给磨削时间过短； 2.工件转速过高或工件轴和砂轮轴振动过大； 3.砂轮粒度太粗或过软； 4.砂轮修整速度过快或修整机构间隙过大； 5.修整砂轮的金刚石不锐利或质量不好； 6.超精用油石质量不好，安装位置不正确； 7.超精用煤油质量达不到要求； 8.超精时间过短等； 滚动轴承的分类 1．按滚动轴承结构类型分类（1）、轴承按其能承受的载荷方向或公称接触角度的不同，分为： 1）向心轴承——主要用于承受径向载荷的滚动轴承，其公称接触角从0°到45°。按公称接触角不同，又分为：径向接触轴承——公称接触角为0°的向心轴承；向心角接触轴承——公称接触角大于0°到45°的向心轴承。 2）推力轴承——主要用于承受轴向载荷的滚动轴承，其公称角大于45°到90°。按公称接触角不同，又分为：轴向接触轴承——公称接触角为90°的推力轴承推力角接触轴承——公称接触角大于45°但小于90°的推力轴承。（2）、轴承按其滚动体的种类，分为： 1）球轴承——滚动体为球； 2）滚子轴承——滚动体为滚子。滚子轴承按滚子种类，又分为：圆柱滚子轴承——滚动体是圆柱滚子的轴承，圆柱滚子长度与直径之比小于或等于3；滚针轴承——滚动体是滚针的轴承，滚针的长度与直径之比大于3，但直径小于或等于5mm；圆锥滚子轴承——滚动体是圆锥的滚子轴承；调心滚子轴承——滚动体是球面滚子的轴承。（3）、轴承按其工作时能否调心，分为： 1）调心轴承——滚道是球面形的，能适应两滚道轴心线间的角偏差及角运动的轴承； 2）非调心轴承（刚性轴承）——能阻抗滚道间轴心线角偏移的轴承。（4）、轴承按滚动体的列数，分为： 1）单列轴承——具有一列滚动体的轴承； 2）双列轴承——具有两列滚动体的轴承； 3）多列轴承——具有多于两列滚动体轴承，如三列、四列轴承。（5）、轴承按其部件能否分离，分为： 1）可分离轴承——具有可分离部件的轴承 2）不可分离轴承——轴承在最终配套后，套圈均不能任意自由分离的轴承。（6）、轴承按其结构形状（如有无装填槽，有无内、外圈以及套圈的形状，挡边的结构，甚至有无保持架）还可以分为多种结构类型。 2．按滚动轴承尺寸大小分类轴承按其外径尺寸大小、分为：（1）微型轴承——公称外径尺寸范围为26mm以下的轴承；（2）小型轴承——公称外径尺寸范围为28—55mm的轴承；（3）中小型轴承——公称外径尺寸范围为60—115mm的轴承；（4）中大型轴承——公称外径尺寸范围为120—190mm的轴承；（5）大型轴承——公称外径尺寸范围为200—430mm的轴承；（6）特大型轴承——公称外径尺寸范围为440mm以上的轴承。 [/UserCP]

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