國內(nèi)鋼球加工設(shè)備的分類及應(yīng)用

國內(nèi)鋼球加工設(shè)備的分類及應(yīng)用

1鋼球加工設(shè)備鋼球是球的形狀的零件。整個(gè)表面不僅是一個(gè)工作場(chǎng)所，也是一個(gè)通用和承受加工的表面。鋼球的加工具有獨(dú)特的專業(yè)化特征,對(duì)原材料的質(zhì)量、工藝水平和加工設(shè)備的要求都非常高。在原材料和工藝技術(shù)保持相對(duì)穩(wěn)定和適用的情況下,鋼球加工設(shè)備直接影響鋼球的精度。不同的工藝方法要求不同的加工設(shè)備,先進(jìn)的工藝必須通過先進(jìn)的鋼球加工設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。隨著鋼球加工設(shè)備的不斷改進(jìn)和技術(shù)創(chuàng)新,推動(dòng)了鋼球加工工藝水平及加工精度的提高,所以鋼球加工設(shè)備是鋼球加工的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。國內(nèi)鋼球加工設(shè)備經(jīng)過50余年的發(fā)展,已經(jīng)成為由專業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)制造、滿足所有加工工藝需求和工藝過程、品種齊全的一大類專業(yè)設(shè)備系列。鋼球加工設(shè)備按工藝過程可分為8大類。(1)球坯成形設(shè)備:冷鐓機(jī),熱軋機(jī)及沖壓機(jī);(2)鋼球光磨設(shè)備:立式光球機(jī),臥式光球機(jī);(3)鋼球熱處理設(shè)備:回轉(zhuǎn)熱處理爐,可控氣氛熱處理線;(4)鋼球表面強(qiáng)化設(shè)備:表面強(qiáng)化機(jī);(5)鋼球硬磨設(shè)備:立式磨球機(jī),臥式磨球機(jī);(6)鋼球研磨機(jī):立式研磨機(jī),臥式研磨機(jī);(7)清洗包裝設(shè)備:超聲波清洗機(jī),螺旋清洗機(jī),高壓噴射清洗機(jī)及涂油包裝線;(8)鋼球系列檢測(cè)儀器:渦流探傷儀,外觀檢查儀及分選儀等。專業(yè)生產(chǎn)鋼球加工設(shè)備的企業(yè)主要有河南新機(jī)股份有限公司(新鄉(xiāng)日升公司前身)和安慶機(jī)床有限公司等。制造生產(chǎn)Z32系列鋼球自動(dòng)冷鐓機(jī)、Z32G系列高速鋼球自動(dòng)冷鐓機(jī);3M7466,3ML4980,3M4980,3M7980鋼球光球機(jī),3M7990,3M7995臥式大球光球機(jī);3M7166,3ML4680,3M4680,3M7680,3M7690鋼球磨球機(jī);3M7266,3ML4780,3M7780,3M7790鋼球研球機(jī),3M77系列L型低重心結(jié)構(gòu)臥式鋼球樹脂砂輪磨研機(jī);還有鋼球渦流探傷機(jī)、鋼球超聲波清洗機(jī)、熱處理爐、熱軋鋼球球坯專用生產(chǎn)線以及鋼球研磨板、研磨液、專用砂輪和金剛石修整器等。2鋼球的生產(chǎn)加工技術(shù)進(jìn)步已取得較大進(jìn)步1950—1960年我國主要模仿前蘇聯(lián)的鋼球加工工藝和加工設(shè)備;1970年完成以光磨工藝替代銼削與軟磨工藝的攻關(guān),并同期研制出3M4630臥式鋼球磨球機(jī)和3M4930臥式鋼球光球機(jī);1980年完成大循環(huán)水劑精研工藝攻關(guān),研發(fā)出3M4730立式鋼球精研機(jī)和3ML4780立式鋼球研球機(jī),使我國鋼球制造水平和質(zhì)量得到大幅度提高,滿足了低噪聲軸承的裝配需要,但與國外鋼球質(zhì)量仍有較大差距;1990年鋼球行業(yè)瞄準(zhǔn)國際鋼球先進(jìn)水平,從鋼球加工工藝的各個(gè)方面進(jìn)行仔細(xì)研究,推廣鋼球樹脂砂輪磨研(以磨代研)新工藝。河南新機(jī)股份有限公司研制出的3M77系列適合樹脂砂輪磨研工藝的研磨機(jī)使鋼球批量質(zhì)量穩(wěn)定性得到大幅度提高,表面質(zhì)量明顯改善,鋼球單粒振動(dòng)進(jìn)一步降低,和軸承合套率明顯提高,特別是在消除軸承異常聲方面效果顯著。真正實(shí)現(xiàn)了G5鋼球穩(wěn)定、批量的定制生產(chǎn),使鋼球幾何精度達(dá)到國際先進(jìn)水平。隨著鋼球加工設(shè)備的發(fā)展,目前國內(nèi)鋼球的基本加工工藝過程為:原材料檢查→冷鐓(熱鐓、熱軋、切料、沖壓)→光磨→(軟磨)→熱處理→硬磨→(表面強(qiáng)化)→初研(細(xì)磨)→精研(精磨)→(渦流探傷、外觀檢查)→超精研(超精磨)→(光學(xué)外觀)→清洗防銹→成品檢查→成品包裝。在每道工序之間根據(jù)需要進(jìn)行清洗防銹、干燥烘干、挑揀工序缺陷球和質(zhì)量控制檢查,工藝質(zhì)量控制指標(biāo)更加嚴(yán)格(如目前硬磨的球形誤差控制基本達(dá)到了原初研的控制指標(biāo)),工藝工裝和工藝細(xì)節(jié)的控制更加完善,對(duì)汽車軸承等專用鋼球進(jìn)行100%渦流探傷和光電外觀?？梢苑€(wěn)定批量生產(chǎn)G5,G10鋼球,滿足不同軸承的裝配要求。3國產(chǎn)設(shè)備制造的設(shè)備從1949年瓦軸制造出第一臺(tái)鋼球磨球機(jī),生產(chǎn)出中國首批鋼球開始,鋼球加工設(shè)備和加工工藝不斷進(jìn)步和創(chuàng)新。隨著1952年從前蘇聯(lián)引進(jìn)自動(dòng)冷鐓機(jī),國內(nèi)開始設(shè)計(jì)開發(fā)制造鋼球自動(dòng)鐓球機(jī)、銼球機(jī)、磨球機(jī)和研磨機(jī)。1980年國內(nèi)先后從德國、日本和美國等引進(jìn)鋼球高速冷鐓機(jī)、精研設(shè)備、熱處理設(shè)備、清洗設(shè)備、渦流探傷設(shè)備和鋼球加工生產(chǎn)線,推動(dòng)了鋼球設(shè)備的創(chuàng)新開發(fā)步伐和技術(shù)進(jìn)步,促進(jìn)了鋼球加工工藝水平的不斷完善和鋼球質(zhì)量的穩(wěn)定提高。目前國內(nèi)所有工序的鋼球加工設(shè)備全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,光、磨、研設(shè)備的制造精度和綜合性能達(dá)到國際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。可加工鋼球直徑0.5~200mm,裝球量200~1000kg,設(shè)備主軸運(yùn)轉(zhuǎn)徑跳和端跳達(dá)到0.008mm,采用了自動(dòng)加壓保壓系統(tǒng)、交流變頻調(diào)速系統(tǒng)和滾動(dòng)直線導(dǎo)軌等先進(jìn)技術(shù),保證設(shè)備的工作性能和穩(wěn)定性。用國產(chǎn)設(shè)備制造的鋼球尺寸精度、振動(dòng)及穩(wěn)定性與日本AKS公司的鋼球質(zhì)量水平相當(dāng),已能為世界著名軸承公司SKF,INA,KOYO,NTN和TIMKEN等配套高精度鋼球。河南新機(jī)股份有限公司生產(chǎn)鋼球光、磨、研全系列加工設(shè)備,球板直徑400~950mm,達(dá)9種之多,品種近40個(gè),成為國內(nèi)最大、系列最全的鋼球加工工藝設(shè)備制造企業(yè),產(chǎn)品出口美國、德國、日本、韓國、印度、臺(tái)灣等國家和地區(qū)。近年開發(fā)制造的設(shè)備主要有:3M7466立式鋼球光球機(jī)、3M7980A臥式鋼球光球機(jī)、3M7995臥式大球光球機(jī);3M7166立式鋼球磨球機(jī)、3M4680C臥式鋼球磨球機(jī);3ML4780C立式鋼球研球機(jī)、3M7266立式鋼球研球機(jī)、3ML4775立式鋼球研球機(jī)、3M7780A/XX臥式鋼球研球機(jī)、3M7790A,3M7795/XX和3M7790/XX臥式大球研球機(jī)。尤其是臥式L型低重心3M77系列采用樹脂砂輪以磨代研鋼球研磨機(jī),一直以來以精度高、質(zhì)量穩(wěn)定而在鋼球行業(yè)享有盛譽(yù),隨著該工藝技術(shù)的廣泛推廣與應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了G5低噪聲鋼球的大批量穩(wěn)定生產(chǎn)。近幾年在此基礎(chǔ)上又對(duì)加工大球的臥式90,95系列的光、磨、研設(shè)備進(jìn)行了強(qiáng)勢(shì)開發(fā),無齒輪傳動(dòng)、恒壓加工、變頻調(diào)速、整體橋板、大裝球量及降噪等新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)用于該類設(shè)備的研制,在鋼球行業(yè)成功推廣并得到認(rèn)可。與此同時(shí),率先在立、臥式鋼球設(shè)備上采用交流變頻技術(shù),使得加工過程中主軸轉(zhuǎn)速及對(duì)應(yīng)的工作壓力實(shí)現(xiàn)平滑轉(zhuǎn)化,提高了鋼球加工質(zhì)量。安慶機(jī)床有限公司生產(chǎn)的光、磨、研鋼球加工設(shè)備中3M49,3M79系列鋼球光球機(jī)體現(xiàn)出獨(dú)特的設(shè)計(jì)和制造技術(shù),具有良好的加工效率和可靠性。2008年成功開發(fā)了3M77系列鋼球研磨機(jī),使用了光柵定位及自車盤裝置,保證了設(shè)備的定位精度和精度保持性。上海崇明機(jī)床廠制造磨、研加工系列設(shè)備,尤其是在3M77系列鋼球研磨機(jī)制造方面有獨(dú)到的工藝技術(shù),制造的3M7790大球加工設(shè)備的剛性和效率都比較高,并與德國SMS公司共同研發(fā)鋼球精研機(jī),向德國出口。齊齊哈爾機(jī)床廠及濟(jì)南順達(dá)機(jī)械有限公司等制造冷鐓設(shè)備。上海征佳公司專業(yè)制造研磨設(shè)備。日本在我國的獨(dú)資公司已采用我國生產(chǎn)的鋼球加工設(shè)備,但是應(yīng)該看到,在高速冷鐓機(jī)的開發(fā)制造和可靠性以及相關(guān)設(shè)備的技術(shù)水平等方面與國外仍有較大差距,還需要不斷技術(shù)創(chuàng)新,以滿足鋼球行業(yè)的需要。4旋轉(zhuǎn)控制裝置4.1冷塊、熱球設(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鋼球光球機(jī)控制系統(tǒng)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,下盤轉(zhuǎn)動(dòng),上盤移動(dòng),工作壓力由液壓加壓,彈簧保壓,環(huán)形輸球料盤采用變頻無級(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800mm,裝球量400kg,符合后續(xù)加工節(jié)拍,光球精度可達(dá)到球形誤差20μm,批直徑變動(dòng)量40μm,表面粗糙度R80,90,95系列臥式鋼球光球機(jī)采用臥式布局,傾斜料盤大循環(huán)加工,變頻無級(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800~950mm,裝球量350~1000kg,符合后續(xù)加工節(jié)拍,光球精度可達(dá)到球形誤差20μm,批直徑變動(dòng)量40μm,表面粗糙度R4.3鋼球磨球機(jī)控制系統(tǒng)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,下盤轉(zhuǎn)動(dòng),工作壓力由液壓加壓,彈簧保壓,環(huán)形輸球料盤采用變頻無級(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350kg,符合后續(xù)加工節(jié)拍,磨球精度可達(dá)到球形誤差3μm,批直徑變動(dòng)量6μm,表面粗糙度R3M4680C臥式鋼球磨球機(jī)采用臥式布局;主軸采用變頻調(diào)速;傾斜料盤或平料盤大循環(huán)加工,變頻無級(jí)調(diào)速;液壓驅(qū)動(dòng)偏心加壓,常開式液壓站連續(xù)供油保壓;主軸設(shè)有悶車保護(hù);砂輪自動(dòng)修整,故障自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。球板直徑800mm,裝球量400kg,符合后續(xù)加工節(jié)拍,球形誤差可達(dá)到3μm,批直徑變動(dòng)量6μm,表面粗糙度R4.4提升斗與鋼球碰撞表面強(qiáng)化是把鋼球裝入直徑為1m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1~3HRC,鋼球耐磨性提高1.5~2倍。4.5臥式鋼球機(jī)床研磨設(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)變頻無級(jí)調(diào)速,下盤轉(zhuǎn)動(dòng),工作壓力由液壓偏心加壓,彈簧保壓,環(huán)形輸球料盤采用變頻無級(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800mm,裝球量250kg,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;平料盤大循環(huán)加工,主軸和料盤變頻無級(jí)調(diào)速;由變量泵控制的常開式液壓站連續(xù)供油保壓;主軸設(shè)有悶車保護(hù),電氣PC控制,故障自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。球板直徑800mm,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)鋼球樹脂砂輪磨研加工工藝,開發(fā)了3M7766,3M7770和3M7780A等系列臥式機(jī)床。機(jī)床采用敞開式、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)盤的端面跳動(dòng)與徑向跳動(dòng)在0.01mm以內(nèi),甚至可以達(dá)到0.005mm;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);主軸與料盤傳動(dòng)系統(tǒng)采用變頻無級(jí)調(diào)速,也為使用鑄鐵板研磨或者樹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生產(chǎn)提供可能隨著我國軸承產(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研磨、研磨、造模技術(shù)及切料刀板鋼球加工所需的工磨具主要包括鑄鐵研磨板、專用砂輪(樹脂砂輪)、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)形成專業(yè)化生產(chǎn)。但國內(nèi)在鑄鐵超精研板、樹脂砂輪和樹脂砂輪研磨液等方面與國外仍有較大差距,還需進(jìn)一步研發(fā)。5研球機(jī)的自動(dòng)控制鋼球的光、磨工序仍處于高能耗、高噪聲及低環(huán)保狀況,已不符合國家的環(huán)保發(fā)展要求。高效節(jié)能、低噪聲的鋼球光、磨設(shè)備應(yīng)是今后設(shè)備制造企業(yè)的努力方向,研球機(jī)的加工要求采用CNC技術(shù)、智能化遠(yuǎn)程控制技術(shù)和在線測(cè)量技術(shù),以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,將鋼球加工精度穩(wěn)定提高到G3水平。目前河南新機(jī)股份有限公司已走在國內(nèi)同行的前面,與鋼球制造企業(yè)聯(lián)手協(xié)作開發(fā)了新型的節(jié)能、低噪聲鋼球光、磨設(shè)備和數(shù)控研球加工設(shè)備。相信在未來我國鋼球加工設(shè)備更新?lián)Q代的速度會(huì)更快。6求量速度遞增隨著軸承行業(yè)的發(fā)展,