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超精研质量控制培训基础（1）
一 超精的定义
超精研是指在良好的润滑冷却条件下，把超精油石以较低压力压向工件滚道表面，并在垂直干工件旋转方向，对以一定速度旋转的工件作快而短促的往复振荡运动的一种光整加工方法。
二 超精研的作用；在滚动轴承制造过程中，超精是轴承套圈加工的最后一道工序，它对于减小或消除磨加工遗留的圆形偏差，修理沟道的形状误差，细化其表面粗糙度，改善表面物理机械性能，降低轴承的震动、躁声，提高轴承的使命，有着重要作用。
三 超精机关键部位的调整和维护；
1三心合一的调整：
在调整超精机时，要把油石架的旋转摆动中心、油石圆弧的中心和工作沟道曲率R的中心调整重合到同一条水平线上，因为油石圆弧半径与工作沟道曲率R是相等的，在超精时，油石在往复摆动时，油石圆弧的摆动轨迹是一个与套圈沟道曲率R相等的圆，这样超精后的套圈的沟道曲率R不会变形，才能符合工艺要求。
2靠山的调整和维护：
在调整用来驱动工件旋转的靠山（端面支撑）时，靠山在径向方向上不得有径向跳动，在轴向方向上端面不得有跳动，否则会造成沟道变形，使沟道的几何精度达不到工艺要求，同时会超精不好，外观目测有时径向方向一半超精好，一半超精不好，有时在轴向方向一半超精好，一半超精不好，无论哪一种情况，超精后的工件沟道都会有线条粗丝。
在使用一段时间后，靠山端面因为与套圈端面不等宽，使靠山端面在驱动套圈旋转时与套圈磨擦产生磨损而出现台阶现象，又因为套圈的内倒角不是绝对相等，会有一部分套圈因台阶现象而与靠山端面产生倾斜，造成套圈在超精时使沟道的几何尺寸遭到破坏而超精不良。所以当靠山端出现台阶现象时及时消除和维护，以免影响超精质量。
3油石架摆动幅度大小的调整；
在超精时；当油石压力过大会使沟曲率超小而使沟两边超精不好，这时如果压力不变，就要增大油石架的摆动幅度；如果油石架的摆动幅度过大会把沟曲率超大而造成沟底超不好，出现不良。所以在调机时要根据现场实际情况进行调整!
4油石位置的调整；调整机床时在套圈的轴向要使油石的圆弧与沟曲率R完全重合。在径向粗超油石的切削角取20 —40度，有利益迅速将上工序的磨削痕迹切削掉，然后转换到光整状态，为精超创造条件；精超取5—10度，保持微量切削作用，既有利于油石脱落而保持其锋利，又有利于精超抛光质量
四、超精研品质问题的分析和处理：
（1）沟道几何精度不好，产生的原因：
1．1工件偏心量调整偏小，工件旋转不稳，径向跳动量大。
1．2油石摆动中心与工件沟曲率中心以及油石的圆弧中心不重合。
1．3工件装卡时，定位环端面有毛刺凸起或不干净，引起端面跳动量过大。
1．4压轮压力太小，不能驱动套圈正常旋转，使油石外摆时拖带套圈外移。
1．5超精返修次数过多。,
1．6磨削工序几何精度不好。
（2）沟道表面粗糙度不好，产生的原因：
2．1切削角过大，油石切削力强，使切削过程长时间延续，不能及时向光整阶段 转换，起不到抛光作用，因而使工件表面变得粗糙。
2．2工件转速过低或过高，转速低仅适合干粗超。转速高时，机床与工艺系统产生振动，不仅使上序粗糙痕迹难以消除，且易使油石磨粒划伤工件表面。
2．3油石粒度粗，硬度低且不均匀，气孔率大或尺寸过大。
2．4油石振幅及压力过大，或油石装夹太紧压力太小。超精时，油石振幅大则磨粒运动轨迹网纹易变粗，不利于细化表面粗糙度；油石压力大，磨粒容易脱落，润滑油膜难以形成，导致切削过程一直延续，不能进入光整阶段。
2．5超精时间短。
2．6冷却液不精洁，粘度低。不清洁时，内部杂质易划伤工件表面；沾度低时，润滑油膜难以形成，不利于光整。
2．7油石包角过大，冷却液进不去，切削和磨粒排不出，易划伤已被抛光的沟道表面。切削角；粗超取20—40度，精超取5—10度。
2．8工件转速；一般粗超取每分钟15—20米，精超取每分钟点25—35米。
（3）砂轮花：
3．1整个沟道有轻度砂轮花，产生原因：
3．1．1粗超时工件转速太高。
3．1．2粗超时间太短，工件表面波峰磨不平。
3．1．3油石太硬，粗超时油石压力太小，磨粒不易脱落砂轮花超不掉。
3．1．4油石粘结铁销粉。
3．1．5油石卡的太紧，不能靠自重顺利下落，其磨损部分不能及时得到补偿。
3．1．6冷却液成份不纯有杂质。
3．2沟道两边有砂轮花，产生原因：
3．2．1油石摆动中心低，摆角过小。
3．2．2油石宽度小。
3．3沟道一边有砂轮花，产生原因：
3．3．1油石摆动中心不正，位置偏左或偏右。
3．3．2摆角大，摆头偏重。
3．3．3油石夹两半厚薄不一，油石与夹子配合间隙大，松动。
3．3．4油石摆动中心与沟R中心不重合。
超精研的过程分析
超精加工一般可分为三个阶段：切削阶段、半切削阶段、光整阶段。
（1）切削阶段
磨石表面与粗糙滚道表面的凸峰接触时，由于接触面积较小，单位面积上的压力较大，在一定压力作用下，磨石首先受到工件的“反切削”作用，使磨石表面的部分磨粒脱落和碎裂，露出一些新的锋利的磨粒和刃边。与此同时，工件表面的凸峰受到快速切削，通过切
削与反切削作用除去工件表面上的凸峰和磨削变质层。这一阶段被称为切削阶段，在这个阶段切除了大部分的金属余量。
（2）半切削阶段
随着加工的继续进行，工件表面逐渐被磨平。这时，磨石与工件表面接触面积增加，单位面积上的压力减小，切削深度减小，切削能力减弱。同时，磨石表面的气孔被堵塞，磨石处于半切削状态。这一阶段被称为半切削阶段，在半切削阶段工件表面切削痕迹变浅，并出现较暗的光泽。
（3）光整阶段
这是超精加工的最后阶段。随着工件表面被逐步磨平，磨石与工件表面的接触面积进一步增大，并且，磨石与工件表面之间逐渐被润滑油膜隔离，单位面积上的压力很小，已不足以使磨石自锐，切削作用减小，最后趋于自动停止切削。这一阶段被称为光整阶段。光整阶段工作表面无切削痕迹，出现全面光泽
机床精度检修
从事过机床操作的人知道机床精度是指各系统部位叠加的总和所得到的精度，现以新乡日升集团产的3MK329超精机为例
1摆动电机轴-轴销-传动轮-皮带-传动轮-偏心轮-拉杆-杆端轴承-摆动轴-摆臂-油石补尝气缸-油石夹-（油石排-弹簧-销钉-铁块）
2工件轴电机-传动轮-皮带-传动轮-工件轴-靠山（端面支撑）
3支撑基板-支撑块-陶瓷块
4压轮座-油缸拉杆-销钉-压轮臂两端轴承-压臂-压轮
5摆架拖板进退自如，
以上各部位应从传动源依次检修到势行动作的末端，机床自动运行的过程中不能发出异响、各间隙产生的振动、工件打滑、卡料、等不顺畅现向，
端面支撑（靠山）、摆动轴跳动不得大于0。003MM；机床在检修前先要调整好水平，纵向、横向应在0。04/1000，依据超精资料（1）各参数调整好三心合一，配好合适的转速、频率、适当的压力等，保定能生产出P6级左右的轴承。
众所周知在轴承行业提高磨加轴承套圈沟道的圆度值糙度值，对轴承的使用寿命有着重要影响，本章主要叙述超精研工序各项需要撑握的要素，重点讲机床的调整。
一 辅助材料的选用
. X% _ s/ z+ t9 _) G' f' h' N1 ~" X, C1油石 粗超w10 精超W3。5 普通厂商家的即可，2超精油 常州曙光化工有限公司产的
二 来料要求
1内外沟沟道目测无粗线条，粗砂轮花、振纹、平面差等，2 圆度数值控制在超精能削除的范围内，现以6204/01为例2—500波2。0 ，15—500波 1。0 ，大多厂家超精机的性能表面粗糙度值可降低百分之80，圆度值可降低百分之15，按以上数值超精完后2—500波可打到1。2，15—500波纹0。25，各厂家标准有所不同但都是为了下序而提供所必备条件。
三 检测仪器
洛阳轴承研究所，Y90系列圆
度仪。
四 机床的调整（以新乡日升集团产的3MK329为例）
1三心合一的调整
（1）中心高：调整摆架底部的镙杆使摆动中心与套圈沟道圆孤中心重合略高一点最佳，这样更容易做出拉丝，（2）油石中心：调整摆架座上的油缸拉杆和定位镙杆使油石中心与套圈圆孤中心重合，（前题是两工件轴及端面支撑伸出的长度要一至）。（3）摆动中心：摆臂前端即油石夹头应与摆头摆动中心线处同一条直上。（此机不需要调整，如石稼庄超精机就需调整）
2参数设置
一般粗超频率设置在30—45，精超设置在10—25；粗超转速设置在15—30，精超转速设置在30—45，（工件轴转速单位m/min米/分钟，摆头频率单位 次/min 次/分钟）备注：机台上的频率数子10次实际为每分钟100次。
3 压力调整
总液压2。0—3。5mpa，总气压0。6—0。9 ，压紧轮压力一般在1。2—1。6；粗超油石压力一般在0。3—0。6；精超油石压力一般在0。3—0。4。
4 架支撑
两支撑松开工件放与端面中心打压轮压进，启动工件轴两支撑慢慢移向工件处使工件不产生跳动或振动即可。
5端面支撑的修磨
当端面支撑凹陷下去出现台阶时，应拆下修磨或手工打磨后手感有轻微的跳动或没有跳动不影响加工产品即可。
五 五大要素
以上的调整设置应根据工件的大小来料的数据做合理的搭配，油石、参数、压力、超精油、中心位，这五大要素对加工好产品有着至关重要的作用。
六 本章所讲到的只适合加工出深沟球轴承Z3、V3级别的。
国外超精研的发展
精研加工，简称“超精加工”，一般是指在良好的润滑条件下，被加工工件按一定的速度旋转，油石按一定的压力弹性地压在工件加工表面上，并在垂直于工件旋转方向按一定规律作往复振荡运动的一种能够自动完成的光整加工方法。
超精研加工创始于美国，但是现在在欧洲和日本得到了进一步的发展和提高。德国的SUPERFINA、THIELENHAUS和NAGEL公司，日本的精工、东洋工业和大阪精机公司都是世界闻名的，国内有老派洛阳，无锡机床，新一代蓝马，扬名，对超精研加工工艺及装备的研究水平及产品均处于国内领先水平。如：德国的SUPERFINA公司生产的轴承套圈沟（滚）道超精机采用西门子数控系统，具有CRT屏幕显示，用NC技术控制工件的转速、油石振荡频率、油石压力、油石位置和加工时间，可以储存与工件有关的加工参数，还可随时调用机床调整程序和机床循环调整，也可以用NC技术控制滚道凸度的加工并可从加工沟道自动转换到加工滚道，或者做相反的自动转换。日本大阪精机公司生产的SF-R系列轴承套圈沟（滚）道超
精机采用CNC数控系统，CRT屏幕显示，CNC控制超精油石、不同型号轴承工作条件的自动设定、超精研加工过程工艺参数的自动变换以及机床在没有工件、油石用完或断裂、油压或气压下降、润滑冷却液不足等情况下自动停机并实时显示报警。该机床为了满足柔性加工生产线的需要，还设计了柔性制造系统（FMS)：①油石自动供给装置，这个装置在它的油石送料斗中有10片或更多的新油石，并且能够自动卸除旧油石更换新油石；②超精研加工油石自动更换装置，为了在短时间内获得良好的加工表面，在超精研加工过程中两个用于粗精超加工的不同等级和硬度的油石在一个工位上可以自动转换，这样在一个工位上的工艺参数变化可达到5项。
超精研加工整个过程包括3个阶段：修整、恒定切削、磨光（也有分为：切削阶段或自锐阶段、半切削阶段、光整阶段）。并且整个过程在基本工艺参数（如：工 件速度，油石压力，油石振荡频率和幅度以及润滑冷却 液等）不变的条件下自动完成。
（1）超精研加工的优点
①能有效地减小圆形偏差；
②能有效地改善滚道横截面的直线性或加工成所 需要的凸度形状； ③能去除磨削变质层，降低表面粗糙度值；
④能使表面具有残余的压应力；
⑤能够在加工表面形成纹理均匀细腻的纹路；
⑥能使工作接触支承面积增大。
（2）超精加工对滚动轴承工作性能的影响
①提高轴承的旋转精度，降低轴承的振动和噪声
②提高轴承的承载能力；
③提高轴承的润滑效果，减小磨损；
(3)超精研加工技术
①油石制造技术油石在超精加工中，占据着十分重要的地位，是超精研技术存在的前提，对于加工质量、生产效率、降低成本影响尤大。超精加工为一低速、低温、低压微量磨削过程。油石在工作中不进行修整，而又须在循环过程中保持其加工特性，这不仅要求油石质量均匀、稳定，尤其是油石要有适宜于具体加工对象的自锐性，这样才能在最短时间内，在切除磨加工留下的磨纹深度的前提下，继而获得光洁、平滑的加工表面，达到高质、高效的加工指标。
陶瓷结合CBN超精油石，能够保持连续不变的高切削率，同时磨损量非常小，临界压力高，可大大提高工件加工的整体质量和统一性。
金刚石超精油石，能够获得最高的切削率，最小的磨损率和最佳的表面精研效果。! h( c5
立方碳化硅油石，类似于金刚石立方氮化硼，切削力和加工质量仅次于前两者，比一般的碳 ②超精加工工艺技术超精加工工艺上将整个超精研过程分为粗超和精超两个阶段。粗超阶段中油石磨料比
较锋利，油石压力较高，工件转速较低，摆头频率较高，因而切削能力强，是去除工件加工量的主要阶段。精超阶段中油石磨料相对钝化，油石压力较低，工件转速较高，摆头频率较低，因而切削能力减弱，对工件表面的抛光作用加强，大大降低表面粗糙度值。5
其中，一序二段法、一序二步法、油石自动补偿技术、油石自动供给技术、粗精超油石自动变换技术和高频小振荡加低频大往复技术等都在国内或国外设备上有所应用.
③工件定位技术目前沟道超精研机常用的工件定位方式有以下几种：端面滚轮机械压紧式无心夹紧，液压定心端面滚轮机械压紧式夹紧，滚轮无心夹紧。
④润滑冷却技术超精加工时润滑液主要有3个作用：冲洗冷却，润滑，形成吸附油膜。超精加工对润滑冷却的要求：适当的粘度，防锈功能，挥发性小，重复使用。超精加工对润滑冷却液的过滤精度有严格的要求，因此必须有高精度的过滤装置来保证。
科学技术是当今世界经济社会发展的决定性力量，从上世纪90年代以来，数控技术极大地推动了轴承磨超加工技术的发展，磨超加工工艺及装备正朝着高精度、高效率、高可靠性、规模化、自动化、精益化、无人化、信息化、洁净化方向发展；直线伺服电机系统将代替机械传动＋伺服系统；高抗振、低热变形床身结构部件，超高速磨削，适应力控制超精加工等一大批高新技术不断推出，有些技术已逐步进人工业应用，这必将使我国轴承磨超加工技术向更高的方向发展，加快实现我国轴承工业从规模增长型向质量进步型的转变。
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