ベアリングの知識 研削・超仕上げ技術と平面研削基準面の選定原理

研削・超仕上げ技術

ベアリングの製造工程では、研削作業が総労働力の約60%を占め、使用される研削盤の台数は金属切削工作機械の総台数の約60%を占めます。同時に、研削加工費は軸受製造コスト全体の15%以上を占めます。したがって、研削加工はベアリング製造において重要な工程となります。

現在、国内ベアリング業界における一般的な研削および超精密加工は次のように呼ばれています。

外輪:平面研削-外径研削-溝(ころ)軌道研削-溝(ころ)軌道超精密

内輪の加工には、内径研削を含む内外径研削を含む平面研削、溝(ローラー)トラック研削、溝(レース)トラック超仕上げが含まれます。

実際の生産では、製品精度の要求に応じて、上記工程に焼き戻し工程を追加したり、各面につき2~3サイクルの加工を施したりします。研削プロセスではほとんどの場合、単一の機械による処理方法が使用されており、優れた企業は自動化された生産ラインを構築しています。改革開放以来、我が国の軸受産業は急速な成長を遂げ、特に研削加工の生産プロセスは大幅に改善されました。例えば、スイングヘッド研削に代わってチャンネルプランジ研削、両端面研削、幅広センタレス円筒研削、溝(ローラ)トラック超仕上げ加工や枝溝研削加工が広く使われ、高速研削も適用され始めています。しかし、海外のベアリング研削やスーパーマシニングの条件と比較すると、まだまだ大きな差があります。外国の先進的なベアリング製造会社では、端面と外径の研削作業にCNC数値制御自動送り方式を採用し、オンライン自動測定と自動補正プロセスを実行でき、研削速度は45m/sに達します。これらの企業はすべて、チャネルと内径の研削作業に CNC 数値制御工作機械を使用して、生産プロセス全体を完了しています。生産プロセス全体が完全自動化の状態に達しました。すべてのプロセスはコンピューターによって集中管理されています。すべてのプロセスパラメータと生産リズムは、図面設計に従って厳密に管理されます。砥石の線速度は60m/sに達します。このうち、SKF研削工程における内径溝研削速度は現在120m/sであることがわかっています。特に性能の優れたCBN砥石の採用により、生産効率が大幅に向上します。

軌道輪研削の発展傾向は主に次の側面に反映されています。

(1) ベアリンググラインダーを調整して単一マシンの自動化をさらに実現し、高速研削と自動測定を確保し、自動ラインに直接入力して確実に作業できるようにします。

(2) 研削加工生産を行うためには、自動化生産ラインを段階的かつ組織的に整備する必要がある。現在、世界の大手ベアリング会社は研削と加工において高度な自動化を実現しています。大量生産の製品は自動ラインを利用して整理・生産されており、低投資、迅速な成果、容易で安定した生産が特徴の自動生産ラインを採用しています。

(3)それに適合する各種家具、高速砥石と呼ばれるアイテム、超精油砥石彫刻機、特殊な性質を持ったクーラントや潤滑剤、CNC部品などの技術開発に注力し、プロセス装置の自動化レベルを継続的に向上させます。

(4) 検査機器の開発に関する業務を行うため。検出レベルは業界のレベルをある程度表します。軸受業界では、自動ラインの使用に適した効率的で正確なアクティブ測定機器や、特に自動検査を実行するライン外の機器の開発に注力する必要があります。

(5) 複合研削加工に関する研究を行う。複合研削には加工工程を統合できるため、クランプ回数が減り、加工精度が向上するという利点があります。そのため、海外の研削盤には加工工程を統合する機能を備えたものが多くあります。国際レベルに追いつくためには、この分野の研究開発作業を実行する必要があります。

(世界大国のレベルで回転し動作し、龍のように飛翔する様子を表現できるタイプ。龍は東から現れ、世界中で急速な成功を収めます。このタイプの自動調心ころ軸受については、Liu Xingbang、CA、CC、E、MB、MA)。

高速研削技術

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高速研削は、製品品質の向上と労働効率の向上という、現代の製造技術が追求する 2 つの目標を達成するのに役立ちます。研削速度が 35m/s から 50-60m/s に増加すると、生産効率は通常 30%-60% 向上し、砥石の耐久性は約 0.7-1 倍向上し、ワークの表面粗さパラメータ値は約 50% 減少することが実践によって証明されています。

通常、研削速度が45m/s以上になると高速研削と呼ばれます。中国では、1980年代に当研究所が開発した全自動軸受内面研削盤ZYS-811に代表され、軸受業界で初めてリング研削に高速研削技術を導入し、高剛性、高速、高出力の電動スピンドルと高速研削砥石の開発に成功しました。しかし、高速研削は古くから国内外で広く使用されてきました。 CBNなどの高研削比と高耐久性の超砥粒の普及により、砥石の研削速度は80~120m/s、あるいはそれ以上に達しています。たとえば、ドイツのセンタレス研削盤やベアリング内面円筒研削盤などでは、外面研削の場合、砥石の線速度は毎秒 120 メートルに達しますが、内面研削の場合、線速度は毎秒 60 メートルから 80 メートルになります。

砥石駆動(伝達)系のパワーが増大し、工作機械の剛性が向上します。これは高速研削を実現するための重要な対策です。ただし、高速スピンドルユニットは高速研削盤の最も重要なコンポーネントです。高速研削において高い研削効果を得るには、砥石の強度はもちろんのこと、良好な研削性能を確保する必要があります。また、冷却装置も高速研削を実現するためには欠かせない装置の一つです。

外面砥石の自動ダイナミックバランシング技術

外周面を研削する場合、砥石は大きく、構造が不均質であるため、砥石系の重心は常に主軸中心からずれてしまいます。高速回転により砥石システムや工作機械全体に振動が発生することは避けられず、工作機械の寿命に直接影響します。このような状況では、研削加工において高い精度を得ることが難しく、ワーク表面に研削振動模様が現れやすくなり、うねりが大きくなってしまいます。

機械式またはその他の自動動的バランシング装置は、工作機械の砥石車に直接取り付けられます。立ち上がり後は素早くダイレクトに最もバランスのとれたポジションにアプローチできます。自動バランス調整がより完全になり、砥石車の静的バランス調整も省略できます。この技術的ブレークスルーは研削技術の発展を促進すると同時に、砥石車の寿命、ダイヤモンドのドレッシング、主軸軸受の大幅な延長、工作機械の振動の低減、工作機械本来の精度の長期維持を可能にします。

内面研削バックラッシュ解消技術

ベアリングの研削加工に使用される全ての設備のうち、内面研削盤のレベルは象徴的な意味を持ちます。これは主に、研削開口によって研削砥石のサイズと対応するシステム機構の設定パラメータが制限され、プロセスシステムの剛性が根本的に制限され、加工精度に高い要件が課されるという事実によるものです。このような状況では、内面研削プロセスについて徹底的な研究を行う必要があります。工作機械や砥石の切削能力を最大限に引き出すとともに、補助研削時間を短縮して研削効率を向上させることが重要です。これは、研削アイドルパスが研削時間全体の約 10% を占めるためです。

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平面研削基準面の選定原理

平面研削において、基準面を正確に選択できるかどうかは、ワークの加工精度に直結します。具体的な選択原則は次のとおりです。

(1) 通常は表面粗さの小さい面を基準面として選択します。

(2) 異なるサイズの鉋を研削する場合は、まず片側を基準として選択します。大きい方の側を選択し、クランプで固定して安定させます。このようにして、平行度の要件を達成するには、比較的小さなマージンを研磨する方が有利です。

(3) 平行面に幾何公差要求がある場合は、ワークの幾何公差が比較的小さい面、または幾何公差要求を達成しやすい面を選択して基準面として使用します。

(4) ワークの技術要件や前工程の加工条件に応じて基準面を選択します。

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