用綠色制造提升滾動(dòng)功能部件的規(guī)?；瘜I(yè)生產(chǎn)水平

黃祖堯

滾動(dòng)功能部件屬于專業(yè)化大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，而衡量專業(yè)化水平的重要標(biāo)志是:Q（產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)，性能可靠）、T（短周期）、C（低能耗、低物耗、低成本）、S（優(yōu)質(zhì)服務(wù)）、E（綠色環(huán)保）。新時(shí)期向高端沖刺、全面提升規(guī)?；瘜I(yè)生產(chǎn)水平的重要途徑是綠色制造（GM）和智能制造（IM）。綠色制造所追求的目標(biāo)是資源利用的最大化，廢棄物排放、對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響最小化。

我國滾動(dòng)功能部件產(chǎn)業(yè)與國外的差距，一方面表現(xiàn)在產(chǎn)品內(nèi)在性能和可靠性不如海外知名企業(yè)的名牌產(chǎn)品，另一方面國內(nèi)多數(shù)制造企業(yè)在生產(chǎn)過程中生產(chǎn)效率不高、能耗大、資源綜合利用率低、對(duì)環(huán)境污染重視不夠，綠色制造水平較低，而這第二個(gè)差距又常常被忽視。近年，在產(chǎn)品創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新、技改和裝備更新方面已開始向綠色生態(tài)制造方向邁進(jìn)，這是可喜的發(fā)展動(dòng)向。下面就影響和推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干綠色制造技術(shù)進(jìn)行探討。

1 高速硬切削技術(shù)

硬態(tài)干切削的核心是在高速切削狀態(tài)下的金屬的軟化效應(yīng)。在高剛度的精密CNC車床上采用CBN、PCBN刀具對(duì)滾珠絲杠和螺母（GCr15、HRc60±2）實(shí)施高速硬切削，金屬去除率是磨削的3～4倍，使生產(chǎn)效率大幅提高，并降低能耗，減少粗磨螺紋對(duì)環(huán)境的污染（噪聲、粉塵）。對(duì)于長絲杠，還避免了傳統(tǒng)老工藝（軟車螺紋——淬火——粗磨螺紋）因淬火過程中的變形導(dǎo)致硬化層不均布的缺陷。

漢江機(jī)床公司、北京精密天工公司、上海萊恩精密機(jī)床附件公司等企業(yè)已在生產(chǎn)中部分采用這一新工藝。云南CY集團(tuán)在CCMT2012（南京）展會(huì)上推出具有高速硬車削功能的Cylinder 40系列高剛度全閉環(huán)CNC車床，該機(jī)床采用靜壓導(dǎo)軌，主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)5 000 r/min，用PCBN刀具硬車削滾珠絲杠，表面粗糙度Ra0.4 μm，刀具壽命提高20%。

廣州敏嘉制造技術(shù)公司最新推出針對(duì)大導(dǎo)程滾珠螺母加工的CGK300型滾珠螺母超精密硬車削CNC機(jī)床（見圖1）。該機(jī)床采用花崗石床身，特制高剛度刀桿，15 kW靜壓電主軸，直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，對(duì)淬硬的大導(dǎo)程滾珠螺母一次安裝完成外圓、內(nèi)孔、端面和內(nèi)螺紋滾道的精加工，而螺紋滾道是采用展成原理硬切削。因速度快，每次進(jìn)刀量小，在反向孔部位因斷續(xù)切削對(duì)刀具壽命的影響較小，螺母反向孔與滾道的對(duì)中精度可達(dá)0.02 mm，表面粗糙度Ra0.8 μm，導(dǎo)程精度很高。這是一臺(tái)全新概念的綠色復(fù)合加工機(jī)床，它解決了用傳統(tǒng)磨削工藝產(chǎn)生齒形干涉的難題。該產(chǎn)品正在進(jìn)行工藝試驗(yàn)，調(diào)試完善之后將投放市場。之前，德國BLIS公司在Hembrag超精車床上采用PCBN刀具高速硬車削滾珠螺母，達(dá)到以車代磨的效果，除提高生產(chǎn)效率外，成本下降40% ～60%。

2 CNC硬旋風(fēng)銑技術(shù)和裝備——螺紋制造技術(shù)的綠色革命

作為銑削的一種特殊的方式，旋風(fēng)銑已有幾十年的歷史，但只有當(dāng)旋銑技術(shù)由“軟銑”邁向“硬銑”才出現(xiàn)創(chuàng)造性的突破。高速硬切削的理論基礎(chǔ)是建立在德國切削物理學(xué)家薩洛蒙（Carl Salomon）等知名學(xué)者的理論和試驗(yàn)基礎(chǔ)上的，而CBN、PCBN刀具的誕生和發(fā)展為推廣應(yīng)用創(chuàng)造了條件?？梢娀A(chǔ)對(duì)于創(chuàng)新何等重要。

高速硬旋銑技術(shù)切削力小、工件溫升小，熱變形小，切屑方便回收，省去了對(duì)環(huán)境污染的切削液，單位時(shí)間金屬切除率是常規(guī)切削方式的3～6倍，生產(chǎn)效率很高。新一代精密CNC旋風(fēng)硬銑裝備加工精度可達(dá)P2～P3級(jí)，表面粗糙度Ra0.4 μm。這是螺紋制造領(lǐng)域典型的高能效、低耗、低排放的綠色制造技術(shù)，給規(guī)?；瘜I(yè)生產(chǎn)大型、超長、重載滾珠絲杠帶來一場工藝革命。全球一大批專業(yè)廠紛紛采用硬旋銑技術(shù)和裝備。我國南京工藝裝備公司率先從德國引進(jìn)Leistritz硬旋銑技術(shù)和新一代的CNC裝備，之后山東博特精工、大連高金等都相繼引進(jìn)，而漢江機(jī)床公司則自主研發(fā)成功HJ09Z型6 m、8 m CNC旋風(fēng)銑機(jī)床?！坝残L(fēng)”將助推使我國的大型、超長、重載滾珠絲杠副迅速實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，部分替代進(jìn)口。

我國在“十二五”科技重大專項(xiàng)中已將10 m、12 m CNC旋風(fēng)硬銑技術(shù)和裝備的研制納入攻關(guān)項(xiàng)目。南京彩云機(jī)械電子公司與高校合作已制成功CNC五軸四聯(lián)動(dòng)新一代旋風(fēng)銑床。筆者堅(jiān)信，不久的將來我們將擺脫對(duì)國外的依賴，我國自主研發(fā)的硬旋銑成套技術(shù)和裝備將在神州大地開花結(jié)果，推動(dòng)滾動(dòng)功能部件產(chǎn)業(yè)做精做強(qiáng)。

目前，CBN、PCBN刀具的質(zhì)量和價(jià)格以及高精度成型刀的刃磨、修復(fù)技術(shù)仍是高速硬車削、硬旋銑推廣應(yīng)用的瓶頸，亟待解決。

3 無屑、快速一次成型技術(shù)正在興起和發(fā)展

滾珠絲杠的冷滾軋成形是建立在金屬塑性變形理論基礎(chǔ)上的綠色制造技術(shù)，從上世紀(jì)90年代開始在精密滾軋技術(shù)HPR（High Precichion Rolling）的推動(dòng)下，高剛度數(shù)控精密滾軋機(jī)的智能化水平得到提升，先后由德國（PROFIROLL）和美國（KINEFAC）推出新一代的高檔滾軋機(jī)，使RBS（冷軋滾珠絲杠）的精度穩(wěn)定達(dá)到P5級(jí)，部分達(dá)到P3級(jí)。RBS由量變到質(zhì)變，顛覆了“非磨無以成器”的傳統(tǒng)制造理念，于是P5～P3級(jí)的精密RBS悄然進(jìn)入閉環(huán)和半閉環(huán)CNC機(jī)床和自動(dòng)化工業(yè)裝備領(lǐng)域，就是順理成章的事情了。

精密RBS的特點(diǎn)是:①材料利用率高達(dá)80% ～90%，比切削加工方法省15% ～20%的優(yōu)質(zhì)鋼材;②在強(qiáng)大滾壓力作用下金屬工作層的組織更加致密，滾道表面疲勞壽命提高20% ～40%;③滾道表面粗糙度Ra0.5 μm，無磨削缺陷;④導(dǎo)程精度的誤差離散度小，曲線平滑，便于CNC補(bǔ)償;⑤同一批產(chǎn)品有較高的一致性（包括:導(dǎo)程精度、齒形精度、中徑尺寸及圓柱度等）;⑥生產(chǎn)效率比磨削高出幾十倍，生產(chǎn)周期短;⑦能效高，對(duì)環(huán)境污染小。

RBS是用高效綠色制造技術(shù)生產(chǎn)的高能效綠色環(huán)保產(chǎn)品。據(jù)了解，全球?qū)I(yè)生產(chǎn)滾珠絲杠的企業(yè)中，大約有30多家企業(yè)在其生產(chǎn)線中配備了冷滾軋全套裝備。我國從上世紀(jì)80年代后期開始約有5～6家民營企業(yè)先后購進(jìn)德國、韓國和中國臺(tái)灣的滾軋機(jī)，批量生產(chǎn)中低檔RBS、RTS產(chǎn)品，例如:寧波滾石、浙江新億特、浙江得力亞、福建長青、北京高爾頓等。

在RBS的發(fā)展過程中有一個(gè)值得深思的現(xiàn)象:上世紀(jì)80年代，當(dāng)我國西部專門從事RBS和冷軋研究的“冷軋技術(shù)研究所”消失的時(shí)候，西方卻推出了一代又一代的精密CNC智能型滾軋機(jī);上世紀(jì)90年代，當(dāng)我國眾多專業(yè)廠以增加螺紋磨床來擴(kuò)大再生產(chǎn)，少數(shù)企業(yè)甚至以擁有螺紋磨床數(shù)量之多而沾沾自喜的時(shí)候，德國Rexroth公司看到精密RBS的市場潛力，果斷調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，集中主力生產(chǎn)RBS，使其產(chǎn)量上升到總產(chǎn)量的80%左右，而磨削BS下降至20%左右。這說明我們的綠色科技理念、低碳意識(shí)淡薄，在采用先進(jìn)高效制造技術(shù)提高工藝水平方面跟不上時(shí)代的發(fā)展，與海外存在較大差距。

當(dāng)然，我們?cè)跓o屑和快速一次成型技術(shù)方面也并非無所作為，現(xiàn)在，滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的導(dǎo)軌體和滑塊已普遍采用冷拉成形工藝制造精胚，甚至將圓弧滾道也一次初拉成初型。大直徑和帶法蘭的滾珠螺母的精胚采用精密（模）鍛，不但降低材耗，還改善金屬內(nèi)部金相結(jié)構(gòu)，提高機(jī)械強(qiáng)度和疲勞壽命。

4 MIM技術(shù)讓“返向裝置”舊貌換新顏

“返向裝置”是滾動(dòng)功能部件中的核心組件，它的結(jié)構(gòu)、參數(shù)、制造工藝、加工質(zhì)量都對(duì)實(shí)現(xiàn)周而復(fù)始的“返向功能”及產(chǎn)品的流暢性、摩擦特性、速度特性產(chǎn)生十分重要的影響，在高速、重載工況下更是產(chǎn)品可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

所謂MIM（Metal Injection Molding），是將金屬微粉（8～20 μm）與其粘結(jié)劑的增塑混合料經(jīng)混煉后注射于模具中，再經(jīng)過脫脂、燒結(jié)的成形方法。在裝備制造業(yè)中，MIM是當(dāng)今最熱門的中、小精密零件一次近凈成形的綠色制造技術(shù)。MIM技術(shù)與傳統(tǒng)成形工藝的比較見表1。

從表中的對(duì)比可以看出，返向裝置采用MIM技術(shù)與傳統(tǒng)的加工方法對(duì)比，具有以下優(yōu)點(diǎn):細(xì)密均勻的顯微組織提高了返向通道的耐磨性和抗沖擊能力;返向器零件的尺寸精度可控制在±0.3% ～±0.5%，同批零件具有較高的尺寸一致性;返向通道的表面粗糙度可達(dá)Ra3.2 μm;金屬粉混料可反復(fù)利用，接近零材耗。

表1 MIM技術(shù)與傳統(tǒng)成形工藝的比較表

對(duì)于導(dǎo)珠管型的反向裝置，MIM更具獨(dú)特優(yōu)勢(shì);MIM能使管孔各區(qū)段的孔徑一致，避免了傳統(tǒng)彎管工藝在拐彎處的不圓誤差對(duì)流暢性的影響;導(dǎo)珠管的管壁厚和管舌均可按需要增厚（這是彎管工藝難于做到的），從而提高了用于重載、高速產(chǎn)品的使用壽命和可靠性;管孔內(nèi)壁平滑，表面粗糙度Ra值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于彎管工藝;容易實(shí)現(xiàn)3D導(dǎo)珠管的一次注射成形。

MIM作為21世紀(jì)的先進(jìn)制造技術(shù)，為“返向裝置”結(jié)構(gòu)和參數(shù)的3D優(yōu)化設(shè)計(jì)創(chuàng)造了有利條件，MIM技術(shù)讓用于高檔滾動(dòng)功能部件的“返向裝置”舊貌換新顏，讓高精度、高速度、重載滾動(dòng)功能部件熠熠生輝。

據(jù)了解，我國是最早將MIM技術(shù)引入滾動(dòng)功能部件（線性傳動(dòng)）產(chǎn)業(yè)的少數(shù)國家之一，處于國際先進(jìn)水平。

比之工程塑料返向器，目前用不銹鋼微粉制造MIM返向器，工藝難度依然較大，成本較高，這是制約大面積推廣應(yīng)用的重要原因。還需要提高二次配套的專業(yè)化生產(chǎn)水平。

5 滾道表面的光整加工技術(shù)

滾道表面經(jīng)過常規(guī)精加工后，其表面質(zhì)量（包括:粗糙度、紋理、微細(xì)毛刺、表層的金相組織和殘余應(yīng)力等）都會(huì)對(duì)產(chǎn)品使用性能產(chǎn)生直接影響。對(duì)于承受交變載荷的滾動(dòng)功能部件，進(jìn)一步降低表面粗糙度、提高表面質(zhì)量、改善滾動(dòng)摩擦特性、降低噪聲、使疲勞強(qiáng)度提高30% ～40%。對(duì)于高性能（高精、高速、高可靠性）的滾動(dòng)功能部件，在精磨之后再實(shí)施超精研拋是十分必要的。

雖然光整加工的方法很多，但筆者一直認(rèn)為，基于都具有滾動(dòng)摩擦物理特性的共同“基因”，借鑒軸承工業(yè)在這方面的成熟技術(shù)是最佳的選擇，因?yàn)閲鴥?nèi)外的知名軸承企業(yè)對(duì)解決高精度、高性能軸承滾道超精加工技術(shù)和裝備已有一套完整的解決方案，把這套技術(shù)移植過來，就可收到立竿見影、事半功倍的效果。

筆者曾應(yīng)邀到上海萊必泰（RABBIT）公司（以生產(chǎn)軸承專機(jī)和自動(dòng)線著稱）參訪時(shí)，了解其下屬的上海萊恩（LAIEN）公司（與日本NTN合資），在精密滾珠絲杠生產(chǎn)線上就配置了自行研制的“滾珠絲杠螺紋滾道超精研機(jī)床”，在精磨螺紋后用特制的油石對(duì)滾道面施加一定壓力，沿螺紋滾道進(jìn)行震蕩式仿形超精加工，可使表面粗糙度達(dá)到Ra≤0.2～0.4 μm。據(jù)了解，漢江機(jī)床公司和瑞安特等也在開展表面光整加工技術(shù)的研究。

筆者認(rèn)為:我國在“十二五”及今后數(shù)控機(jī)床科技重大專項(xiàng)攻關(guān)中，針對(duì)用于納米級(jí)的高動(dòng)態(tài)特性、超高精度CNC機(jī)床等的市場需求，研究P0級(jí)以上的滾珠絲杠和滾珠螺母滾道、最佳的光整加工方法和機(jī)理、研制內(nèi)外螺紋滾道CNC光整加工裝備和成套技術(shù)，是很有必要的。

6 表面改質(zhì)技術(shù)——高性能滾動(dòng)功能部件的新工藝途徑

德國亞琛摩擦學(xué)協(xié)會(huì)的研究指出:摩擦和磨損所造成的經(jīng)濟(jì)損失約占發(fā)達(dá)國家每年GNP的5%。因此，研發(fā)摩擦優(yōu)化技術(shù)及材料十分必要。滾動(dòng)功能部件進(jìn)行表面改質(zhì)處理是通過改變滾道面的化學(xué)成份、組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)，達(dá)到降低摩擦系數(shù)，改善動(dòng)態(tài)特性，提高抗疲勞、磨耗和腐蝕的能力，延長使用壽命的目的。

近年興起的表面納米化和納米復(fù)合涂層技術(shù)是表面改質(zhì)技術(shù)發(fā)展中的新亮點(diǎn)。在提高表面力學(xué)性能和化學(xué)性能的同時(shí)，因納米層與金屬基體層呈梯度漸變，不損害基體材料的韌性和機(jī)械強(qiáng)度（但是，盲目孤立追求高硬度并不可取，它往往會(huì)帶來摩擦副偶件磨損加快，壽命下降等問題）。

有關(guān)試驗(yàn)表明:等離子噴涂納米FeS涂層、含量為3．1% 的納米顆粒的納米涂層，它與普通GCr15軸承鋼比較，其摩擦系數(shù)大幅減小，減摩、耐腐、抗疲勞效果明顯。

關(guān)于表面改質(zhì)技術(shù)，在軸承工業(yè)中早有應(yīng)用，但在我國滾動(dòng)功能部件產(chǎn)業(yè)中尚未推廣應(yīng)用，而在國外同行中已有成功應(yīng)用的實(shí)例，例如:NSK公司早就研制出DS改質(zhì)鋼球，在用高純度ESI鋼制造的鋼球球外表面上，增加Fe、Cr、Ni化合物涂層，使DS鋼球的回轉(zhuǎn)精度、耐沖擊性、壽命大幅提高。

西班牙Korta Group在高速精密滾珠絲杠副的研制中，對(duì)滾珠螺母的螺紋內(nèi)滾道采用代號(hào)為NTG的表面改質(zhì)技術(shù)取得明顯效果，見圖2的性能測試對(duì)比。圖2中的對(duì)比試驗(yàn)是采用以下的組合方式:［NTG滾珠螺母+Steel/Si3N4鋼球與陶瓷球混裝的滾珠鏈］

從圖中可以看出:表面改質(zhì)技術(shù)搭配混裝滾珠鏈大大提升了高速滾珠絲杠副的速度特性，使DN值達(dá)22萬，并獲得低噪聲、預(yù)緊轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、低振動(dòng)、低發(fā)熱、低磨耗、低油耗的明顯效果。

筆者認(rèn)為:Korta Group對(duì)精密高速滾珠絲杠副所采取的措施，是值得借鑒的綠色制造技術(shù)。

7 滾動(dòng)功能部件的綠色熱處理

熱處理車間是企業(yè)的能耗大戶。據(jù)統(tǒng)計(jì)，傳統(tǒng)熱處理的能耗費(fèi)用約占總費(fèi)用的60%～80%。新時(shí)期，綠色熱處理技術(shù)正朝著精密（微變形、尺寸穩(wěn)定）、節(jié)能、清潔（把廢水、廢氣、廢渣、粉塵、噪聲降到最?。┮约案吣苄Х较虬l(fā)展。

（1）高效、節(jié)能的CNC中頻感應(yīng)淬火

通過大密度能量快速加熱、快速冷卻，促使金屬中奧氏體組織加快轉(zhuǎn)變，使淬火表面達(dá)到所需硬度和細(xì)小隱晶馬氏體。它比整體鹽爐淬火節(jié)電40% ～50%，比“滲碳”和“碳氮共滲”節(jié)電80%以上，是十余種熱處理方法中能耗比最低、對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響較小的淬火技術(shù)。

在我國滾動(dòng)功能部件產(chǎn)業(yè)中已廣泛采用這種大約有100年歷史的高效節(jié)能感應(yīng)裝備。南京工藝裝備公司最早從德國AEG公司引進(jìn)CNC中頻淬火技術(shù)（包括特殊的淬火液）和成套裝備（圖3）。之后，北京機(jī)床研究所、山東濟(jì)寧絲杠廠（博特精工前身）、漢江機(jī)床公司等相繼研制成功CNC中頻淬火機(jī)并在批量生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。近年博特精工、大連高金也引進(jìn)了國外的CNC中頻淬火技術(shù)和設(shè)備。北京PCA公司、廣東凱特精機(jī)等，為滿足不同產(chǎn)品的要求，擴(kuò)大頻率范圍，來用超音頻感應(yīng)淬火技術(shù)，有助于減少變形，提高感應(yīng)淬火質(zhì)量。

新一代的CNC中頻感應(yīng)淬火裝備采用高效節(jié)能的新型加熱設(shè)備;淬火機(jī)床采用滾珠絲杠傳動(dòng)、CNC控制技術(shù);環(huán)保淬火液的過濾、降溫控制系統(tǒng);以及3D優(yōu)化設(shè)計(jì)的感應(yīng)器等新技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，使?jié)L珠絲杠螺紋滾道的硬度、硬化層深度、軸向變形的自動(dòng)補(bǔ)償?shù)鹊玫綀A滿解決，除獲得所需HRC硬度外，在全長上硬度均勻，使產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量、疲勞強(qiáng)度和可靠性能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（2）激光（Laser）相變硬化

在表面改質(zhì)處理技術(shù)中，激光固態(tài)相變硬化技術(shù)（即激光淬火）正日益受到關(guān)注和推廣應(yīng)用，成為綠色熱處理新的亮點(diǎn)。

與傳統(tǒng)淬火工藝相比較，激光表面相變硬化技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):①加熱速度極快，生產(chǎn)效率很高;②淬火后的熱應(yīng)力及變形小，硬化過程幾乎不產(chǎn)生氧化、脫碳，不影響淬火前零件的尺寸精度;③輸入功率小，能效高;④不需要熱介質(zhì)、淬火液，清潔生產(chǎn)，對(duì)環(huán)境無污染;⑤GCr15軸承鋼激光淬火后不但馬氏體硬度增高，而且可獲得極細(xì)的馬氏體硬化層和很高的錯(cuò)位密度，硬化層深可達(dá)0.5～0.8 mm，表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，可使疲勞壽命提高50%～70%;⑥工藝過程易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制等。

上述諸多優(yōu)點(diǎn)，使激光淬火在機(jī)床導(dǎo)軌、主軸、齒輪、曲軸、凸輪軸、花鏈套、軸承、離合器等許多零件中得到應(yīng)用。至于在滾動(dòng)功能部件中的應(yīng)用，早年華中理工大學(xué)、漢江機(jī)床公司、北京機(jī)床研究所、北京東方通快激光公司也做過初步的嘗試，但它卻很難取代技術(shù)成熟度較高、使用效果好的CNC中頻感應(yīng)淬火技術(shù)在滾動(dòng)功能部件產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用。由于設(shè)備較昂貴，初期投入較大等原因都影響推廣應(yīng)用。目前仍處于認(rèn)知、比較判斷的階段。

筆者認(rèn)為，對(duì)于大導(dǎo)程滾珠螺母（例如:φ32×32，φ40×40），精車內(nèi)滾道之后，再采用激光淬火，可以解決用傳統(tǒng)磨削方法所帶來的齒形干涉這個(gè)難題。對(duì)于形狀復(fù)雜的薄壁或特細(xì)長的滾動(dòng)功能部件，也是一種小變形的相變硬化方案。

（3）頻譜諧波振動(dòng)時(shí)效技術(shù)

時(shí)效處理是消除內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定組織、提高產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性的工藝過程。包括:熱時(shí)效、冰冷處理、自然時(shí)效、振動(dòng)時(shí)效等。

振動(dòng)時(shí)效VSR（Vibratory Stress Relief）是利用外加振動(dòng)能量對(duì)金屬零件產(chǎn)生周期性的作用力，使其內(nèi)部組織產(chǎn)生塑性變形，達(dá)到均化和減小殘余應(yīng)力、提高抗變形能力的機(jī)械時(shí)效方法。通常VSR可將殘余應(yīng)力減小20% ～30% 甚至50% ～60%，使峰值應(yīng)力降低，均化應(yīng)力分布。

上世紀(jì)70年代我國開始從事VSR的研發(fā)并在鑄、焊大件取得成效。約10年前江蘇瑞安特曾與高校合作在滾珠絲杠生產(chǎn)中用VSR代替熱時(shí)效，初見成效。第一代VSR雖具有高效、節(jié)能、降耗的優(yōu)勢(shì)，但長期以來存在以下問題:①應(yīng)用面窄（頻率范圍0～166.7 Hz），大約只有23%的低頻構(gòu)件可以采用;②有效振型太少，對(duì)多維殘余應(yīng)力無法消除，很難達(dá)到熱時(shí)效的效果;③操作不方便，效果不穩(wěn)定;④噪聲很大。

21世紀(jì)初，北京翔博科技公司發(fā)明了“頻譜諧波VSR”專利技術(shù)，克服了傳統(tǒng)VSR的技術(shù)缺陷，是VSR的第二代綠色創(chuàng)新成果，開創(chuàng)了VSR的新紀(jì)元。

頻譜諧波VSR技術(shù)，首先利用傅里葉方法對(duì)工件進(jìn)行頻譜分析，找出幾十種諧波頻率并從中優(yōu)選對(duì)消除殘余應(yīng)力效果最佳的五種不同振型的諧波頻率實(shí)施振動(dòng)時(shí)效處理，達(dá)到多維除應(yīng)力、提高工件尺寸和精度穩(wěn)定性的目的。

頻譜諧波VSR的優(yōu)點(diǎn)在于:①應(yīng)用面很廣，能夠處理在原VSR亞共振中無法處理的高剛性、高固有頻率的工件，在機(jī)械制造業(yè)中的覆蓋面幾乎為100%，這為在滾動(dòng)功能部件產(chǎn)業(yè)中推廣應(yīng)用創(chuàng)造了有利的條件;②在時(shí)效處理過程中的噪聲低，環(huán)境友好宜人化;③消除應(yīng)力的效果達(dá)到和超過熱時(shí)效;④降低能耗可達(dá)95%以上。

頻譜諧波VSR技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)熱時(shí)效的綠色科技創(chuàng)新，已在航空、航天、軍工裝備、船舶、機(jī)床、工程機(jī)械等眾多領(lǐng)域應(yīng)用，并被國家發(fā)改委批準(zhǔn)在機(jī)械制造業(yè)中廣泛推廣。北京翔博科技公司的這項(xiàng)專利技術(shù)還被列入《國家重點(diǎn)節(jié)能技術(shù)推廣目錄》（第二批），并納入《十二五國防科技工業(yè)百項(xiàng)先進(jìn)工業(yè)技術(shù)目錄》。

據(jù)介紹，翔博科技正在設(shè)計(jì)和完善配套裝置，為高剛度、高固有頻率的精密零件（多為中小件）推廣應(yīng)用頻譜諧波VSR做準(zhǔn)備。

8 綠色裝配

滾動(dòng)功能部件中的各種零件，其加工誤差和制造質(zhì)量都在裝配過程中暴露無遺，因此裝配是確保產(chǎn)品質(zhì)量和總成性能十分關(guān)鍵的工序。而綠色裝配是通過文明、精益生產(chǎn)、清潔裝配、節(jié)能、降耗最終達(dá)到成品性能和可靠性的要求。綠色裝配中需要重視的幾個(gè)要點(diǎn):

（1）要有一個(gè)文明、清潔的裝配環(huán)境，裝配間內(nèi)空氣粉塵濃度和掉發(fā)物的濃度應(yīng)嚴(yán)格控制。

（2）為提高滾動(dòng)體裝填效率減少油脂的消耗，推廣采用干式裝配，宜采用專門的工具填充滾動(dòng)體（鋼球），而不用油脂把滾動(dòng)體粘在滾珠螺母和滑塊內(nèi)，最后再清洗掉。

（3）為保證產(chǎn)品的初始接觸剛度，“加載跑合”要充分，不能“走過場”應(yīng)付了事。

（4）為保證預(yù)緊狀態(tài)下的流暢性，在裝配返向器時(shí)，對(duì)螺母滾道的接口應(yīng)少打磨和不打磨（只去毛刺）。必須清醒地認(rèn)識(shí)到:過量的打磨接口會(huì)導(dǎo)致滾動(dòng)體進(jìn)出返向器時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生錯(cuò)位，出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象;而提高返向孔與滾道的對(duì)中精度（≤0.02 mm）才是根本的解決辦法。

（5）每個(gè)裝配工位應(yīng)嚴(yán)格按不同規(guī)格存取鋼球、返向器、滾柱、密封件、標(biāo)準(zhǔn)件等，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求的數(shù)量填裝滾動(dòng)體，絕對(duì)不允許在滾動(dòng)鏈中混入“大鋼球”;對(duì)于間隔滾珠鏈嚴(yán)格按“一大一小”排列，不能錯(cuò)亂。

（6）推薦采用超聲波清洗，需要循環(huán)使用的跑合沖洗油，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格過濾后再回收使用，避免不潔清洗油中的顆粒物在“跑合”中劃傷滾到表面。

（7）對(duì)于高精度、高速度一類的高檔產(chǎn)品要補(bǔ)充進(jìn)行“殘磁量”和“清潔度”的檢測（參照軸承行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)）。

總之，21世紀(jì)是節(jié)能環(huán)保時(shí)代，綠色制造，智能制造將引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)業(yè)實(shí)施綠色技術(shù)改造，在促進(jìn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)中發(fā)揮主要作用。綠色智造將提升滾動(dòng)功能部件產(chǎn)業(yè)規(guī)?；瘜I(yè)生產(chǎn)的制造工藝水平，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，還為研制高端產(chǎn)品找到最佳工藝途徑;而新的工藝技術(shù)在提升企業(yè)核心競爭力的同時(shí)還會(huì)衍生出新的經(jīng)濟(jì)增長方式。在低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代綠色智造將推動(dòng)我國滾動(dòng)功能部件產(chǎn)業(yè)健康、持續(xù)發(fā)展，為做精做強(qiáng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

［1］艾興，劉戰(zhàn)強(qiáng)，黃傳真，等．高速切削綜合技術(shù)［J］．航空制造技術(shù)，2002（3）．

［2］何寧．高速切削技術(shù)［M］．上海:上?？萍汲霭嫔?，2012．

［3］文東輝，劉獻(xiàn)禮．用PCBN刀精密切削GCr15淬硬軸承鋼［J］．工具技術(shù)，2002，36（3）．

［4］黃祖堯．CNC螺紋旋風(fēng)硬銑削—高效綠色制造技術(shù)［J］．機(jī)械工人，2004（9）．

［5］高乃坤，許舜．硬體旋銑技術(shù)在滾珠絲杠制造中的應(yīng)用［J］．機(jī)械工人，2006（5）．

［6］黃祖堯．滾珠絲杠螺紋制造技術(shù)向高效、低耗、綠色方向發(fā)展［J］．金屬加工，2010（20/21）．

［7］蔡蔚．冷軋滾珠絲杠試驗(yàn)研究［C］．中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)三屆鍛壓年會(huì)論文集，1983（5）．

［8］Heinz－Robert Schneider．冷軋型滾珠絲杠［J］．PT Design，1999．

［9］何新波，曲選輝，黃祖堯，等．金屬粉末注射成形技術(shù)及其在數(shù)控機(jī)床功能部件中的應(yīng)用［J］．制造技術(shù)與機(jī)床，2009（8）．

［10］楊勝強(qiáng)，李文輝，陳紅玲，等．表面光整加工理論與新技術(shù)［M］．北京:國防工業(yè)出版社，2011．

［11］胡曉東．振動(dòng)時(shí)效技術(shù)的發(fā)展［J］．制造技術(shù)與機(jī)床，2009（4）．

［12］王偉順，姬國棟，全博文，等．頻譜諧波時(shí)效技術(shù)在機(jī)床零件加工中消除應(yīng)力的應(yīng)用研究［J］．制造技術(shù)與機(jī)床，2011（7）．

［13］林信智．高效節(jié)能的感應(yīng)熱處理工藝［J］．金屬加工:熱加工，2012（S2）．