淺析深溝球軸承專用磨床的發(fā)展方向

洪學江

摘 要：我國軸承行業(yè)經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，不斷縮小與國際品牌的差距，其中很重要的一個環(huán)節(jié)就是我國軸承生產(chǎn)專用設(shè)備的不斷改進及創(chuàng)新，設(shè)備自動化程度、制造精度、穩(wěn)定性、可靠性等方面都有了長足的進步。隨著如今全球經(jīng)濟化和一體化的演進，我國軸承設(shè)備行業(yè)遇到技術(shù)突破的瓶頸和極大的挑戰(zhàn)。本文重點就我國軸承設(shè)備發(fā)展方向與我國軸承設(shè)備制造技術(shù)公關(guān)方向進行研究分析，以供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：磨床;軸承專機;智能化;可靠性;穩(wěn)定性

中圖分類號：TG581.2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）10-0070-02

1 我國軸承專用磨床的發(fā)展歷程

我國軸承行業(yè)經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，不斷縮小與國際品牌的差距，其中很重要的一個環(huán)節(jié)就是我國軸承生產(chǎn)專用設(shè)備的不斷改進及創(chuàng)新，設(shè)備自動化程度、制造精度、穩(wěn)定性、可靠性等方面都有了長足的進步，在上世紀70年代開始，國內(nèi)逐步開發(fā)自動化軸承專機，其中最為行業(yè)熟知的有無錫機床廠，洛陽精密機床廠、新鄉(xiāng)機床廠、石家莊機床廠等，這些國企就在上世紀生產(chǎn)的部分磨床，如無錫機床廠上世紀70年代生產(chǎn)的無心磨床MZ11100以及3MZ131設(shè)備，目前還有很多當時制造的設(shè)備在服務(wù)生產(chǎn)，足以說明我國當時在國家政策的指導下，引進先進生產(chǎn)技術(shù)，為我國的工業(yè)進程奠定了良好的基礎(chǔ)。

上世紀90年以前，我國生產(chǎn)的軸承專用磨床控制上基本上以液壓和繼電器為主，進給普遍采用齒輪或者杠桿方式進行傳動，存在故障率高，進給精度不精確、傳動不穩(wěn)定性等現(xiàn)象;90年代初期以來，國內(nèi)設(shè)備廠家結(jié)合國際上一些設(shè)備廠家的先進技術(shù)，逐漸采用先進的數(shù)字控制系統(tǒng)，大功率、高轉(zhuǎn)速電主軸也相繼研發(fā)成功，高轉(zhuǎn)速主軸突破每分鐘20萬轉(zhuǎn)以上，極大地改善了我國現(xiàn)有軸承專機的現(xiàn)狀，21世紀以來，國內(nèi)眾多軸承設(shè)備制造廠不斷創(chuàng)新、改進，軸承專機在自動化程度以及精度方面都有了長足的進步，另外在汽車軸承專用磨床、高精度滾子磨床等方面都做出了突破，也極大地提高了我國軸承行業(yè)的綜合競爭力。發(fā)展至今，我國現(xiàn)通用軸承磨床發(fā)展已經(jīng)遇到瓶頸，無論在精度、效率、智能化等方面都面臨著提升困難的局面。

2 我國軸承磨床的現(xiàn)有技術(shù)分析

我國目前軸承專用設(shè)備，普遍存在價格低廉、壽命短、精度儲備不足、加工精密度不足等諸多問題，結(jié)合我國現(xiàn)代化建設(shè)和工業(yè)自動化建設(shè)進程，究其根本原因是市場需求關(guān)系的主導問題，我國是軸承生產(chǎn)大國，年產(chǎn)軸承數(shù)量居全球第一，年生產(chǎn)2000億人民幣，但其中高端制造占比極低，在國內(nèi)企業(yè)面臨成本因素的情況下，投資生產(chǎn)設(shè)備時成本是其重要的衡量指標，2015年國務(wù)院提出《我國制造2025》，總體部署和規(guī)劃我國制造強國的戰(zhàn)略思想和工作路線，近幾年來，我國的軸承及軸承設(shè)備制造也在總綱領(lǐng)的指導下，不斷加大研發(fā)，積極創(chuàng)新升級，近幾年來，軸承設(shè)備的自動化程度，精密度，加工效率等方面都取得不俗的成績。其中日升設(shè)備、日發(fā)精機等一批軸承專業(yè)設(shè)備制造廠家設(shè)備已經(jīng)遠銷國際市場，也說明我國的軸承專機已經(jīng)有了不錯的發(fā)展。

3 未來軸承專機的發(fā)展方向

3.1 軸承設(shè)備內(nèi)質(zhì)方面

我國軸承設(shè)備的發(fā)展已經(jīng)遇到技術(shù)突破的瓶頸，近幾年的軸承設(shè)備展覽發(fā)現(xiàn)，設(shè)備制造企業(yè)鮮有新的突破，眾多廠家把設(shè)備外觀設(shè)計的更加新穎，把連線生產(chǎn)自動化程度提高等方面，在內(nèi)質(zhì)方面沒有做出突圍，分析有以下幾個原因：

（1）我國在專利方面的法律約束不足，我國40年的改革開放，有著超強的模仿能力，軸承磨床制造方面，很難有不可察覺，不可拆卸、不可恢復(fù)的特點，主要原因是在設(shè)備設(shè)計過程中要考慮設(shè)備使用及后期維護的便捷性，所以很難在技術(shù)保密方面做出嚴密防范，同時也考慮到設(shè)備后期售后服務(wù)的成本問題，要解決這些問題，設(shè)備制造商必須綜合考慮這些問題，所以進展很慢。（2）我國的軸承市場以中低端為主，產(chǎn)品附加值不高，在低利潤的主導下，固定資產(chǎn)的投入需要精細計算投資金額，限制了設(shè)備的基本價格。這是一個我國制造長期需要重視及解決的課題，在軸承領(lǐng)域，國內(nèi)一些優(yōu)秀軸承生產(chǎn)廠家，不斷攻克高端軸承領(lǐng)域，但從研發(fā)到品質(zhì)保障到市場認同都是一個艱難漫長的過程，在這期間，很少有軸承廠家畫重金投入設(shè)備，因為這是一個摸索探索過程，風險防范是企業(yè)經(jīng)營的重要環(huán)節(jié)。（3）提升設(shè)備性能是一個系統(tǒng)問題，使用維護好高端設(shè)備，與之同步的領(lǐng)域涉及很廣，比如加工零件毛坯是否能滿足加工要求、砂輪的選用、設(shè)備的綜合管理能力等等都制約著軸承生產(chǎn)廠家能否夠支撐高端設(shè)備的投入與使用。

3.2 軸承專用設(shè)備近期主攻方向

社會的發(fā)展與進步，驅(qū)使著設(shè)備制造不斷改善，不斷提升，諸多問題都會逐步得到改善與進步，結(jié)合目前國內(nèi)設(shè)備行業(yè)的情況，軸承設(shè)備行業(yè)必須前行，必須跟上時代的步伐，必須為我國制造提供一流的設(shè)備主機，才能生產(chǎn)國際品質(zhì)的軸承應(yīng)用于市場，服務(wù)于社會，軸承專用設(shè)備在以下幾個方面是近期主攻方向：

（1）機床精度儲備方面要下功夫，設(shè)備自身的主體精度有待提升，國際上工作臺的精密程度超乎想象，而且在使用多年后檢測與新設(shè)備基本一致，而我國生產(chǎn)的設(shè)備在出廠精度方面就不能與之相比，在長期使用后就很難保證其基本精度，我國的設(shè)備制造重點是把精力和成本花在核心部件上面，從而提高出廠精度，但是，鑄造件及易損件材料的選擇，潤滑系統(tǒng)的設(shè)計;防護等級的提升等方面設(shè)計就沒有重點考慮，從而不能長期有效保障設(shè)備精度。

（2）高速磨削是發(fā)展必然趨勢，我國目前采用的基本上是大功率磨削，雖然大功率磨削能暫時性的解決磨削效率問題，但在磨削表面質(zhì)量、磨削精度、加工應(yīng)力等方面不如高速磨削，但就提高磨削效率、抑制設(shè)備振動來說，大功率磨削更容易實現(xiàn)，所以目前我國設(shè)備基本上采用大功率磨削為主，但如何實現(xiàn)高速磨削，是屬于高端制造的范疇，高速磨削的優(yōu)點在于，高效率、低磨削熱、低粗糙度、低切削力、低功耗，磨削效率高等特點，但要實現(xiàn)高速磨削，首先要解決設(shè)備剛性、高速共振問題，設(shè)備制造設(shè)計時要就全面考慮震源產(chǎn)生點，高速主軸溫、剛性及共振問題，主軸高速旋轉(zhuǎn)必須具備的旋轉(zhuǎn)精，以及CBN砂輪自身配方的改進、砂輪修整方式的改進問題都是設(shè)備廠與軸承生產(chǎn)廠家共同需要面對的問題，特別是高速主軸的使用，目前我國在高速主軸方面的不足也是制約高速磨削的瓶頸之一，國際上高速磨削砂輪線速度已經(jīng)高達150m/s，而我們國家在高速磨削領(lǐng)域達到60m/s都還僅限于大砂輪內(nèi)圈滾道磨削，內(nèi)孔及外圈滾道磨削幾乎達不到60m/s以上，主要原因就是高速主軸的限制以及震源及共振點的問題沒有解決，這是未來設(shè)備的重要研究方向。

（3）設(shè)備運行中可靠性和穩(wěn)定性是考量設(shè)備的關(guān)鍵指標，如何提升設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，配件質(zhì)量保證是前提，制造精度是必要條件，但是，最容易忽略的是防護與潤滑，要在設(shè)計初始階段就把防護與潤滑作為一個重要必要因素全面設(shè)計，另外，我國設(shè)備制造廠商往往都是重視核心零件的加工與制造，比如床身、工作臺、主軸等部件，但是在一些易損件方面就不夠重視，如上下料部套，很容易造成磨損后的上料不到位引起撞車，給設(shè)備造成不可挽回的精度損失。設(shè)備要提高可靠度，必須要重視上述環(huán)節(jié)，再結(jié)合控制系統(tǒng)，防止撞車等重大事故發(fā)生，才能長期保障精度，提高設(shè)備可靠性和穩(wěn)定性。

（4）先進運動控制系統(tǒng)的運用，我國設(shè)備發(fā)展進程，從手動到液壓再到現(xiàn)在伺服運動控制，其中絲桿和伺服運動控制器的功不可沒，極大地提高設(shè)備的控制能力，但絲桿每天少則三五千次，多則幾萬次的運動，絲桿間隙的產(chǎn)生是不可避免的，諸多廠家都在尋求方法，降低絲桿的磨損周期，但是由于我國采用的是大功率磨削方式，絲桿采用的是負游隙的裝配方式，在前期能滿足設(shè)備磨削需求，一旦絲桿出現(xiàn)游隙，磨削效率、加工精度、尺寸穩(wěn)定性問題就隨之而來，所以，直線伺服運動控制是軸承磨床發(fā)展趨勢，取消絲桿及絲桿鏈接裝置，能避免上述問題的發(fā)生。但是，直線伺服的運用，又與大功率磨削產(chǎn)生相對矛盾，直線伺服的推力值無法與絲桿的扭矩相媲美，另外直線伺服的防護等級還不能完全滿足軸承磨床的酸堿水霧環(huán)境中長期工作，所以如何運用好直線伺服是一個重要課題。

（5）軸承磨床的智能化提升，互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展，隨著5G時代的到來，軸承制造及軸承設(shè)備也迎來互聯(lián)網(wǎng)時代，如何隨時控制和監(jiān)測設(shè)備;設(shè)備運行中的動態(tài)管理，比如：電流大小、主軸溫度、在線測量、數(shù)值化調(diào)機、設(shè)備記憶、運行狀態(tài)、故障代碼功能等等，我國的無人化車間路還很長，但是由于我國人口紅利的消失，迫使我們必須加快無人化車間的進展，所以綜合提高設(shè)備的自動化、智能化、可視化、動態(tài)管理是設(shè)備未來發(fā)展的必然趨勢。

4 結(jié)語

我國制造到我國智造，工業(yè)大國到工業(yè)強國是我們這一代人的光榮使命，是時代的寵兒，我們軸承磨床同樣要從低端走向高端，從制造走向智造，在《我國制造2025》的歷程中寫上濃厚一筆，用科技、創(chuàng)新、堅持、夢想迎接明天。