轴承制造工艺对轴承精度和寿命的影响分析

轴承制造工艺对轴承精度和寿命的影响分析

王茂林 秦守斌 张坤坤、汪明

安徽远大轴承科技有限公司

摘要：轴承作为机械装备中的关键基础零部件，广泛应用于各类工业领域，其精度和寿命直接关系到机械设备的性能与可靠性。随着现代工业的不断发展，对轴承的要求日益提高。在轴承的整个生产过程中，制造工艺起着决定性的作用。不同的制造工艺环节涉及到众多的参数和操作方法，这些都会对轴承最终的精度和寿命产生影响。深入研究轴承制造工艺对精度和寿命的影响，有助于优化制造过程，提高轴承质量，从而满足现代工业对高性能轴承的需求，并且在提升我国轴承产业竞争力方面具有重要意义。

关键词：轴承制造工艺；轴承精度；寿命；影响分析

引言

在机械工程领域，轴承是不可或缺的组成部分，无论是航空航天、汽车制造还是精密仪器等行业，都依赖于高精度和长寿命的轴承。轴承制造工艺是一个复杂的系统工程，从原材料的选择到各个加工工序，再到最后的装配和检测，每一步都紧密关联着轴承的精度和寿命。目前，尽管轴承制造技术已经取得了显著的进步，但在实际生产中，仍然面临着如何进一步提高轴承精度和延长寿命的挑战。因此，详细剖析轴承制造工艺对轴承精度和寿命的影响，是推动轴承制造行业发展、解决实际生产问题的关键所在。

1.主要制造工艺类型

1.1锻造工艺

锻造工艺是轴承制造的起始环节。它通过对原材料施加压力使其发生塑性变形，以获得所需形状的毛坯。锻造过程中，严格控制加热温度、变形量和变形速度等参数至关重要。合适的锻造工艺能细化晶粒结构，提高材料的致密性，从而为后续加工奠定良好基础。同时，锻造可改善材料的流线分布，使金属纤维方向与零件受力方向趋于一致，增强轴承的承载能力，并且有助于提高材料的综合力学性能，对保证轴承在后续加工及使用过程中的稳定性具有重要意义。

1.2车削工艺

车削工艺在轴承制造中是对锻造后的毛坯进行进一步加工的重要工序。车削主要是通过车床刀具去除多余材料，将毛坯加工成接近最终形状。车削时，切削参数如切削速度、进给量和切削深度的精确控制直接影响加工精度。合理的车削工艺能够确保轴承各部分的尺寸接近设计要求，减少尺寸偏差。同时，车削过程中的切削力、切削热等因素需要妥善处理，否则可能导致工件变形，影响轴承的圆度等精度指标，并且会影响后续工序的加工余量均匀性，进而影响整个轴承的制造精度。

1.3磨削工艺

磨削工艺是轴承制造中实现高精度加工的关键工序。它利用砂轮对轴承表面进行精细加工。磨削能够去除车削后留下的微小余量，达到很高的尺寸精度和表面粗糙度要求。在磨削过程中，砂轮的粒度、硬度、磨削速度以及磨削液的使用等因素对加工效果有显著影响。精确控制这些参数可以确保轴承表面的平整度、圆柱度等形状精度。此外，磨削工艺还能修正前序加工产生的误差，进一步提高轴承的整体精度，为轴承在高速、高精度运行条件下提供良好的表面质量基础。

2.制造工艺对轴承精度的影响

2.1尺寸精度方面的影响

制造工艺直接关系到轴承的尺寸精度。锻造工艺若控制不当，如锻造比不合理，可能导致毛坯尺寸偏差较大，后续车削和磨削的加工余量不均匀，增加尺寸超差风险。车削工艺中，切削参数的偏差会造成轴承各部分尺寸与设计值不符。例如，切削深度过大可能使外径尺寸过小。磨削工艺中，砂轮磨损过快或者磨削参数不合适，会使轴承的内径、外径等关键尺寸精度无法达到要求。各制造工艺环节的累积误差如果得不到有效控制，将严重影响轴承的尺寸精度，从而影响其与其他部件的配合精度，降低轴承的使用性能。

2.2形状精度方面的影响

在形状精度方面，制造工艺的影响显著。锻造工艺中，若锻造模具设计不合理或者锻造操作不当，可能导致毛坯形状不规则，影响后续加工的形状精度。车削工艺时，由于切削力的作用，如果工件装夹不当或者切削参数选择不佳，容易使轴承产生圆度、圆柱度误差。例如，车削细长轴类轴承部件时，容易出现弯曲变形。磨削工艺虽然能够修正部分形状误差，但如果磨削工艺系统不稳定，如砂轮不平衡或者磨削力不均匀，会在轴承表面产生波纹度等形状误差，影响轴承的形状精度，进而影响其在设备中的旋转精度和稳定性。

2.3位置精度方面的影响

制造工艺对轴承位置精度也有重要影响。锻造工艺中，原材料的不均匀性或者锻造过程中的不均匀变形可能导致内部组织不均匀，影响后续加工时各部分的相对位置精度。车削工艺中，对于多结构的轴承部件，如内圈、外圈和滚子等的加工，如果在不同工序之间的定位不准确，会造成各部件之间的同轴度、垂直度等位置精度出现偏差。磨削工艺中，同样存在定位精度问题，若不能精确保证各加工表面之间的位置关系，会影响轴承装配后的整体位置精度，导致在使用过程中出现偏载现象，降低轴承的使用寿命和可靠性。

3.制造工艺对轴承寿命的影响

3.1材料性能改变的影响

制造工艺会改变轴承材料的性能，从而影响其寿命。锻造工艺中的加热和变形过程会改变材料的组织结构，若工艺不当，可能导致材料内部出现缺陷，如裂纹、疏松等，降低材料的强度和韧性。车削工艺中的切削热会使材料局部产生热影响区，改变材料的硬度和金相组织，如果没有进行适当的冷却处理，会降低材料的耐磨性和抗疲劳性能。磨削工艺中的磨削热同样会影响材料性能，过高的磨削温度可能引起材料表面的回火现象，使表面硬度降低，进而影响轴承在承受载荷时的耐磨能力和抗疲劳能力，缩短轴承的使用寿命。

3.2表面质量影响的影响

制造工艺对轴承表面质量的影响与轴承寿命密切相关。车削工艺中，若切削参数不合理，会在轴承表面留下较粗糙的刀痕，这些刀痕会成为应力集中点，在轴承工作时容易引发裂纹的产生和扩展。磨削工艺中，若磨削表面质量不佳，如表面粗糙度不符合要求或者存在磨削烧伤现象，会降低轴承表面的耐磨性。较差的表面质量会使轴承在运转过程中，表面磨损加剧，摩擦力增大，产生更多的热量，加速轴承的疲劳磨损，从而大大缩短轴承的使用寿命。

3.3内部结构完整性的影响

制造工艺影响轴承内部结构的完整性，进而影响其寿命。锻造工艺如果不能保证内部结构的致密性和均匀性，在轴承承受载荷时容易出现内部缺陷的扩展。车削和磨削工艺如果在加工过程中对轴承内部结构造成损伤，如产生微观裂纹或者改变内部应力分布，会降低轴承的结构强度。在轴承长期运行过程中，内部结构的不完整性会使轴承无法有效承受载荷，容易出现变形、断裂等失效形式，严重影响轴承的使用寿命。

结束语

综上所述，轴承制造工艺对轴承精度和寿命有着不可忽视的影响。从原材料加工到成品装配的各个环节，工艺参数的合理选择、加工精度的严格控制以及先进制造技术的应用都直接关系到轴承的质量。在当今竞争激烈的工业环境下，深入理解并优化这些制造工艺是提高轴承精度和寿命的关键。这不仅有助于提升轴承产品在国内外市场的竞争力，也将推动整个机械工业朝着更高性能、更可靠的方向发展，为各相关行业的发展提供坚实的基础保障。

参考文献

[1]林江海,李永胜,王朝峰,等.轴承制造工艺优化及智能制造方案设计[J].现代制造技术与装备,2023,59(02):1-3+17.

[2]王丰,邱冬生,颜家森,等.高端轴承制造组织性能的近净冷轧环工艺调控[J].中国冶金,2020,30(09):129-135.

[3]李洁,杨兴旺.基于轴承制造过程的工序质量控制研究[J].时代农机,2020,45(04):74.

[4]余庆炳.基于轴承制造过程工序质量控制措施分析[J].科技创新与应用,2020,(09):115.

[5]秦园园.滚动轴承制造过程中的乏信息工艺验证[D].河南科技大学,2020.