目前我国微型轴承NTN轴承磨超生产线一般由3MZ131A/1自动轴承内圈沟磨床,3MZ201A/1自动轴承内圆磨床（图1）,3MZ143A/1自动轴承外圈沟磨床,3MZ311自动轴承内圈沟超精机和3MZ323自动轴承外圈沟超精机五台主机组成。我国宁波地区是生产微型轴承比较密集的地区，这些轴承厂采用的轴承磨床大都是无锡几家机床厂生产的老一代步进电机或液压系统控制的产品，而超精机则以小四头结构为主，整个微型轴承生产行业的设备正处于更新换代阶段。由于国内同规格的伺服系统控制的轴承磨床的性价比尚未普遍获得大多数用户的认可，所以开发适销对路，具有良好的性价比的微型轴承生产设备一定会有着非常广阔的市场。

随着我国家电生产企业和一些高科技生产企业对轴承品质要求的提高，微型轴承NTN轴承厂的低噪音、静音轴承的生产批量与日俱增。现在大部分微型轴承厂的轴承磨床加工精度难以令人如意。由于局限于原有的加工工艺水平和原有机床设计上的先天缺陷，所以仅从工装和磨头等基础部件的改进几乎无法消除诸如加工面尺寸散差大，加工件形状精度超差等诸多BUG。由于原来的步进电机控制和液压控制机床的进给补偿传动链过于复杂，液压控制系统执行元件的稳定性差，加上机床关键零部件主要工作面的设计标准偏低，所以要想在原有设备批量加工P5级以上精度等级的轴承套圈，轴承加工车间的工艺实践非常困难。

以内圆微型轴承磨床为例，3MZ201A/1自动轴承内圆磨床加工606套圈的内径，它的为Δdmp为7μm，Vdmp为3μm，磨削表面粗糙度Ra标准是0.63。而日本精工电子有限公司的SIG02LMB加工693ZZ内圈的内径，它的为Δdmp为3μm，Vdmp为0.9μm，磨削面Ra标准是0.12（图2）。上海东培TPI和洛阳研究所ZYS的相同尺寸段的P4级轴承的出厂标准，Δdmp为4μm，Vdmp为2μm。该标准均没有超过Z3、V3组低噪音深沟球轴承套圈磨加工工序间技术条件。*1

我认为，可以批量生产P5级轴承套圈的磨床，如果CP值要求达到1.33，该磨床的设计内控指标一定要达到加工P4级轴承套圈的对应技术条件。现有步进电机和液压控制的微型轴承磨床很难达到这一指标。伺服系统控制的轴承磨床最突出的先进性就是它能够可靠的提高轴承套圈磨削表面的尺寸变动值精度。轴承套圈工作表面批量尺寸分散精度的提高不仅给高精度轴承装配自动线打下了坚实的技术基础，而且会对降低成套轴承的噪声起到至关重要的作用。不仅轴承套圈内圆表面的尺寸精度需要严格控制，而且对低噪声轴承套圈的沟道直径尺寸分散度也同样需要关注。沟道直径尺寸严重分散，意味着结构尺寸的变更，可以改变轴承内部的运动特性，进而导致噪声分散范围的增大。*2

高精度微型轴承磨床的研发主要有三种思路，第一种是学习国外先进的机床结构全新开展设计工作；第二种是部分借用国内现有机床合理的结构，局部改进设计；第三种是仅改进机床的进给补偿系统，将液压控制和步进电机控制更新为伺服系统控制。

第三种是最快捷的适合于单机的改进思路，改进成本较低。此种模式特别适用于旧机床的数控改造，也适用于生产规模较小的机床厂，特别适用于曾经批量生产过微型轴承磨床的企业。以内表面轴承磨床为例，需要做的工作主要是重新设计床头和进给机构，将磨架进给改为工件架进给，对应的液压系统也要做相应的改进，这种改进模式可以明显提高原机床的批量工件的尺寸精度，但对机床其它技术指标没有太大的提高。

第二种改进思路适合于微型轴承磨超自动线的单机设计，主要是在原微型轴承NTN轴承磨床的基础上根据低噪音轴承套圈加工精度的要求提高和严格控制机床关键零部件的加工精度。机床的进给架和磨架要全新设计，建议采用伺服电机直连滚珠丝杠结构，将十字交叉V型导轨改为直线导轨，将导轨和丝杠的精度控制在2级（国外对应为3级）以内，采用P4级高精度的滚珠丝杠专用轴承，建议将原有电主轴盲孔结构改为贯通形式。暂时可以借用的部分主要有：床身、夹具、机械手和测量系统；局部需要改进设计的部分有：液压系统、电气系统、冷却系统和外罩等。为了提高机床的可靠性和加工件精度的稳定性，设计BOM对外购件的采购品牌和技术条件要严格标定，即使外购件的精选要根据客户的配置要求和订单做适当调整，但原则上不能够超过设计标准的底线，这需要机床制造厂和轴承厂反复的沟通。

对于内圈沟磨床的改进，建议将原两套进给补偿部分改为单伺服电机控制系统和一根滚珠丝杠，由于原3MZ131A/1自动轴承内圈沟磨床的修整架和工件架的中轴不在同一条线上，所以内圈沟磨床床身也应同步重新设计。

新一代微型轴承NTN轴承磨床的设计初期采用第二种思路风险最小，见效较快而且比较容易被轴承厂的技术人员和操作工熟悉掌握。在取得一段时间的轴承厂磨削加工实践之后，研发的方向就要转向第一种思路。可以将业已成熟的小型轴承磨超自动线的技术应用到微型轴承磨超自动线当中。比如大功率高速电主轴的应用，国内无锡开源机床集团磨头制造厂和洛阳轴承研究所已经推出了120000R.P.M、功率可以达到0.97Kw的电主轴，而日本精工电子有限公司的M15-3P电主轴转速为150000R.P.M，视在输入功率可以达到1.2Kw。未来全新设计的微型轴承磨床的磨架将采用贯通式结构，贯通式微型轴承磨削使用的电主轴的转速和功率可以达到更好的水平。在微型轴承磨床实现高速磨削，是微型轴承磨削的一个里程碑，它将使得微型轴承磨床应用CBN砂轮和金刚石滚轮技术成为现实。希望我国电主轴制造厂能够在尽量短的时间内，消化和吸收国外电主轴制造的先进的研究成果，在150000R.P.M以上转速的磨头制造工艺方面不断有新的突破。

生产低噪声微型轴承，需要轴承套圈磨床的进给频率和工作电机转速具有更宽的调速范围和更精密的调速精度，先进的轴承磨床磨削系统能够根据机床反馈的磨削数据适应控制使之优化和修正，使加工件表面测试分析的频谱和磨削纹理更加合理，从而为降低整套轴承的噪声和异音打下良好的基础。

制造适合我国轴承加工需要，具有良好的性价比，同时又能够达到世界先进水平的微型轴承磨超自动线，是提高我国微型轴承NTN轴承品质的一个关键步骤。日本精工电子的SIG02α系列微型轴承用全系列前内圆磨床的加工节拍为5.5sec（毛坯公差Φ0.09），在这个节拍条件下，该机床能够连续稳定地加工P5级以上的微型轴承套圈，这是我们当前研发新一代微型轴承NTN轴承套圈磨床的目标。

本文来源：广州依纳轴承网