Page 100 - 《应用声学》2022年第3期

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云景涛等 [12] 分别采用精密砂带对 6206向心球轴承
0 引言 和7206圆锥滚子轴承的内滚道进行研抛，使得试件
表面粗糙度由 0.32 µm 降至 0.063 µm。马玲 [13] 提
随着 5G 技术的不断发展和成熟，国产 5G 基站
出一种电化学砂带磨削工艺，解决了滚动轴承沟道
在全球市场上获得了较高的认可度。相比传统的
凸度修形量难以控制的难题。庞桂兵等 [14] 采用电
4G基站，5G基站的功耗和发热量上升了2.5 ∼ 4 倍，
化学砂带加工工艺对回转沟槽件进行实验研究发
这就给散热系统中关键部件 (即微型深沟球轴承)
现工件光洁度提高了 44%，圆度提高了 28%。陶彬
的精度和寿命提出了更严格的要求 [1] 。
等 [15] 基于支持向量机建立了滚动轴承滚道电化学
目前，我国对超精密微型轴承的需求呈现快速
砂带超精加工表面质量预测模型，工件表面粗糙度
增长的趋势，但是国产微型轴承在加工精度、生产效
与平均电流密度的误差为3.33%和2.52%。
率和疲劳寿命方面与发达国家还存在较大差距 [2] 。
在超声振动辅助超精加工方面：王诚德 [16] 研
超精密微型轴承被德国 FAG、瑞典 SKF、日本 NSK
究发现轴向超声振动与径向超声振动不仅可以降
与 Minebea 长期垄断，严重制约了我国电信工业的
低切削过程的阻抗，提高油石的刚性，而且可以通
自主发展。
过超声振动的空化效应提高油石的自锐性。李文
传统深沟球轴承的超精研磨一般安排在精磨
博等 [17] 利用超声振动对油石的空化效应实现了氮
工序之后，其主要借助于摆动头上细粒度油石条对
化硅陶瓷滚子的超精加工，加工工件表面粗糙度
其内外圈滚道进行精整，由于油石粒度较小，易发
由 0.3 µm 降至 0.08 µm。王先逵等 [18] 将超声振动
生堵塞和工件烧伤等危害 [3] 。对于微型深沟球轴承
附加在聚脂薄膜砂带上对工件进行研抛，试件表
而言，其外圈沟道尺寸一般在 1 ∼ 15 mm，油石条尺
面粗糙降低至 0.055 µm，加工效率提高一倍。朱德
寸更小、刚度更弱，加工过程中更易发生油石堵塞
荣等 [19] 采用等效声学参数修正法和质量互易法建
和折断等问题。为此，国内外学者提出了浮动磨料
立了弧齿锥齿轮超声研磨系统，使啮合噪声降低了
研抛 [4] 、强化研磨 [5−6] 、在线电解修整 (Electrolytic
1.8 ∼ 1.9 dB。
in-process dressing, ELID) 磨削 [7−10] 、砂带 [11−12]
综上所述，浮动磨料研抛与磁力研磨的加工效
与电化学砂带磨削 [13−15] 以及超声超精 [16−19] 等
率比较低下；强化研磨加工精度无法达到精超加工
加工工艺。
要求；ELID 磨削会对轴承已加工完成的双端面产
王万猛 [4] 提出一种浮动磨料研抛工艺取代了
生腐蚀作用；受尺寸限制，砂带、电化学砂带磨削无
传统油石超精工艺，其主要是将涂抹了金刚石研磨
法适应微型轴承内滚道的超精研磨；相对而言，超声
膏的绒布包裹于尼龙棒上对 7005 型轴承的内外圈
辅助超精磨削是在原有超精研油石摆动上附加超
沟道进行超精研磨，使滚道表面的粗糙度、波纹度、
声频振动，提高油石的自锐性和磨削系统的刚性，进
沟形误差以及圆度均得到极大改善。萧金瑞等 [5] 与
而达到改善工件粗糙度、波纹度和形状精度的目的。
刘晓初等 [6] 基于强化研磨技术，研究分析了喷射压
鉴于前述理论分析，本文针对微型深沟球轴承
力、喷射时间、喷射距离以及钢珠配比对轴承的内
的结构特征，提出一种超声辅助超精研系统，基于运
滚道硬度和粗糙度的影响规律，并轴承硬度提高了
动合成原理获得了磨粒的运动特性。然后基于一维
HRC1.16 ∼ HRC2.86，表面粗糙度降至0.28 µm。
振动理论和等效电路法建立振动系统的频率方程，
在 ELID 磨削方面：Zhang 等 [7] 提出一种基于
研制出一种带有指数过渡复合换能器。最后，通过
工件阴极的 ELID 氧化膜状态主动控制磨削工艺，
有限元分析与实验测试对整个超声辅助超精加工
并对 6206 轴承外圈进行处理获得了 0.027 µm 的粗
装置的振动特性进行了分析测试，证实设计方案的
糙度 (Ra) 和 0.0734 µm 的波纹度 (Wa)。Yang 等 [8]
合理性。
利用电流信号与氧化膜的厚度、表面形貌、组成成分
及强度的关系建立了 ELID 模糊控制电源。Biswas 1 超声振动辅助超精研运动特性分析
等 [9] 研究发现砂轮充分修整时，砂轮磨损量与
ELID 磨削的电参数 (电压、电流以及占空比) 呈线 1.1 超声振动系统的组成
性相关的关系。 由文献 [3] 可知，超精密级微型轴承沟道超精
在砂带、电化学砂带磨削方面：冯之敬等 [11] 、 的方式主要 3 种：辊轴无心支承式；端面定位、双