外圓磨床磨削缺陷分析及調(diào)整

汪王照

(南京汽車集團(tuán)有限公司，江蘇 南京 210061)

一、凸輪軸無(wú)心磨床

機(jī)床型號(hào)為JUNKER（Jupiter500） 無(wú)心磨床，結(jié)構(gòu)見圖1。無(wú)心磨床也稱自定心磨床，由砂輪、導(dǎo)輪及托板與工件三點(diǎn)接觸實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定心。工件磨削的質(zhì)量與這幾部分結(jié)構(gòu)和調(diào)整都有著非常緊密的關(guān)系。

首先機(jī)床制造的靜態(tài)幾何精度是基礎(chǔ)，這是磨削高質(zhì)量的根本保證，這主要和設(shè)備床身結(jié)構(gòu)有關(guān)，主要包括導(dǎo)軌精度、進(jìn)給絲杠精度和主軸精度。導(dǎo)軌精度包括導(dǎo)軌間隙和直線度。絲桿精度誤差主要來(lái)源于絲杠的制造精度以及絲杠和螺母的間隙，絲杠和螺母的間隙如果是螺母松動(dòng)造成，可以將螺母收緊，如果是滾珠和絲杠磨損造成，就無(wú)法通過(guò)調(diào)整消除間隙，只有更換滾珠絲杠副。通常磨床的絲杠精度在三級(jí)或者二級(jí)。主軸的精度包括砂輪主軸和導(dǎo)輪主軸以及兩主軸平行度，兩主軸同兩砂輪修整器W1、W2兩軸的平行度。以砂輪主軸為基準(zhǔn)，可通過(guò)調(diào)整C2和B2軸來(lái)達(dá)到平行。主軸精度可通過(guò)軸承預(yù)緊和更換軸承來(lái)實(shí)現(xiàn)。無(wú)心磨床常見磨削缺陷如下。

1.凸輪軸軸頸有錐度

這種情況主要是砂輪主軸和導(dǎo)輪主軸不平行所造成的，可通過(guò)調(diào)整C2和B2軸來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)機(jī)床標(biāo)尺直觀可見。根據(jù)工件測(cè)量的結(jié)果來(lái)調(diào)整，然后進(jìn)行鎖定。

2.工件表面質(zhì)量差

主要表現(xiàn)為棋盤紋路，表面粗糙度差，這種情況通常是由機(jī)床的振動(dòng)造成的。首先，確保機(jī)床安裝各緊固部位必須緊固到位，尤其是機(jī)床地腳螺栓必須鎖緊。其次，檢查砂輪動(dòng)平衡裝置是否可靠、設(shè)置是否合理。必要時(shí)休整砂輪和導(dǎo)輪并重新進(jìn)行動(dòng)平衡。

3．工件表面成不規(guī)則的多邊形形狀

工件在磨削時(shí)的穩(wěn)定性非常關(guān)鍵，而無(wú)心磨床的穩(wěn)定性主要是通過(guò)在磨削時(shí)工件受力平衡來(lái)保證，如圖2所示。工件的穩(wěn)定性主要取決于工件在導(dǎo)輪、砂輪、托架之間的高度H。H的數(shù)值取決于DP+Do和Db+Do的值，通過(guò)設(shè)備廠家線解圖算得h1和h2值，一般情況H≈（h1+h2）/2，具體情況可根據(jù)實(shí)際進(jìn)行微調(diào)。除了工件高度，砂輪也是一個(gè)主要的原因，砂輪的退出時(shí)間在初磨和精磨中是有區(qū)別的。在初磨中，砂輪在工件毛坯磨削成圓時(shí)退出，而在精磨時(shí)，砂輪接觸到工件后即可退出，具體磨削效果可根據(jù)實(shí)際情況來(lái)微調(diào)。另外托架各檔的高度是否一致也需要進(jìn)行確認(rèn)。

圖2 工件磨削示意圖

4．工件表面成橢圓

工件的表面成橢圓的原因很多，如果橢圓在每檔中都出現(xiàn)的話，通常有一個(gè)規(guī)律，就是橢圓度在同一個(gè)相位角，這主要是砂輪進(jìn)給不連續(xù)所造成的。砂輪進(jìn)給不連續(xù)主要來(lái)源于兩個(gè)方面，一是進(jìn)給絲杠磨損有間隙，二是導(dǎo)軌潤(rùn)滑不良。如果橢圓出現(xiàn)在部分檔位，且不固定，需要檢查砂輪和導(dǎo)輪的表面是否修整完好以及是否粘有雜物。工件不定期出現(xiàn)圓度超差的現(xiàn)象，不確定在哪一個(gè)檔位，通過(guò)檢查砂輪和導(dǎo)輪，發(fā)現(xiàn)上面有鐵屑，壓入到砂輪或?qū)л喼?。由于有高點(diǎn)，磨削時(shí)就會(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)象，將工件清理干凈再投入磨削，該現(xiàn)象消失。

5.工件表面有波紋痕跡

工件表面的波紋痕跡是由砂輪或?qū)л喢摿Ｔ斐傻?，這時(shí)要檢查確認(rèn)砂輪和導(dǎo)輪選擇是否合適或是否已經(jīng)失效。一般需要考慮砂輪或?qū)л喌牧６?、硬度及粘結(jié)劑，同時(shí)和工件的磨削速度也有關(guān)，工件速度相對(duì)砂輪圓周速度的比例關(guān)系越大，砂輪應(yīng)當(dāng)越硬。為保證工件磨削表面質(zhì)量，磨削液的過(guò)濾精度非常關(guān)鍵，通常過(guò)濾精度控制在5~10μm。

二、曲軸外圓磨床

曲軸外圓磨床的工件缺陷如上所述，需要補(bǔ)充的是工件主軸和尾架的相關(guān)注意事項(xiàng)，主軸包括工件主軸和砂輪主軸，砂輪主軸動(dòng)平衡很關(guān)鍵，其他精度都可以通過(guò)砂輪的修整來(lái)彌補(bǔ)。工件主軸的精度包括頭架主軸間隙、端面跳動(dòng)、主軸近端跳動(dòng)、遠(yuǎn)端跳動(dòng)、上母線和側(cè)母線的精度以及和尾架的同軸度。圖3、4、5、6為通常檢驗(yàn)主軸精度的示意圖。至于精度等級(jí)的要求視工件的精度要求而定。

三、結(jié)論

綜上所述，磨床的常見缺陷主要和以下因素有關(guān)：機(jī)床本身（主軸、導(dǎo)軌、托架、尾架等） 的靜態(tài)幾何精度是否喪失；工藝磨削參數(shù)是否合適；砂輪及其修整器是否存在缺陷和損壞；測(cè)量系統(tǒng)的誤差；機(jī)床的動(dòng)態(tài)精度及其砂輪的動(dòng)平衡；切削液的過(guò)濾精度及其切削性能指標(biāo)是否合適。