3MZ2010A內(nèi)圓磨床磨削可分離式內(nèi)圈外徑面

趙飛，趙瑞

(1.洛陽LYC軸承有限公司 球軸承廠，河南 洛陽 471039；2.中國人民解放軍第五七一五工廠，河南 洛陽 471023)

1 內(nèi)圈結(jié)構(gòu)

某型號角接觸球軸承內(nèi)圈結(jié)構(gòu)如圖1所示，為可分離式結(jié)構(gòu)，內(nèi)圈其中一側(cè)的外徑尺寸與內(nèi)溝尺寸相同，尺寸公差要求控制在0～0.015 mm。采用尼龍保持架，裝配時將鋼球壓入保持架內(nèi)，放入外圈，內(nèi)圈在軸向方向可實現(xiàn)與鋼球之間的自由分離或結(jié)合。與溝底相切的單側(cè)外徑面在無心內(nèi)圓磨床3MZ2010A上磨削，由于另一側(cè)外徑尺寸的干涉，無法直接磨削，需要對3MZ2010A內(nèi)圓磨床進行適當調(diào)整以實現(xiàn)此磨削過程。

圖1 可分離式內(nèi)圈結(jié)構(gòu)

2 磨床基本參數(shù)

3MZ2010A內(nèi)圓磨床主要用于中小型球軸承套圈內(nèi)徑面和圓錐滾子軸承外滾道的磨削，機床既可單機使用，又可加入自動線，適用于大批量生產(chǎn)。

磨床參數(shù)為：磨削工件孔徑為40～100 mm；磨削工件最大外徑為125 mm；磨削工件最大寬度為50 mm(自動)或63 mm(半自動)；磨架最高振蕩頻率超過每分鐘500次(雙振幅1.5 mm)；磨架振蕩行程為0～16 mm；工件架最大橫向進給量為65 mm；工件最大快跳量為10 mm。

3 設備調(diào)整及工藝實現(xiàn)

3.1 工件位置調(diào)整

內(nèi)圓磨床采用電磁無心夾具。磨削工件內(nèi)徑面時，砂輪和工件同向旋轉(zhuǎn)，在噴射入大量冷卻液的條件下實現(xiàn)磨削。如果要進行外徑面磨削，需要改變工件與砂輪的相對位置。3MZ2010A內(nèi)圓磨床磨架只可縱向移動和振蕩，床頭工件位置可以進行橫向移動且最大橫向移動量為65 mm，大于被磨削工件的半徑(22.316 mm)，因此，通過床頭工件位置的橫向移動可以從位置上保證磨削的實現(xiàn)。

3.2 工件旋轉(zhuǎn)方向調(diào)整

工件位置橫向移動后與砂輪接觸位置發(fā)生變化，如圖2所示，磨削方式從內(nèi)圓磨削變?yōu)橥鈭A磨削，外圓磨削時工件與砂輪軸的旋轉(zhuǎn)方向相反[1]。為了不影響操作者的視線(便于觀察火花)，使冷卻液和磨削時產(chǎn)生的顆粒向下飛濺，同時也便于操作者調(diào)整機床，需要使砂輪軸的旋轉(zhuǎn)方向為操作者視線順時針的方向，對應的工件軸按逆時針方向旋轉(zhuǎn)。因此，對于3MZ2010A內(nèi)圓磨床來說，只需要改變工件軸的轉(zhuǎn)向，將工件軸電動機正負極反接，即可實現(xiàn)逆時針旋轉(zhuǎn)。

圖2 工件位置移動前、后示意圖

3.3 電磁無心夾具調(diào)整

內(nèi)圓磨床采用電磁無心夾具，其特點是工件中心不與主軸中心重合，其加工精度不受主軸旋轉(zhuǎn)精度的影響，工件中心的位置隨著被磨表面尺寸和形狀變化而變化，或隨被支承面直徑尺寸的不同而不同。磨削時，工件軸(磁極)中心O與工件回轉(zhuǎn)中心O′之間存在一定的距離(偏心量)，當磁極繞其軸心O旋轉(zhuǎn)時，磁極就迫使工件繞自身的中心O′旋轉(zhuǎn)，由于偏心量的存在，磁極與工件之間產(chǎn)生相對滑動，磁極端面對工件產(chǎn)生一個摩擦力矩和一個通過O′且垂直于OO′的摩擦合力F，前者迫使工件回轉(zhuǎn)，后者則迫使工件緊貼在前、后支承上，使工件獲得穩(wěn)定的回轉(zhuǎn)運動[1]。

3.3.1 偏心象限的確定

外圓定位磨削外圓，合理的偏心象限在第4象限。若工件中心所處的偏心象限錯誤，會使合力F的方向發(fā)生變化，造成工件定位失穩(wěn)，影響加工精度。由于本例中砂輪相對工件的位置與正常外圓磨削時砂輪相對工件的位置正好相反，磨削受力點和合力F發(fā)生了改變，根據(jù)最終調(diào)整，偏心象限確立在第3象限，方向與X軸負半軸成45°，如圖3所示。

1—工件軸；2—工件；3—后支承；4—前支承；5—砂輪

3.3.2 偏心量e的調(diào)整

偏心量是保證磨削順利進行的關(guān)鍵參數(shù)，根據(jù)實際調(diào)整經(jīng)驗，并參考文獻[1]，調(diào)整時將磁極端面擦拭干凈，打開磁力開關(guān)，將工件吸附在磁極端面上，旋轉(zhuǎn)工件軸，使工件與磁極基本同心；然后停止轉(zhuǎn)動，將兩支承靠在工件外圓上稍稍緊固，再用銅棒從斜上方向下輕敲工件，使前支承向下移動0.4～0.5 mm，同時后支承相應上移，使偏心方向落在第3象限，偏心量等于預定值后緊固兩支承。若需對工件旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性進行驗證，可以使工件離開支承2～3 mm，然后啟動工件軸，若工件很快靠近兩支承，則表明偏心已調(diào)好，否則需要繼續(xù)調(diào)整，直到工件達到穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)為止。

3.3.3 前、后支承角的調(diào)整

偏心方向角θ是指偏心方向與前支承(工件旋轉(zhuǎn)方向的第1個支承)之間的夾角，它決定了工件承受徑向力的方向，一般選為15°～30°，考慮到砂輪進給時不受支承干涉，選擇偏心方向角為30°[2-3]。

支承角α在外圓磨削時是指后支承(工件旋轉(zhuǎn)反方向第2個支承)與工件水平中心線的夾角，其對加工精度的影響較大。與無心外圓磨削的原理基本相同，后支承相當于無心磨削的支承刀板，若在直徑方向?qū)χ拜?，工件上的一個高點迫使工件壓向砂輪，工件對應的高點被磨去，如果反復磨削，工件最終形成一個多邊形；假如后支承向工件中心下方移動，工件每旋轉(zhuǎn)一周都會磨去高點多余的金屬，從而使工件逐漸變圓。

以外圓定位磨削外圓，當e=0.35 mm，β=105°，θ=30°時支承角α對圓度(橢圓、三角、五角)的影響情況如圖4所示。

圖4 支承角α對圓度的影響(外圓磨削)

綜上所述，支承角α取30°可保證外圓磨削時的橢圓、三角和五角都達到最小值。實踐證明，前、后兩支承之間的夾角β對工件圓度無顯著影響，可以按工件直徑取值(β與工件直徑成正比)，范圍為90°～116°，本例中β取為105°。

3.4 工藝實現(xiàn)

磨削內(nèi)圈的單側(cè)外徑尺寸與溝底尺寸相同，公差要求控制在0～0.015 mm，因此，對溝尺寸按2 μm(最大尺寸)一組進行尺寸分組，分組之后磨床采用定程無振蕩磨削，并采用D913外徑測量儀測量磨削表面，直至內(nèi)圈單側(cè)外徑尺寸與溝底尺寸的公差符合要求。對于磨削的外表面是否正好與內(nèi)溝溝底法線重合,不會產(chǎn)生臺階，則需通過自制的一些其他輔具觀測和判定。

4 結(jié)束語

基于內(nèi)、外圓磨削原理，結(jié)合生產(chǎn)實際，通過對內(nèi)圓磨床局部的調(diào)整，對磨床的功能進行了拓展，實現(xiàn)了內(nèi)圓磨床對內(nèi)圈外徑面的磨削，豐富了內(nèi)圓磨床的用法，同時也保證了產(chǎn)品加工質(zhì)量，可以為受設備限制的類似產(chǎn)品提供新思路。