中小型軸承內(nèi)徑磨削錐度的產(chǎn)生原因及解決方法

王曉慧，常 蕾，董天一

（1.哈爾濱軸承集團(tuán)公司 電機(jī)軸承分廠，黑龍江 哈爾濱 150036；2.哈爾濱軸承集團(tuán)公司 經(jīng)營(yíng)發(fā)展部，黑龍江 哈爾濱150036）

1 前言

一般軸承套圈結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但需要經(jīng)過(guò)鍛造、車削、熱處理、磨削等多道工序方可加工完成，尤其是軸承內(nèi)徑表面必須經(jīng)過(guò)磨削加工，尺寸精度、幾何精度才能達(dá)到技術(shù)要求。雖然軸承內(nèi)徑磨削工藝已經(jīng)基本成熟，但內(nèi)徑磨削過(guò)程中，如果不注意也容易產(chǎn)生內(nèi)徑錐度廢品，所以加工中若出現(xiàn)錐度質(zhì)量問(wèn)題，如何快速判斷、調(diào)整、快速排除就顯得相當(dāng)必要了，為下一工序提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 HZM205內(nèi)圓磨床的結(jié)構(gòu)及參數(shù)

HZM205自動(dòng)內(nèi)圓磨床結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要適用于中小型軸承套圈內(nèi)徑和圓錐軸承外圈外滾道的磨削加工。該機(jī)床具有高精度、高效率、結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好、操作方便等特點(diǎn)。該機(jī)床主要參數(shù)如下：

磨削內(nèi)徑 Φ25～50mm，

最大磨孔深度 35mm，

最大工件直徑 Φ65mm，

工作臺(tái)最大行程 158mm，

床頭最大回轉(zhuǎn)角度 20°。

圖1 HZM205自動(dòng)內(nèi)圓磨床結(jié)構(gòu)

3 磨削軸承內(nèi)徑時(shí)產(chǎn)生錐度的原因

眾所周知，軸承磨削加工中，由于內(nèi)徑尺寸精度要求比較高，加工難度大，軸承零件加工中40%～65%的廢品多產(chǎn)生在內(nèi)徑加工工序，尺寸、橢圓、錐度超差是內(nèi)徑加工中易產(chǎn)生的問(wèn)題，錐度又是廢品中的主要問(wèn)題。內(nèi)徑錐度是軸承精度指標(biāo)中的重要一項(xiàng)，直接影響軸承內(nèi)徑與軸的配合，錐度的合格與否直接影響軸承使用壽命。產(chǎn)生錐度超差的原因如下：

（1）前工序內(nèi)徑質(zhì)量控制的不好，本身錐度就偏大。

（2）工件旋轉(zhuǎn)中心與砂輪軸旋轉(zhuǎn)中心不等高。

（3）磨削力過(guò)大，磨削速度過(guò)快，細(xì)磨、光磨時(shí)間短。

（4）砂輪偏軟致使砂輪磨損過(guò)快，修正器出現(xiàn)故障，補(bǔ)償不均勻，時(shí)多時(shí)少， 修整砂輪不當(dāng)。

（5）砂輪在工作面兩端伸出長(zhǎng)度不等或縱向進(jìn)給量不一致。

（6）砂輪接長(zhǎng)軸過(guò)細(xì)剛性差。

（7）工件產(chǎn)生熱變形致使內(nèi)孔的端部磨量不等。

（8）機(jī)床的熱變形，運(yùn)動(dòng)部件的爬行，砂輪主軸、床頭箱主軸錐孔中心線對(duì)工作臺(tái)移動(dòng)的平行度過(guò)大。

（9）砂輪軸安裝在往復(fù)導(dǎo)軌上，如果導(dǎo)軌內(nèi)支撐滾子磨損或滾子疊起，也會(huì)產(chǎn)生內(nèi)徑錐度。

4 解決方法

磨削過(guò)程中，為解決內(nèi)徑錐度超差的問(wèn)題，具體解決方法如下：

（1）如果前工序加工中內(nèi)徑本身錐度偏大，該工件表面形狀誤差會(huì)復(fù)映到磨后工件表面上，造成磨后內(nèi)徑仍存在錐度超差的問(wèn)題，因此，應(yīng)對(duì)前工序質(zhì)量提出較高要求，內(nèi)徑尺寸在Φ25～50mm之間，錐度應(yīng)不超過(guò)60μm。還要加強(qiáng)本工序的質(zhì)量控制，磨削內(nèi)徑尺寸Φ25～50mm套圈時(shí)，內(nèi)徑錐度應(yīng)控制在6μm以內(nèi)。

（2）由于軸承磨孔工藝采用的是電磁式無(wú)心夾具定位，如果工件通磁后，砂輪伸進(jìn)到工件孔內(nèi)進(jìn)行磨削，如果工件旋轉(zhuǎn)中心與砂輪旋轉(zhuǎn)中心不等高，磨削內(nèi)徑時(shí)就會(huì)造成錐度超差。因此，加工中要嚴(yán)格調(diào)整工件旋轉(zhuǎn)中心，使工件水平軸線與砂輪軸水平軸線等高。

（3）要檢查機(jī)床橫向進(jìn)給速度、橫向進(jìn)給量及粗磨、細(xì)磨、光磨的加工留量分配是否合理。加工過(guò)程中做到合理分配磨削留量，要適當(dāng)延長(zhǎng)光磨時(shí)間。通常粗磨為留量的3/4；細(xì)磨為留量的1/4，光磨時(shí)間為3～5s。

（4）循環(huán)加工時(shí)，為避免磨內(nèi)徑時(shí)錐度超差，要觀察金剛筆修整砂輪過(guò)程中是否修到砂輪，修整量是否一致，砂輪磨損到一定程度要及時(shí)更換。修整砂輪時(shí)要調(diào)整金剛筆尖和砂輪中心等高或略低于砂輪中心1～2mm。待金剛筆磨鈍之后要及時(shí)更換金剛筆。

（5）砂輪與工件磨削時(shí)，砂輪伸出工件兩端孔口的長(zhǎng)度不等，也會(huì)導(dǎo)致磨內(nèi)徑錐度超差。要認(rèn)真調(diào)整行程擋塊的位置，保證砂輪超越工件兩端孔口的長(zhǎng)度L1一致，如圖2 所示。L1一般是砂輪寬度的1/5～1/4。如果L1太小，兩端磨削時(shí)間太短，則兩端孔口磨去的金屬層比內(nèi)圓中間部分少，內(nèi)圓容易產(chǎn)生中凹；如果L1太大，砂輪的寬度大部分超過(guò)端口，則由于砂輪軸的彈性變形消失，在孔口磨出的金屬層就增加，特別是內(nèi)徑比較小的尤為顯著，工件就會(huì)形成“喇叭口”。用千分表檢查砂輪架縱向往復(fù)進(jìn)給精度是否一致，因此，要定時(shí)維修縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)，只要調(diào)整換向擋塊位置就可以解決，特別是在換型號(hào)、換砂輪時(shí)極易發(fā)生L1調(diào)整不合理的現(xiàn)象，新的員工要格外注意。

圖2 砂輪伸出工件兩端孔口的長(zhǎng)度

（6）如果砂輪接長(zhǎng)軸過(guò)細(xì)則剛性就不好，磨削內(nèi)徑時(shí)，砂輪軸受力會(huì)彎曲導(dǎo)致內(nèi)徑錐度超差，造成工件內(nèi)孔表面也比較粗糙。各檔外圓與接長(zhǎng)軸圓柱面的同軸度要保證在8μm以內(nèi)，接長(zhǎng)軸圓柱面應(yīng)與砂輪軸圓柱孔配合，這樣可以保證圓柱體的接合剛性。接長(zhǎng)軸伸出砂輪軸外的桿身應(yīng)短而粗，接長(zhǎng)軸一般采用中碳合金鋼，并經(jīng)淬火、回火，硬度為38～48HRC,也可以用40Cr制造。當(dāng)砂輪外徑在8mm以下時(shí)，接長(zhǎng)軸最好用CrWMn鋼制造，剛性會(huì)更好。

（7）如果磨削內(nèi)徑時(shí)，冷卻液沒(méi)有充分噴射到磨削區(qū)域，就會(huì)使工件產(chǎn)生熱變形，致使內(nèi)孔的端部磨量不等，導(dǎo)致磨內(nèi)徑時(shí)錐度超差。加工過(guò)程中要保證冷卻液能以一定壓力噴射到磨削區(qū)域，使被加工工件得到充分冷卻，避免工件產(chǎn)生熱變形或燒傷，而且要保證冷卻液清潔，要經(jīng)常過(guò)濾冷卻液中的磨屑和碎磨粒，確保工件的加工質(zhì)量要求。

（8）加工過(guò)程中，要檢查砂輪軸、工件軸及床身是否過(guò)熱，工作臺(tái)進(jìn)給時(shí)是否有爬行現(xiàn)象，檢查床頭箱主軸錐孔中心線對(duì)工作臺(tái)移動(dòng)的平行度是否超差。普通精度級(jí)機(jī)床導(dǎo)軌的平行度為10～15μm。因此，要排除機(jī)床熱源，檢查油壓是否低于動(dòng)作要求致使床頭箱、工作臺(tái)爬行；定期維修并保證工作臺(tái)進(jìn)給精度，保證橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、平穩(wěn)、微量的進(jìn)給，應(yīng)減小機(jī)床的振動(dòng)，增加機(jī)床剛性，減小彈性變形。

（9）如果發(fā)現(xiàn)導(dǎo)軌內(nèi)支撐滾子磨損，就要及時(shí)把磨損的滾子換下來(lái)，但維修難度比較大，需要拆卸的零件較多，平時(shí)要求操作者多保養(yǎng)導(dǎo)軌，及時(shí)添加潤(rùn)滑脂，勤清潔設(shè)備，防止砂輪屑進(jìn)入，可延長(zhǎng)導(dǎo)軌壽命。

內(nèi)徑磨削時(shí)，工件通過(guò)磁性?shī)A盤支撐，與砂輪軸同向旋轉(zhuǎn)，并橫向進(jìn)給，砂輪軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在粗、精加工轉(zhuǎn)換過(guò)程中，需要修整一次砂輪，除去表層磨料，保持砂輪銳性，修整的時(shí)間和修整厚度可調(diào)節(jié)，因磨削性能而定，一般砂輪修整厚度為2～8μm。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)軸承的質(zhì)量提出了更加嚴(yán)格的要求，導(dǎo)致各工序?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，內(nèi)徑加工是軸承零件加工中的關(guān)鍵工序，降低內(nèi)徑工序廢品率是極其關(guān)鍵的工作，所以加工過(guò)程中針對(duì)錐度質(zhì)量問(wèn)題，快速判斷、快速排除、快速解決故障尤為重要。降低廢品率可以為企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。