無(wú)心磨床常見(jiàn)加工缺陷及排除方法研究

唐福瑩 景曉寶

摘要：無(wú)心外圓磨削（無(wú)心磨床磨削）是一種能夠適應(yīng)大批量生產(chǎn)加工的磨削方式，無(wú)心磨床廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、航空航天等機(jī)械加工行業(yè)。這種磨削方式的優(yōu)點(diǎn)以及短板都十分明顯，故而能夠采取無(wú)心磨削加工方式的零件也很容易區(qū)分。它不采用工件的軸心進(jìn)行定位，從磨削原理上講，如果機(jī)床調(diào)整的不正確或者工件磨削過(guò)程不充分，是得不到真圓的。本文從生產(chǎn)過(guò)程中常見(jiàn)的無(wú)心磨削加工缺陷入手，簡(jiǎn)單闡明了常見(jiàn)無(wú)心磨削缺陷及排除方法。

一、無(wú)心磨削的基本原理

1.無(wú)心磨床的特點(diǎn)

1.1采用無(wú)心磨床進(jìn)行加工的工件無(wú)需兩端打頂針孔進(jìn)行定位加工，磨床主要由磨削砂輪、導(dǎo)輪、托架三個(gè)機(jī)構(gòu)構(gòu)成。其中，磨削砂輪實(shí)際擔(dān)任磨削的工作，導(dǎo)輪控制工件的旋轉(zhuǎn)并通過(guò)垂直面內(nèi)的角度大小來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)刀速度，托架起定位支撐工件的作用。

1.2在無(wú)心磨削過(guò)程中，工件的最終軸心位置變化取決于工件原有誤差、磨削用量、設(shè)備調(diào)整精度等因素。

1.3無(wú)心磨床根據(jù)其加工特點(diǎn)，容易實(shí)現(xiàn)強(qiáng)力磨削、高速磨削，并根據(jù)其上下料的特點(diǎn)，很適合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)要求。

1.4無(wú)心磨削效率高，適用于大批量任務(wù)生產(chǎn)。工件運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性、均勻性取決于磨削機(jī)床系統(tǒng)的剛性、工件原始形狀、導(dǎo)輪的幾何形狀、磨削參數(shù)的設(shè)定。

1.5無(wú)心外圓磨削加工使用待加工表面作為定位表面，加工的軸心位置精度受原軸心位置精度影響較大。

2.常見(jiàn)無(wú)心外圓磨削方法

2.1通過(guò)式磨削法

工件沿砂輪軸線方向進(jìn)給進(jìn)行磨削，利用調(diào)整導(dǎo)輪軸線的微小傾角來(lái)實(shí)現(xiàn)工件軸向進(jìn)給。適用于磨削細(xì)長(zhǎng)圓柱形工件、無(wú)中心孔的短軸和套類工件等。

2.2切入式磨削法

托板上有軸向定位支點(diǎn)，工具支撐在托板一定位置上，以砂輪或?qū)л喦腥脒M(jìn)行磨削。用于磨削帶軸肩或者凸臺(tái)的工件以及圓錐體，球體或其他回轉(zhuǎn)體工件。

3. 無(wú)心磨削成圓分析

如圖一，當(dāng)工件的軸線高于磨削砂輪和導(dǎo)輪的中心連線時(shí)，工件凸起部分與導(dǎo)輪接觸時(shí)，工件被磨削砂輪接觸的部位所磨去的凹陷就不會(huì)與凸起部分在同一直徑上，當(dāng)凸起部分被磨削砂輪磨削后，凸度減少。這樣一來(lái)，隨著工件的不斷旋轉(zhuǎn)，工件表面凸凹部分逐漸被磨去，最后把工件加工為圓柱形。

如圖二，當(dāng)工件的支撐高度等于磨削砂輪與導(dǎo)輪的中心連線高度，工件支撐點(diǎn)與磨削輪和導(dǎo)輪的接觸點(diǎn)在工件的同一直徑上時(shí)，工件凸起部分與導(dǎo)輪接觸后，導(dǎo)輪把工件向磨削輪方向推擠，工件被推擠部分的對(duì)面被磨削輪磨為凹形，其深度約等于凸起部分的高度，工件旋轉(zhuǎn)180°后，凹面與導(dǎo)輪接觸，凸點(diǎn)無(wú)法繼續(xù)被磨削掉。這樣，工件在導(dǎo)輪與磨削輪之間來(lái)回?cái)[動(dòng)，磨削出的直徑相等，但不是一個(gè)整圓。而是直徑相等的楞圓。

二、常見(jiàn)磨削缺陷以及排除方法

1.磨削后工件表面存在震刀紋（出現(xiàn)魚(yú)斑斕、白色線條）

發(fā)生原因：

（1）磨削砂輪不平衡導(dǎo)致機(jī)床震動(dòng)

（2）導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)速度過(guò)高

（3）砂輪鈍化或?qū)л啽砻嫘拚^(guò)于光滑

（4）導(dǎo)輪垂直面傾斜角過(guò)大

消除方法

（1）重新平衡磨削砂輪，做靜平衡與動(dòng)平衡

（2）降低導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)速度

（3）修整磨削砂輪以及導(dǎo)輪表面

（4）適當(dāng)調(diào)整導(dǎo)輪垂直面內(nèi)傾斜角度

2.工件加工后存在錐度

發(fā)生原因

（1）由于支板較導(dǎo)輪母線低的過(guò)多，或者支板的角度過(guò)大

（2）磨削輪修整不正確

（3）磨削輪與導(dǎo)輪表面磨損嚴(yán)重

解決方法

（1）適當(dāng)調(diào)整支板與導(dǎo)輪母線平行

（2）檢查磨削輪修整器行程直線度

（3）重新修整磨削輪與導(dǎo)輪

3.工件出現(xiàn)“鼓腰形”

發(fā)生原因

（1）前后支板均勻向磨削輪方向傾斜

（2）磨削砂輪修整為凹形

解決方法

（1）調(diào)整前后支板

（2）修整磨削砂輪，確保每次修整余量不要過(guò)大（0.02mm為宜）

4.工件加工后表面質(zhì)量不高

發(fā)生原因

（1）導(dǎo)輪垂直面內(nèi)傾斜角度多大，導(dǎo)致工件進(jìn)給速度過(guò)快

（2）磨削輪修整速度過(guò)快，導(dǎo)致磨削輪表面光度不夠

（3）導(dǎo)輪修整的不夠細(xì)

解決辦法

（1）適當(dāng)調(diào)整導(dǎo)輪垂直面內(nèi)的傾斜角，控制工件的進(jìn)給速度

（2）降低修整器走刀速度，或更換變鈍的金剛石

（3）重新修整導(dǎo)輪表面

5.工件真圓度不好

發(fā)生原因

（1）導(dǎo)輪幾何尺寸不夠圓

（2）磨削次數(shù)少或者工件原有真圓度不好

（3）磨削輪鈍化

（4）磨量過(guò)大或者走刀量過(guò)大

解決辦法

（1）重新修整導(dǎo)輪圓周與斷面，（一般修到無(wú)斷續(xù)聲為止）

（2）適當(dāng)增加磨削次數(shù)，減少每次進(jìn)刀量

（3）修整磨削砂輪

（4）減小磨削余量、減小走刀量

6.工件存在楞邊

發(fā)生原因

（1）工件中心高度過(guò)高或者過(guò)低

（2）零件軸向拉力過(guò)大，導(dǎo)致零件不能均勻旋轉(zhuǎn)

（3）磨削砂輪不平衡

解決辦法

（1）適當(dāng)調(diào)整支板，確保工件的中心高度

（2）調(diào)整導(dǎo)輪角度（一般0.5°-0.25°為宜），減小軸向拉力，使工件均勻旋轉(zhuǎn)

（3）重新做靜平衡與動(dòng)平衡

7.工件表面存在環(huán)形螺紋線

發(fā)生原因

（1）前后支板凸出導(dǎo)輪表面，導(dǎo)致工件在入口或出口處被導(dǎo)輪劃傷

（2）支板硬度不夠，磨下的切削沾粘在支板上，行程積削瘤

（3）冷卻液不夠清潔，里面存在其他雜質(zhì)

（4）工件的回轉(zhuǎn)中心低于磨削輪與導(dǎo)輪的中心連線

（5）磨削輪鈍化

（6）一次磨下的磨量過(guò)大或者砂輪修整的不到位

解決方法

（1）調(diào)整前后支板

（2）更換支板

（3）更換冷卻液

（4）調(diào)整工件的中心高

（5）重新修整磨削砂輪

（6）適當(dāng)減少每次的磨削量，增加磨削次數(shù)

三、結(jié)語(yǔ)

無(wú)心外圓磨削對(duì)于機(jī)床調(diào)整的精度要求較高，其調(diào)整的范圍和參數(shù)并不能僅僅套用公式來(lái)解決，而是需要理論聯(lián)系實(shí)際，在不斷的實(shí)際工作中積累摸索經(jīng)驗(yàn)，積累常見(jiàn)生產(chǎn)問(wèn)題的解決辦法，并進(jìn)行系統(tǒng)分析，最終匯總為成型的經(jīng)驗(yàn)，更好的服務(wù)生產(chǎn)。希望此文可以能為無(wú)心磨削加工中經(jīng)常產(chǎn)生困惑的單位提供幫助。

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