房英志，鄧金海

（1.哈爾濱軸承集團(tuán)公司工模裝制造分公司，黑龍江哈爾濱150036；2.哈爾濱軸承集團(tuán)公司 鐵路軸承制造分廠，黑龍江哈爾濱150036）

1 前言

調(diào)心球軸承外圈溝道是軸承工作時(shí)乘受負(fù)荷的工作面，也是鋼球滾動(dòng)的軌跡。溝道磨削質(zhì)量直接影響到下工序溝道精研質(zhì)量，直至影響到軸承使用時(shí)的工作性能和壽命。因此，磨外溝工序是軸承生產(chǎn)關(guān)鍵工序之一。如何高精度、高效率、低成本地完成磨削過程，是我們需要了解的。為此本文中介紹了幾種常見的調(diào)心球軸承外溝道磨削方法，并詳細(xì)分析了各自特點(diǎn)及使用方法，供讀者參考。

2 幾種磨削方法

2.1 擺動(dòng)磨削方法

擺動(dòng)磨削原理如圖1所示。磨床擺動(dòng)可繞垂直工件軸線在水平方向作一定角度的往復(fù)擺動(dòng)，工件溝道圓弧面的形狀是依靠工件相對(duì)于旋轉(zhuǎn)的砂輪擺動(dòng)而形成的。磨削時(shí)，工件除了轉(zhuǎn)動(dòng)外，還繞溝道中心“o ”點(diǎn)往復(fù)擺動(dòng)，砂輪高速旋轉(zhuǎn)并實(shí)現(xiàn)徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，直至工件尺寸合格。

圖1 擺動(dòng)磨削方法示意圖

這種磨削方法，由于工件不斷地?cái)[動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)邊磨工件邊修磨砂輪，使砂輪既能保持均勻磨損與自銳行，又能保持砂輪的切削性能和幾何形狀，因此保證了溝道加工要求。在磨削過程中，由于砂輪形狀自然形成，故不需要修整砂輪，前提是砂輪必須采用自銳性較強(qiáng)的橡膠結(jié)合劑砂輪。因?yàn)橄鹉z結(jié)合劑砂輪在磨削區(qū)域的高溫作用下，砂輪表面的結(jié)合劑會(huì)逐漸老化變脆，磨鈍的磨粒在工件擺動(dòng)下容易脫落，因而可經(jīng)常保持鋒利的磨粒參加磨削，而且，這種結(jié)合劑具有很強(qiáng)的拋光性能，能使溝道表面粗糙度達(dá)到一定的要求。動(dòng)作循環(huán)是靠砂輪架移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。徑向進(jìn)給是靠砂輪架橫向往復(fù)實(shí)現(xiàn)的。

2.2 切入磨削方法

切入磨削原理如圖2所示。用圓弧修整器把砂輪的外緣修成所需的圓弧半徑，然后用已成型的砂輪進(jìn)入溝道進(jìn)行磨削，即可磨削出所需要的圓弧溝道。從磨削原理分析得知，砂輪的幾何形狀決定了套圈的幾何質(zhì)量。砂輪在磨削中必須保持正確的切削性能和幾何形狀。選擇砂輪時(shí)，必須選擇保持輪廓形狀較強(qiáng)的砂輪，一般選擇陶瓷結(jié)合劑的砂輪。磨削時(shí)砂輪圓弧表面的各點(diǎn)磨削速度不同，再加上被磨工件溝道余量不均勻，會(huì)造成砂輪磨損不均勻，由此要根據(jù)砂輪的磨損程度修整砂輪，這樣輔助時(shí)間會(huì)長一些，但由于機(jī)床調(diào)整簡單，工藝系統(tǒng)穩(wěn)定，套圈單件加工時(shí)間受影響程度不大。

2.3 范成磨削方法

圖2 切入磨削法示意圖

圖3 范成磨削法示意圖

范成磨削原理如圖3所示。溝道的表面的形狀是以砂輪端面與溝道表面接觸磨削而形成的。磨削時(shí)套圈作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，砂輪除高速旋轉(zhuǎn)外，還沿著砂輪旋轉(zhuǎn)軸心作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，直至溝道磨削到尺寸為止。磨削過程中不需修整砂輪的端面，因此，必須選擇自銳性較好的樹脂結(jié)合劑砂輪。溝道磨削后是交叉的弧線，因而表面質(zhì)量高。磨削的幾何條件必須滿足以下公式

砂輪半徑t2≥R2-l2，

式中：t-砂輪半徑，

R-外滾道半徑，

l-砂輪端面至工件滾道中心距離。

3 幾種磨削方法的特點(diǎn)

3.1 擺動(dòng)磨削方法的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1.1 優(yōu)點(diǎn)

砂輪在磨削過程中不需修整，磨削力較強(qiáng)且磨削軌跡不重合，砂輪消耗均勻，可獲得較好的溝道形狀和粗糙度。減少了輔助時(shí)間，生產(chǎn)效率高。由于砂輪是擺動(dòng)磨削，只要砂輪能進(jìn)入溝道就能正常磨削。從一定程度上。講對(duì)車加工的尺寸及幾何精度要求不太嚴(yán)格，非常有利于車加工生產(chǎn)率的提高。

3.1.2 缺點(diǎn)

從磨削原理分析，循環(huán)動(dòng)作是依靠工件軸的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。砂輪的高轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)工件軸擺動(dòng)慣量，伴隨砂輪的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，勢(shì)必影響其加工系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于加工中調(diào)整“三心”有一定的難度，即保證工件溝曲率中心和砂輪圓弧母線中心必須重合于擺頭結(jié)構(gòu)的中心有一定的難度，需要操作者有一定經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平方可勝任。一般情況下操作者是根據(jù)磨削時(shí)砂輪火花大小及均勻程度來調(diào)整，因此調(diào)整時(shí)間長一些。由于采用擺動(dòng)磨削的機(jī)床有擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，使得機(jī)床機(jī)構(gòu)復(fù)雜，換向時(shí)，會(huì)引起周期性振動(dòng)，易出現(xiàn)振紋，從而影響加工質(zhì)量。由于砂輪有較強(qiáng)的自銳性，砂輪消耗快，造成尺寸散差大，不利于軸承裝配質(zhì)量提高。

3.2 切入磨削法的優(yōu)缺點(diǎn)

3.2.1 優(yōu)點(diǎn)

機(jī)床相對(duì)于擺頭磨床簡單，調(diào)整也較為簡單，機(jī)床的抗振性能好，有利于精度提高，由于工藝系統(tǒng)比較穩(wěn)定，其加工尺寸散差較小，非常有利于裝配質(zhì)量及生產(chǎn)率的提高。易于實(shí)現(xiàn)高速磨削和自動(dòng)化，磨削速度可達(dá)60m/s，使得單位時(shí)間內(nèi)磨削深度減少，砂輪線速度提高，如進(jìn)給量仍與普通磨削時(shí)相同，則每顆磨粒切去的切屑厚度變薄，磨粒承受的切削負(fù)荷就減小.這樣每顆磨粒的切削能力可相對(duì)地延長，從而使每次修整砂輪后可磨去更多的金屬.提高了砂輪耐用度，此法適于精磨。隨著砂輪線速度的提高.每顆磨粒的切屑厚度變薄，則磨粒通過磨削區(qū)域給工件溝道表面上留下的切削痕跡深度減小，相應(yīng)地也降低了工件表面粗糙度。另外，由于切屑厚度變薄，磨粒作用在工件上的徑向力相應(yīng)減小，砂輪軸彈性變形也相應(yīng)減小，可以大幅度地提高加工精度。同時(shí)在大功率高速磨削時(shí)，也要相應(yīng)地提高工件轉(zhuǎn)速，使工件每轉(zhuǎn)的進(jìn)給量減小，砂輪與工件接觸時(shí)間縮短，減少傳給工件的熱量，若配以充分的冷卻液.就能有效地改善磨削表面質(zhì)量，避免燒傷和裂紋的產(chǎn)生。

3.2.2 缺點(diǎn)

砂輪在磨削過程中對(duì)于工件位置不變，磨粒所磨削工件的痕跡始終在同一軌跡上，磨痕加深，需常修正砂輪，影響了生產(chǎn)效率。磨削中砂輪的中心與車加工溝道的位置中心位置的誤差要求較嚴(yán)格，因此車加工的溝位置度要求較為嚴(yán)格，另外車加工的溝曲率不應(yīng)太小，否則砂輪的溝曲率很容易遭到破壞，將嚴(yán)重影響加工質(zhì)量，從而限制了車加工生產(chǎn)率的提高。

磨削中溝曲率的圓弧與砂輪接觸面積較大，產(chǎn)生的磨削力相對(duì)也較大。如果冷卻不充分容易產(chǎn)生燒傷和裂紋。

3.3 范成法磨削法的優(yōu)缺點(diǎn)

3.3.1 優(yōu)點(diǎn)

調(diào)整簡單操作容易，非常有利于磨削尺寸較大的工件。磨削中溝道和砂輪的接觸面積相對(duì)于其它方法較小，磨削時(shí)所產(chǎn)生的熱量較少，不易產(chǎn)生燒傷及裂紋。由磨削原理得知，磨削的后的表面成交叉弧面，可獲得較低的粗糙度。

3.3.2 缺點(diǎn)

由于受機(jī)床結(jié)構(gòu)限制，不能磨削尺寸較小的工件。由于砂輪的形狀是磨削中自然形成，不需修整，因此也要求砂輪有較強(qiáng)的自銳性，因?yàn)楣ぜ木纫揽可拜喰螤畋ＷC。此方法要求砂輪磨削中自行脫落，所以非常不利于精度的提高。加工出來的工件尺寸散差較分散。磨削是靠砂輪的端面進(jìn)行的，砂輪與溝道的接觸面積較小，因此磨削效率較低。

4 結(jié)論

通過以上分析得知，擺頭磨削方法適合于加工精度不高的粗磨工序，切入磨削方法適合于提高砂輪轉(zhuǎn)速后的精磨工序，也適合于精度要求較高產(chǎn)品的磨削，但不適合工件尺寸較大、加工余量較大工序的磨削。無論產(chǎn)品批量大小，換活頻率多少，擺頭磨削與切入磨削及范成法磨削都一樣適用，并且對(duì)砂輪的制作質(zhì)量有一定的要求。擺頭磨要求砂輪的脫落性要好，切入磨要求砂輪必須有保持好良好的外形輪廓，范成法要求砂輪脫落性較好。但范成法由于機(jī)床的結(jié)構(gòu)限制，只能適合于工件尺寸較大，精度要求不高的工序加工。此方法對(duì)砂輪要求不象以上兩種方法那樣嚴(yán)格。