王曉慧,常 蕾,董天一
(1.哈爾濱軸承集團公司 電機軸承分廠,黑龍江 哈爾濱 150036;2.哈爾濱軸承集團公司 經(jīng)營發(fā)展部,黑龍江 哈爾濱150036)
一般軸承套圈結(jié)構雖然簡單,但需要經(jīng)過鍛造、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)過磨削加工,尺寸精度、幾何精度才能達到技術要求。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)量問題,如何快速判斷、調(diào)整、快速排除就顯得相當必要了,為下一工序提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品打下堅實的基礎。
HZM205自動內(nèi)圓磨床結(jié)構如圖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。該機床具有高精度、高效率、結(jié)構緊湊、剛性好、操作方便等特點。該機床主要參數(shù)如下:
磨削內(nèi)徑 Φ25~50mm,
最大磨孔深度 35mm,
最大工件直徑 Φ65mm,
工作臺最大行程 158mm,
床頭最大回轉(zhuǎn)角度 20°。
圖1 HZM205自動內(nèi)圓磨床結(jié)構
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)生的問題,錐度又是廢品中的主要問題。內(nèi)徑錐度是軸承精度指標中的重要一項,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)磨削力過大,磨削速度過快,細磨、光磨時間短。
(4)砂輪偏軟致使砂輪磨損過快,修正器出現(xiàn)故障,補償不均勻,時多時少, 修整砂輪不當。
(5)砂輪在工作面兩端伸出長度不等或縱向進給量不一致。
(6)砂輪接長軸過細剛性差。
(7)工件產(chǎn)生熱變形致使內(nèi)孔的端部磨量不等。
(8)機床的熱變形,運動部件的爬行,砂輪主軸、床頭箱主軸錐孔中心線對工作臺移動的平行度過大。
(9)砂輪軸安裝在往復導軌上,如果導軌內(nèi)支撐滾子磨損或滾子疊起,也會產(chǎn)生內(nèi)徑錐度。
磨削過程中,為解決內(nèi)徑錐度超差的問題,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復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題,因此,應對前工序質(zhì)量提出較高要求,內(nèi)徑尺寸在Φ25~50mm之間,錐度應不超過60μm。還要加強本工序的質(zhì)量控制,磨削內(nèi)徑尺寸Φ25~50mm套圈時,內(nèi)徑錐度應控制在6μm以內(nèi)。
(2)由于軸承磨孔工藝采用的是電磁式無心夾具定位,如果工件通磁后,砂輪伸進到工件孔內(nèi)進行磨削,如果工件旋轉(zhuǎn)中心與砂輪旋轉(zhuǎn)中心不等高,磨削內(nèi)徑時就會造成錐度超差。因此,加工中要嚴格調(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)要檢查機床橫向進給速度、橫向進給量及粗磨、細磨、光磨的加工留量分配是否合理。加工過程中做到合理分配磨削留量,要適當延長光磨時間。通常粗磨為留量的3/4;細磨為留量的1/4,光磨時間為3~5s。
(4)循環(huán)加工時,為避免磨內(nèi)徑時錐度超差,要觀察金剛筆修整砂輪過程中是否修到砂輪,修整量是否一致,砂輪磨損到一定程度要及時更換。修整砂輪時要調(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更換金剛筆。
(5)砂輪與工件磨削時,砂輪伸出工件兩端孔口的長度不等,也會導致磨內(nèi)徑錐度超差。要認真調(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,工件就會形成“喇叭口”。用千分表檢查砂輪架縱向往復進給精度是否一致,因此,要定時維修縱向進給機構,只要調(diào)整換向擋塊位置就可以解決,特別是在換型號、換砂輪時極易發(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度
(6)如果砂輪接長軸過細則剛性就不好,磨削內(nèi)徑時,砂輪軸受力會彎曲導致內(nèi)徑錐度超差,造成工件內(nèi)孔表面也比較粗糙。各檔外圓與接長軸圓柱面的同軸度要保證在8μm以內(nèi),接長軸圓柱面應與砂輪軸圓柱孔配合,這樣可以保證圓柱體的接合剛性。接長軸伸出砂輪軸外的桿身應短而粗,接長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。當砂輪外徑在8mm以下時,接長軸最好用CrWMn鋼制造,剛性會更好。
(7)如果磨削內(nèi)徑時,冷卻液沒有充分噴射到磨削區(qū)域,就會使工件產(chǎn)生熱變形,致使內(nèi)孔的端部磨量不等,導致磨內(nèi)徑時錐度超差。加工過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)加工過程中,要檢查砂輪軸、工件軸及床身是否過熱,工作臺進給時是否有爬行現(xiàn)象,檢查床頭箱主軸錐孔中心線對工作臺移動的平行度是否超差。普通精度級機床導軌的平行度為10~15μm。因此,要排除機床熱源,檢查油壓是否低于動作要求致使床頭箱、工作臺爬行;定期維修并保證工作臺進給精度,保證橫向進給機構實現(xiàn)準確、平穩(wěn)、微量的進給,應減小機床的振動,增加機床剛性,減小彈性變形。
(9)如果發(fā)現(xiàn)導軌內(nèi)支撐滾子磨損,就要及時把磨損的滾子換下來,但維修難度比較大,需要拆卸的零件較多,平時要求操作者多保養(yǎng)導軌,及時添加潤滑脂,勤清潔設備,防止砂輪屑進入,可延長導軌壽命。
內(nèi)徑磨削時,工件通過磁性夾盤支撐,與砂輪軸同向旋轉(zhuǎn),并橫向進給,砂輪軸往復運動,在粗、精加工轉(zhuǎn)換過程中,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。
隨著工業(yè)的發(fā)展,對軸承的質(zhì)量提出了更加嚴格的要求,導致各工序?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來越高,內(nèi)徑加工是軸承零件加工中的關鍵工序,降低內(nèi)徑工序廢品率是極其關鍵的工作,所以加工過程中針對錐度質(zhì)量問題,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)帶來巨大的經(jīng)濟效益。