無心外圓磨削加工原理

1、無心外圓磨削加工原理無心外圓磨床它沒有床頭箱和尾架，而是由托板和導輪支持工件，用砂輪進行磨削。托板的上表面傾斜30 50，使工件靠切削力緊緊壓在導輪上，導輪軸線相對于砂輪軸線有一傾斜角度a（15）。導輪低速轉動靠摩擦力帶動工件旋轉。由于傾斜角的存在，導輪與工件接觸點處的速度V導方向是斜的，它可分為兩個速度分量：一個是V工使工件旋轉，另一個是V進，使工件產(chǎn)生軸向進給運動。V進=V導sina.VI=V導cosa.式中：V導一一導輪的圓周速度（m/s）.V工一一工件的圓周速度（m/s） .V進一一工件的軸向進給速度（m/s）.一般情況下，V導選0.1660.5m/s。由于導輪軸線 與砂輪軸線有一傾斜

2、角a工件與導輪不是線接觸。為使工件與導輪保持線接觸，導輪的形狀就不應是圓柱形，而應將其做成雙曲面形。為此修正砂輪時，金 剛石筆的運動應根據(jù)角a加以調(diào)整。由于無心外圓磨床磨削工件時不用頂尖支撐，所以工件磨削長度不受頂尖限制，又因磨削時工件被支持在導輪和砂輪之間, 不會被磨削力頂彎，所以可磨削細長工件。無心磨削生產(chǎn)效率高，易于實現(xiàn)自動化，因此，多用于成批大量生產(chǎn)中磨削銷軸等小零件或磨削細長光軸。無心磨床不能磨削斷續(xù)表面（如有長鍵槽的圓柱面），因為這樣導輪就無法使工件旋轉無心磨床的理論和實戰(zhàn)國防工業(yè)出版社 關于無心外圓磨削質(zhì)量問題的分析周伏玲遼寧省大連市【摘要】本文通過對無心外圓磨削質(zhì)量問題的剖析，

3、指出影響無心外圓磨削質(zhì)量的主要因素，并對不圓度、圓柱度及工件的表面缺陷等原因進行了分析， 并進一步尋求解 決影響無心外圓磨削質(zhì)量的措施和途徑，為同類產(chǎn)品及同行們提供可借鑒的工藝途徑和解決問題的思路。【關鍵詞】無心外圓磨削；不圓度誤差；圓柱度；表面缺陷About uninten ti on ally cyli ndrical grinding quality questi on an alysisZhou Fuli ng【Abstract】This article through to the cylindrical grinding quality questionsan alysis, po

4、in ted out uninten ti on ally the in flue nee uninten ti on ally cyli ndrica l grinding quality theprimary factor, and to out of roundness, cylindricity an d work piece reas ons and so on surface defect hascarried on the an alysis, and further seeks the solutio n in flue nce uninten ti on ally cyli

5、ndrical grinding quality the measure and the way, and the colleagues provides the craft way which for the similar products may usefor reference and solves the question mentality.【Keywords】Uninten ti on ally cyli ndrical grinding; Out of roundn ess error; Cyli ndricity; Surface defect在生產(chǎn)中，尤其是大批生產(chǎn)中小型回

6、轉體工件時，如錄音機芯軸、注射器芯、軸承套圈、滾 柱、滾針、活塞銷、柱塞、常見的家用電器等，其精加工常用無心外圓磨床來實現(xiàn)。這是因 為磨削時工件上不必打中心孔，通磨時，加工時間與輔助時間重合，成批連續(xù)加工時，切入磨只需較少的輔助時間，所以，生產(chǎn)率比一般的外圓磨床高，生產(chǎn)成本低，同時，在切削寬 度上全部由托板剛性支承，工件不易發(fā)生變形，可使被加工工件保持較小的表面粗糙度。然而，機器零件經(jīng)機械加工后的質(zhì)量不僅僅只靠表面粗糙度來維持，還要用尺寸精度、幾何形狀精度、工件表面間相對位置精度等項質(zhì)量指標加以衡量， 無心外圓磨削同樣也不例外。與 無心外圓磨削過程相關的質(zhì)量問題主要有以下幾方面。1.工件的不圓

7、度誤差對質(zhì)量的影響1.1工件中心高是影響磨削后不圓度誤差的主要幾何因素。1.1.1工件中心高h對棱圓度的影響。眾所周知，從成圓理論知，當h=0時，各奇次諧波卩ni=1（卩i=1）。也即是，工件件中心高h=0,無法改善奇次諧波。在h=0的附近，有某些奇次諧波 卩ni1,故工件在這些條件下磨削，棱圓度反而惡化了。隨著h的提高，卩ni向小于1的方向變化，工件棱圓度得以改善。工件棱圓度與中心高的關系見圖1。1.1.2工件中心高h對橢圓度的影響。工件中心高對橢圓度的影響，從某種意義上說，與棱圓度恰好相反。在h=0附近，橢圓度可以得到迅速改善。提高工件中心高度，增加，橢圓度不易改善，且易產(chǎn)生較高次的偶次諧

8、波。同時，中心高度過高，受力不穩(wěn)，易發(fā)生振 動，橢圓度會惡化。因此，對于棱圓度及橢圓度這對矛盾的統(tǒng)一體，就要尋找一個使兩者平衡的解決方法。1.1.3最優(yōu)中心高度。一般而言，橢圓度比棱圓度容易改善，且不易惡化。因此，為了提高磨削生產(chǎn)率與磨削精度，可采用”多次調(diào)整法”。在粗磨時，采用較高的中心高度，以改善棱圓度為主；精磨時，將中心高度降低一些，以改善橢圓度為主，同時進一步改善棱圓度。在 實踐中，磨削中等尺寸工件0 47mn精度等級G級的滾動軸承套圈外圓時，粗磨可采用h=2030mm在粗磨余量0.150.30mm后，一般棱圓度可達1道以下，橢圓度也不會超過11.5道。精磨時，高度降至h=1015mm

9、左右，再磨除0.10mm左右余量，則不圓度誤差可達0.0 020.004mm。在實踐中，應根據(jù)實際生產(chǎn)條件來選擇一次或多次調(diào)整法來磨削外圓，對于無心外圓磨削而言，多次調(diào)整法可以更為全面地反映出其優(yōu)越性，更適應無心磨削的特點。 若為單件小批量生產(chǎn)，更宜采用一次調(diào)整法來修正不圓度。1.2導輪速度對工件不圓度誤差的影響。在無心磨床導輪傳動鏈工作正常條件下，導輪速度在一定范圍內(nèi)變化時，對工件不圓度誤差影響不大。但導輪速度過高會引起系統(tǒng)振動，從而使磨削精度迅速下降。在實踐中，筆者曾多次發(fā)現(xiàn)，由于導輪速度過高而使工件不圓度誤差 增大的實例。降低導輪轉速后，情況隨即好轉，這一點應引起生產(chǎn)者注意。1.3工件慣

10、性對工件不圓度誤差的影響。慣性大的工件比慣性小的工件其不圓度誤差容易改善。在托板頂角 “=60,中心高h=315mm條件下，對于長度均為30mm直徑分別為0 9 mm 0 14mm 0 20mm的工件進行試驗，發(fā)現(xiàn)工件直徑越小，其慣性小，不圓度誤差越不易 改善，如圖2所示。因此，在實踐中，在保證工件運動穩(wěn)定的前提下，操作者們通常對剛性 小、慣性小工件的中心高度選用的比剛性大、慣性大工件的中心高度還要高。1.4機床精度對工件不圓度誤差的影響。在實際生產(chǎn)中，筆者調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，要達到0.001mm以下的不圓度誤差十分困難，這主要是受到機床精度的限制，同時，無心磨床的振動、傳動鏈的穩(wěn)定性、磨輪及導輪的修

11、整質(zhì)量，都會直接影響到磨削質(zhì)量。導輪運動環(huán)節(jié)的松動、間隙過大，會造成工件運動的不均勻而形成不圓度誤差。適當?shù)販p少主軸軸承間隙，提高動壓軸承剛性，可采用新液體靜壓軸承作為主軸軸承，以使得不圓度誤差下降到0.30.5左右。對于磨削要求較高的工件，可選用精密級或高精度無心磨床。2.工件的圓柱度對質(zhì)量的影響工件的圓柱度誤差是工件軸向截面內(nèi)的幾何形狀誤差，包括工件錐度、凹度及凸度等。產(chǎn)生這些誤差的主要原因，是在磨削過程中工件實際中心線偏離理論中心線所致，當這兩條線在水平面內(nèi)相交成一定角度時，就會形成錐度。當這個角度在工件運動過程中不斷地、連續(xù)地變化時，就會形成凹度或凸度。2.1錐度對工件質(zhì)量的影響。工件

12、在加工過程中，有時前端面直徑小于后端面直徑，一般稱 這種錐度為前錐度，反之為后錐度。一般而言，磨削區(qū)域形狀不正確是造成錐度的主要原因 之一。由于導輪不正確，而使工件可能產(chǎn)生錐度。當導輪局部過度磨損，或者因其他原因引 起的導輪局部形狀不正確及托板局部磨損太大，都可能引起工件軸線傾斜，從而產(chǎn)生錐度。 如圖3所示。因此，修磨或更換導輪，以防工件出現(xiàn)錐度。2.2凹度及凸度。工件產(chǎn)生凹度、凸度及工件軸向局部凹度、凸度的原因，主要是無心磨床 前后側導板傾斜不平及導輪形狀不正確引起的。前后側導板對磨削精度的影響往往容易被疏忽。在實踐中，特別是磨削較長工件時，更要注意側導板的調(diào)整。在發(fā)現(xiàn)前后側導板工作面 與工

13、件運動方向不平行時，應根據(jù)機床托架定向槽對側導板安裝基面進行鏟刮。側導板磨損后應及時修磨，使側導板工作面與定向槽平等。一般地，對于中等尺寸無心磨床，其不平行度允許差為0.010.02mm/全長。3.工件的表面缺陷對質(zhì)量的影響無心磨削工件表面缺陷很多，主要有振紋、磨削面及倒角 處磨傷、表面擦傷、表面螺旋狀磨痕、燒傷等。3.1振紋對工件質(zhì)量的影響。振紋即明暗相間的軸向條紋痕跡。一般情況下，振紋發(fā)生在工 件一端或一端較明顯而另一端較輕微的情況下，有時振紋也橫貫工件全長。發(fā)生振紋的主要原因是工藝系統(tǒng)振動。實踐中，可能引起振動的原因還有：工件調(diào)整中心高過高；工藝系統(tǒng)剛性不足；磨輪沒有及時修整或修整質(zhì)量達

14、不到要求；修整器夾座剛性不足，修整金剛石或其他修整工具過鈍；磨輪過硬；磨輪平衡質(zhì)量不好或磨輪使用一個階段后失去了原有平衡精 度；磨削量過大，磨削區(qū)域過短；機床主軸間隙過大，傳動鏈精度不高；外源振動。針對這 些原因，在磨削時，應格外引起操作者的注意。3.2外圓及倒角處磨傷對工件質(zhì)量的影響。3.2.1倒角處磨傷對工件質(zhì)量的影響。倒角處磨傷較易為肉眼所發(fā)現(xiàn)，此處磨傷一般都很深，常發(fā)生在工件進口與出口處。3.2.1.1前后側導板調(diào)整不正確，工件引導方向不正。在工件進入或離開磨削區(qū)域時，工件的一端與磨輪接觸而被磨傷。3.2.1.2磨輪形狀不正確，沒有適當?shù)奈沽蠀^(qū)域，工件余量較大時，進入磨削區(qū)域倒角處被

15、磨傷，因此，在粗磨時，倒角磨傷較多。3.2.1.3導輪前端面比磨輪前端面高。當工件進入磨削區(qū)域時，受導輪側向壓力作用突然與 磨輪相接觸而被磨傷。3.2.1.4操作者手推或上料機構推動工件方向不正確，而引發(fā)的倒角處磨傷。3.2.1.5工件較重，磨量過小，在進入磨削區(qū)域時，未能立即被帶動起來而被磨傷，因而磨 削細長工件時，倒角處磨傷也會反映到前端面附近或后端面附近的外圓上。3.2.2外圓處磨傷對工件質(zhì)量的影響。外圓磨傷大都發(fā)生在工件的一端，一般外圓磨傷深度 為0.0030.02mm,嚴重的可達0.100.20mm大都在磨削區(qū)域內(nèi)易發(fā)生此類缺陷。3.2.2.1導輪表面修整缺陷，表面不平；導輪未能及時

16、修整或表面存有異狀突起物，如在磨 削滾動軸承套圈在拋光后修磨時，常將拋光油膏帶到無心磨工序而附在導輪表面上，而當這些導輪突起點與工件相接觸時，突然將工件推向磨輪，致使外圓表面被磨傷。3.2.2.2工件磨量過小，中心高較高，托板頂角過大，工件慣性較小，導輪表面被淤塞以及 導輪與工件摩擦系數(shù)下降等原因，引起工件運動的不穩(wěn)定，工件與導輪之間發(fā)生較大的滑動， 導輪控制工件運動能力降低，工件回轉速度不均勻或工件短時間內(nèi)停止轉動而被磨傷。3.2.2.3外圓表面擦傷。試驗證明，精磨擦傷主要是工件與托板摩擦引起的。在磨削過程中，部分脫落的磨粒、結合劑、磨屑及冷卻液中的油脂混合在一起，形成一種油膏狀物質(zhì)，附著在

17、托板上，磨削光潔的表面在磨削區(qū)域的后部與托板摩擦而擦傷。3.2.2.4磨輪修整后，磨削一開始，砂粒最易脫落，最易引起工件擦傷。為防止精磨擦傷， 可使用稍鈍的磨輪進行最后磨削。3.2.3解決工件表面擦傷的措施。3.2.3.1使工件在托板左上角部分（從操作者方向看）接觸，加大托板與磨輪間的間隙C,以便于磨屑等通過。如圖4所示。一般C0值可取托板厚度的1/3左右。3.2.3.2在磨輪、導輪修整后，將托板表面沖洗干凈。磨輪不宜修整過粗。托板工作面要 仔細修磨。修磨后要嚴格去磁，以防吸附鐵屑穢物。精磨時可以采用硬度較低的托板。3.2.3.3使用的冷卻液要保持清潔。在冷卻裝置系統(tǒng)中，最好使用濾清器、磁性分

18、離器或渦 旋分離器，以凈化冷卻液。選用恰當?shù)哪ハ饔昧浚r，磨量不宜過小。3.3磨削表面螺旋狀磨痕。螺旋狀磨痕一般發(fā)生在精磨及半粗磨條件下，粗磨時因工件表面 粗糙，不易看到這種缺陷。出現(xiàn)這種情況，主要是因為磨削區(qū)域過短，工件未經(jīng)充分磨削所致；磨輪后部沒有修整成一定角度，或側導板調(diào)整不當， 工件在出口處被磨輪后部磨削而產(chǎn)生；磨量過大，磨削過程不充分，也會引起螺旋狀磨痕。3.4磨削表面燒傷。表面燒傷是屬于表面組織物理層的變化。嚴重的燒傷可用肉眼觀察到被 燒灼的痕跡。產(chǎn)生這一缺陷的原因主要是，磨削用量過大或磨削濃度不均勻；磨輪過硬；冷 卻液不充分。如果所磨削的外圓表面為機器的工作面時，由于其要承受較大的負荷及要求耐磨，因而不允許存在燒傷。例如，作為機器裝配表面的滾動軸承外圓，只要不存在肉眼可見的燒傷即可。4.結束語通過對無心外圓磨的質(zhì)量問題的剖析，可以看出，無心外圓磨的加工雖然有較多的引起質(zhì)量的問題，但只要抓住問題的關鍵，采取相應的措施，仍能加工出合格的產(chǎn)品。以下無正文僅供個人用于學習、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur fur den pers?nlichen fu