無(wú)心外圓磨削加工原理

1、無(wú)心外圓磨削加工原理無(wú)心外圓磨床它沒(méi)有床頭箱和尾架，而是由托板和導(dǎo)輪支持工件，用砂輪進(jìn)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(dǎo)輪上，導(dǎo)輪軸線相對(duì)于砂輪軸線有一傾斜角度a（15）。導(dǎo)輪低速轉(zhuǎn)動(dòng)靠摩擦力帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。由于傾斜角的存在，導(dǎo)輪與工件接觸點(diǎn)處的速度V導(dǎo)方向是斜的，它可分為兩個(gè)速度分量：一個(gè)是V工使工件旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)是V進(jìn)，使工件產(chǎn)生軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。V進(jìn)=V導(dǎo)sina.VI=V導(dǎo)cosa.式中：V導(dǎo)一一導(dǎo)輪的圓周速度（m/s）.V工一一工件的圓周速度（m/s） .V進(jìn)一一工件的軸向進(jìn)給速度（m/s）.一般情況下，V導(dǎo)選0.1660.5m/s。由于導(dǎo)輪軸線 與砂輪軸線有一傾斜

2、角a工件與導(dǎo)輪不是線接觸。為使工件與導(dǎo)輪保持線接觸，導(dǎo)輪的形狀就不應(yīng)是圓柱形，而應(yīng)將其做成雙曲面形。為此修正砂輪時(shí)，金 剛石筆的運(yùn)動(dòng)應(yīng)根據(jù)角a加以調(diào)整。由于無(wú)心外圓磨床磨削工件時(shí)不用頂尖支撐，所以工件磨削長(zhǎng)度不受頂尖限制，又因磨削時(shí)工件被支持在導(dǎo)輪和砂輪之間, 不會(huì)被磨削力頂彎，所以可磨削細(xì)長(zhǎng)工件。無(wú)心磨削生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(xì)長(zhǎng)光軸。無(wú)心磨床不能磨削斷續(xù)表面（如有長(zhǎng)鍵槽的圓柱面），因?yàn)檫@樣導(dǎo)輪就無(wú)法使工件旋轉(zhuǎn)無(wú)心磨床的理論和實(shí)戰(zhàn)國(guó)防工業(yè)出版社 關(guān)于無(wú)心外圓磨削質(zhì)量問(wèn)題的分析周伏玲遼寧省大連市【摘要】本文通過(guò)對(duì)無(wú)心外圓磨削質(zhì)量問(wèn)題的剖析，

3、指出影響無(wú)心外圓磨削質(zhì)量的主要因素，并對(duì)不圓度、圓柱度及工件的表面缺陷等原因進(jìn)行了分析， 并進(jìn)一步尋求解 決影響無(wú)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(wèn)題的思路。【關(guān)鍵詞】無(wú)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(zhuǎn)體工件時(shí)，如錄音機(jī)芯軸、注射器芯、軸承套圈、滾 柱、滾針、活塞銷、柱塞、常見(jiàn)的家用電器等，其精加工常用無(wú)心外圓磨床來(lái)實(shí)現(xiàn)。這是因 為磨削時(shí)工件上不必打中心孔，通磨時(shí)，加工時(shí)間與輔助時(shí)間重合，成批連續(xù)加工時(shí)，切入磨只需較少的輔助時(shí)間，所以，生產(chǎn)率比一般的外圓磨床高，生產(chǎn)成本低，同時(shí)，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(jī)器零件經(jīng)機(jī)械加工后的質(zhì)量不僅僅只靠表面粗糙度來(lái)維持，還要用尺寸精度、幾何形狀精度、工件表面間相對(duì)位置精度等項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)加以衡量， 無(wú)心外圓磨削同樣也不例外。與 無(wú)心外圓磨削過(guò)程相關(guān)的質(zhì)量問(wèn)題主要有以下幾方面。1.工件的不圓

7、度誤差對(duì)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(yuǎn)對(duì)棱圓度的影響。眾所周知，從成圓理論知，當(dāng)h=0時(shí)，各奇次諧波卩ni=1（卩i=1）。也即是，工件件中心高h(yuǎn)=0,無(wú)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(guān)系見(jiàn)圖1。1.1.2工件中心高h(yuǎn)對(duì)橢圓度的影響。工件中心高對(duì)橢圓度的影響，從某種意義上說(shuō)，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(shí)，中心高度過(guò)高，受力不穩(wěn)，易發(fā)生振 動(dòng)，橢圓度會(huì)惡化。因此，對(duì)于棱圓度及橢圓度這對(duì)矛盾的統(tǒng)一體，就要尋找一個(gè)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(shí)，采用較高的中心高度，以改善棱圓度為主；精磨時(shí)，將中心高度降低一些，以改善橢圓度為主，同時(shí)進(jìn)一步改善棱圓度。在 實(shí)踐中，磨削中等尺寸工件0 47mn精度等級(jí)G級(jí)的滾動(dòng)軸承套圈外圓時(shí)，粗磨可采用h=2030mm在粗磨余量0.150.30mm后，一般棱圓度可達(dá)1道以下，橢圓度也不會(huì)超過(guò)11.5道。精磨時(shí)，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(dá)0.0 020.004mm。在實(shí)踐中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件來(lái)選擇一次或多次調(diào)整法來(lái)磨削外圓，對(duì)于無(wú)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(yīng)無(wú)心磨削的特點(diǎn)。 若為單件小批量生產(chǎn)，更宜采用一次調(diào)整法來(lái)修正不圓度。1.2導(dǎo)輪速度對(duì)工件不圓度誤差的影響。在無(wú)心磨床導(dǎo)輪傳動(dòng)鏈工作正常條件下，導(dǎo)輪速度在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，對(duì)工件不圓度誤差影響不大。但導(dǎo)輪速度過(guò)高會(huì)引起系統(tǒng)振動(dòng)，從而使磨削精度迅速下降。在實(shí)踐中，筆者曾多次發(fā)現(xiàn)，由于導(dǎo)輪速度過(guò)高而使工件不圓度誤差 增大的實(shí)例。降低導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速后，情況隨即好轉(zhuǎn)，這一點(diǎn)應(yīng)引起生產(chǎn)者注意。1.3工件慣

10、性對(duì)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(yuǎn)=315mm條件下，對(duì)于長(zhǎng)度均為30mm直徑分別為0 9 mm 0 14mm 0 20mm的工件進(jìn)行試驗(yàn)，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(shí)踐中，在保證工件運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定的前提下，操作者們通常對(duì)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(jī)床精度對(duì)工件不圓度誤差的影響。在實(shí)際生產(chǎn)中，筆者調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，要達(dá)到0.001mm以下的不圓度誤差十分困難，這主要是受到機(jī)床精度的限制，同時(shí)，無(wú)心磨床的振動(dòng)、傳動(dòng)鏈的穩(wěn)定性、磨輪及導(dǎo)輪的修

11、整質(zhì)量，都會(huì)直接影響到磨削質(zhì)量。導(dǎo)輪運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)的松動(dòng)、間隙過(guò)大，會(huì)造成工件運(yùn)動(dòng)的不均勻而形成不圓度誤差。適當(dāng)?shù)販p少主軸軸承間隙，提高動(dòng)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(duì)于磨削要求較高的工件，可選用精密級(jí)或高精度無(wú)心磨床。2.工件的圓柱度對(duì)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(guò)程中工件實(shí)際中心線偏離理論中心線所致，當(dāng)這兩條線在水平面內(nèi)相交成一定角度時(shí)，就會(huì)形成錐度。當(dāng)這個(gè)角度在工件運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷地、連續(xù)地變化時(shí)，就會(huì)形成凹度或凸度。2.1錐度對(duì)工件質(zhì)量的影響。工件

12、在加工過(guò)程中，有時(shí)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(dǎo)輪不正確，而使工件可能產(chǎn)生錐度。當(dāng)導(dǎo)輪局部過(guò)度磨損，或者因其他原因引 起的導(dǎo)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(dǎo)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(wú)心磨床 前后側(cè)導(dǎo)板傾斜不平及導(dǎo)輪形狀不正確引起的。前后側(cè)導(dǎo)板對(duì)磨削精度的影響往往容易被疏忽。在實(shí)踐中，特別是磨削較長(zhǎng)工件時(shí)，更要注意側(cè)導(dǎo)板的調(diào)整。在發(fā)現(xiàn)前后側(cè)導(dǎo)板工作面 與工

13、件運(yùn)動(dòng)方向不平行時(shí)，應(yīng)根據(jù)機(jī)床托架定向槽對(duì)側(cè)導(dǎo)板安裝基面進(jìn)行鏟刮。側(cè)導(dǎo)板磨損后應(yīng)及時(shí)修磨，使側(cè)導(dǎo)板工作面與定向槽平等。一般地，對(duì)于中等尺寸無(wú)心磨床，其不平行度允許差為0.010.02mm/全長(zhǎng)。3.工件的表面缺陷對(duì)質(zhì)量的影響無(wú)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(duì)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(shí)振紋也橫貫工件全長(zhǎng)。發(fā)生振紋的主要原因是工藝系統(tǒng)振動(dòng)。實(shí)踐中，可能引起振動(dòng)的原因還有：工件調(diào)整中心高過(guò)高；工藝系統(tǒng)剛性不足；磨輪沒(méi)有及時(shí)修整或修整質(zhì)量達(dá)

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(guò)鈍；磨輪過(guò)硬；磨輪平衡質(zhì)量不好或磨輪使用一個(gè)階段后失去了原有平衡精 度；磨削量過(guò)大，磨削區(qū)域過(guò)短；機(jī)床主軸間隙過(guò)大，傳動(dòng)鏈精度不高；外源振動(dòng)。針對(duì)這 些原因，在磨削時(shí)，應(yīng)格外引起操作者的注意。3.2外圓及倒角處磨傷對(duì)工件質(zhì)量的影響。3.2.1倒角處磨傷對(duì)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(jìn)口與出口處。3.2.1.1前后側(cè)導(dǎo)板調(diào)整不正確，工件引導(dǎo)方向不正。在工件進(jìn)入或離開(kāi)磨削區(qū)域時(shí)，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(méi)有適當(dāng)?shù)奈沽蠀^(qū)域，工件余量較大時(shí)，進(jìn)入磨削區(qū)域倒角處被

15、磨傷，因此，在粗磨時(shí)，倒角磨傷較多。3.2.1.3導(dǎo)輪前端面比磨輪前端面高。當(dāng)工件進(jìn)入磨削區(qū)域時(shí)，受導(dǎo)輪側(cè)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(jī)構(gòu)推動(dòng)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(guò)小，在進(jìn)入磨削區(qū)域時(shí)，未能立即被帶動(dòng)起來(lái)而被磨傷，因而磨 削細(xì)長(zhǎng)工件時(shí)，倒角處磨傷也會(huì)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(duì)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(yán)重的可達(dá)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(dǎo)輪表面修整缺陷，表面不平；導(dǎo)輪未能及時(shí)

16、修整或表面存有異狀突起物，如在磨 削滾動(dòng)軸承套圈在拋光后修磨時(shí)，常將拋光油膏帶到無(wú)心磨工序而附在導(dǎo)輪表面上，而當(dāng)這些導(dǎo)輪突起點(diǎn)與工件相接觸時(shí)，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(guò)小，中心高較高，托板頂角過(guò)大，工件慣性較小，導(dǎo)輪表面被淤塞以及 導(dǎo)輪與工件摩擦系數(shù)下降等原因，引起工件運(yùn)動(dòng)的不穩(wěn)定，工件與導(dǎo)輪之間發(fā)生較大的滑動(dòng)， 導(dǎo)輪控制工件運(yùn)動(dòng)能力降低，工件回轉(zhuǎn)速度不均勻或工件短時(shí)間內(nèi)停止轉(zhuǎn)動(dòng)而被磨傷。3.2.2.3外圓表面擦傷。試驗(yàn)證明，精磨擦傷主要是工件與托板摩擦引起的。在磨削過(guò)程中，部分脫落的磨粒、結(jié)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(kāi)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(jìn)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(guò)。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(dǎo)輪修整后，將托板表面沖洗干凈。磨輪不宜修整過(guò)粗。托板工作面要 仔細(xì)修磨。修磨后要嚴(yán)格去磁，以防吸附鐵屑穢物。精磨時(shí)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(dāng)?shù)哪ハ饔昧?，精磨時(shí)，磨量不宜過(guò)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(shí)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?yàn)槟ハ鲄^(qū)域過(guò)短，工件未經(jīng)充分磨削所致；磨輪后部沒(méi)有修整成一定角度，或側(cè)導(dǎo)板調(diào)整不當(dāng)， 工件在出口處被磨輪后部磨削而產(chǎn)生；磨量過(guò)大，磨削過(guò)程不充分，也會(huì)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(yán)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(guò)大或磨削濃度不均勻；磨輪過(guò)硬；冷 卻液不充分。如果所磨削的外圓表面為機(jī)器的工作面時(shí)，由于其要承受較大的負(fù)荷及要求耐磨，因而不允許存在燒傷。例如，作為機(jī)器裝配表面的滾動(dòng)軸承外圓，只要不存在肉眼可見(jiàn)的燒傷即可。4.結(jié)束語(yǔ)通過(guò)對(duì)無(wú)心外圓磨的質(zhì)量問(wèn)題的剖析，可以看出，無(wú)心外圓磨的加工雖然有較多的引起質(zhì)量的問(wèn)題，但只要抓住問(wèn)題的關(guān)鍵，采取相應(yīng)的措施，仍能加工出合格的產(chǎn)品。以下無(wú)正文僅供個(gè)人用于學(xué)習(xí)、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