外圓磨床磨削缺陷分析及調整

汪王照

(南京汽車集團有限公司，江蘇 南京 210061)

一、凸輪軸無心磨床

機床型號為JUNKER（Jupiter500） 無心磨床，結構見圖1。無心磨床也稱自定心磨床，由砂輪、導輪及托板與工件三點接觸實現自動定心。工件磨削的質量與這幾部分結構和調整都有著非常緊密的關系。

首先機床制造的靜態幾何精度是基礎，這是磨削高質量的根本保證，這主要和設備床身結構有關，主要包括導軌精度、進給絲杠精度和主軸精度。導軌精度包括導軌間隙和直線度。絲桿精度誤差主要來源于絲杠的制造精度以及絲杠和螺母的間隙，絲杠和螺母的間隙如果是螺母松動造成，可以將螺母收緊，如果是滾珠和絲杠磨損造成，就無法通過調整消除間隙，只有更換滾珠絲杠副。通常磨床的絲杠精度在三級或者二級。主軸的精度包括砂輪主軸和導輪主軸以及兩主軸平行度，兩主軸同兩砂輪修整器W1、W2兩軸的平行度。以砂輪主軸為基準，可通過調整C2和B2軸來達到平行。主軸精度可通過軸承預緊和更換軸承來實現。無心磨床常見磨削缺陷如下。

1.凸輪軸軸頸有錐度

這種情況主要是砂輪主軸和導輪主軸不平行所造成的，可通過調整C2和B2軸來實現，根據機床標尺直觀可見。根據工件測量的結果來調整，然后進行鎖定。

2.工件表面質量差

主要表現為棋盤紋路，表面粗糙度差，這種情況通常是由機床的振動造成的。首先，確保機床安裝各緊固部位必須緊固到位，尤其是機床地腳螺栓必須鎖緊。其次，檢查砂輪動平衡裝置是否可靠、設置是否合理。必要時休整砂輪和導輪并重新進行動平衡。

3．工件表面成不規則的多邊形形狀

工件在磨削時的穩定性非常關鍵，而無心磨床的穩定性主要是通過在磨削時工件受力平衡來保證，如圖2所示。工件的穩定性主要取決于工件在導輪、砂輪、托架之間的高度H。H的數值取決于DP+Do和Db+Do的值，通過設備廠家線解圖算得h1和h2值，一般情況H≈（h1+h2）/2，具體情況可根據實際進行微調。除了工件高度，砂輪也是一個主要的原因，砂輪的退出時間在初磨和精磨中是有區別的。在初磨中，砂輪在工件毛坯磨削成圓時退出，而在精磨時，砂輪接觸到工件后即可退出，具體磨削效果可根據實際情況來微調。另外托架各檔的高度是否一致也需要進行確認。

圖2 工件磨削示意圖

4．工件表面成橢圓

工件的表面成橢圓的原因很多，如果橢圓在每檔中都出現的話，通常有一個規律，就是橢圓度在同一個相位角，這主要是砂輪進給不連續所造成的。砂輪進給不連續主要來源于兩個方面，一是進給絲杠磨損有間隙，二是導軌潤滑不良。如果橢圓出現在部分檔位，且不固定，需要檢查砂輪和導輪的表面是否修整完好以及是否粘有雜物。工件不定期出現圓度超差的現象，不確定在哪一個檔位，通過檢查砂輪和導輪，發現上面有鐵屑，壓入到砂輪或導輪中。由于有高點，磨削時就會出現上述現象，將工件清理干凈再投入磨削，該現象消失。

5.工件表面有波紋痕跡

工件表面的波紋痕跡是由砂輪或導輪脫粒造成的，這時要檢查確認砂輪和導輪選擇是否合適或是否已經失效。一般需要考慮砂輪或導輪的粒度、硬度及粘結劑，同時和工件的磨削速度也有關，工件速度相對砂輪圓周速度的比例關系越大，砂輪應當越硬。為保證工件磨削表面質量，磨削液的過濾精度非常關鍵，通常過濾精度控制在5~10μm。

二、曲軸外圓磨床

曲軸外圓磨床的工件缺陷如上所述，需要補充的是工件主軸和尾架的相關注意事項，主軸包括工件主軸和砂輪主軸，砂輪主軸動平衡很關鍵，其他精度都可以通過砂輪的修整來彌補。工件主軸的精度包括頭架主軸間隙、端面跳動、主軸近端跳動、遠端跳動、上母線和側母線的精度以及和尾架的同軸度。圖3、4、5、6為通常檢驗主軸精度的示意圖。至于精度等級的要求視工件的精度要求而定。

三、結論

綜上所述，磨床的常見缺陷主要和以下因素有關：機床本身（主軸、導軌、托架、尾架等） 的靜態幾何精度是否喪失；工藝磨削參數是否合適；砂輪及其修整器是否存在缺陷和損壞；測量系統的誤差；機床的動態精度及其砂輪的動平衡；切削液的過濾精度及其切削性能指標是否合適。