薄壁軸承磨削電磁無心夾具的精確調(diào)整

張彥合，焦陽，張佳

(洛陽LYC軸承有限公司 技術(shù)中心，河南 洛陽 471039)

薄壁軸承廣泛應(yīng)用于航空、航天、醫(yī)療器械及機(jī)器人等領(lǐng)域，國外對該類型軸承已經(jīng)開始系列化生產(chǎn)，其結(jié)構(gòu)變形日趨多樣化，應(yīng)用范圍越來越廣，加工技術(shù)已十分成熟；國內(nèi)對薄壁軸承的研究起步較晚，對其加工工藝等方面還處于摸索階段。薄壁軸承磨削加工中電磁無心夾具的調(diào)整方法對套圈的精度和加工效率影響重大，因此，下文介紹一種薄壁軸承磨削時(shí)電磁無心夾具的精確、快捷調(diào)整方法。

1 工作原理

電磁無心夾具的工作原理如圖1所示，其將交流電整流為直流電，通過線圈產(chǎn)生電磁效應(yīng)，使工件磁化并將工件端面吸緊在磁極端面上，實(shí)現(xiàn)工件軸向定位。依靠2個(gè)可調(diào)節(jié)支承，使工件中心O′和磁極中心O具有一定的偏心量e。當(dāng)磁極繞其軸心O旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁力就迫使工件繞自身的中心O′旋轉(zhuǎn)，由于存在偏心量e，致使磁極與工件之間產(chǎn)生相對滑動(dòng)，在磁力的作用下磁極端面產(chǎn)生摩擦力矩和阻止工件滑動(dòng)的摩擦合力F。摩擦力矩迫使工件回轉(zhuǎn)，摩擦合力F則使工件緊貼于水平支承、下支承上，從而使工件獲得穩(wěn)定的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)[1-2]。

1—下支承;2—水平支承；3—底盤；4—扇形磁極；5—工件圖1 電磁無心夾具工作原理圖

2 調(diào)整方法

電磁無心夾具的兩支承夾角β、偏心方向角θ(磁極和工件中心連線與水平支承的夾角)、磁力大小和支承角α(水平支承與工件水平中心線的夾角)比較容易調(diào)整；偏心量e只有理論的調(diào)整范圍(合理的偏心量e值取0.15～0.5 mm)，沒有具體的檢測方法，需要依靠操作人員的自身技能進(jìn)行調(diào)整，再對工件進(jìn)行試磨，造成輔助時(shí)間長，加工效率低。以薄壁軸承外圈內(nèi)圓磨削為例，進(jìn)行電磁無心夾具精確調(diào)整方法的說明。

2.1 經(jīng)驗(yàn)參數(shù)

根據(jù)加工工件尺寸，依實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，選定支承角α為0°、兩支承夾角β為110°、偏心方向角θ為5°～15°、偏心量e為0.15～0.3 mm。偏心量e和偏心方向角θ通過水平支承和下支承的位置變化進(jìn)行調(diào)整，一般不調(diào)整兩支承夾角β。

2.2 偏心量e和偏心方向角θ的調(diào)整

(1)磁極充磁吸附工件，在磁極端面上大概確定水平支承和下支承的位置，然后磁極去磁。對于薄壁工件，若磁極較厚，還需要將磁極端面修薄，避免工件倒角的毛刺影響磁極與工件端面的接觸情況，影響加工誤差。

(2)調(diào)整水平支承(圖2)。將磁力表架吸附在磁極內(nèi)側(cè)底部，磁極旋轉(zhuǎn)時(shí)磁力表架與其一起旋轉(zhuǎn)，測量表頭打在工件內(nèi)表面水平支承對應(yīng)位置1處；手動(dòng)旋轉(zhuǎn)磁極(磁極已去磁，工件不隨磁極一起旋轉(zhuǎn))，磁極帶動(dòng)磁力表架旋轉(zhuǎn)180°后，測量表頭從位置1轉(zhuǎn)動(dòng)到位置2。若測量表讀數(shù)的減少量為2emincosθ～2emaxcosθ，則固定水平支承，完成水平位置的調(diào)整；若減小量超出該范圍，則需前、后調(diào)整水平支承位置，直至滿足該范圍要求為止。對于偏心量e要求非常精確的情況，還需要考慮工件本身圓度誤差的影響，一般控制工件內(nèi)徑圓度誤差為0.015～0.02 mm，對確定偏心量值的影響較小。

圖2 水平支承調(diào)整

圖3 下支承調(diào)整

2.3 調(diào)整范圍計(jì)算

薄壁軸承磨內(nèi)圓時(shí)為外徑面定位，由于工件內(nèi)、外徑本身的精度誤差很小，因此，不考慮其圓度誤差等的影響，認(rèn)為套圈為理想圓。工件回轉(zhuǎn)中心O′固定，以磁極中心O為原點(diǎn)，水平方向?yàn)閤軸、垂直方向?yàn)閥軸建立坐標(biāo)系，調(diào)整水平支承確定x值，調(diào)整下支承確定y值，確定出O′點(diǎn)的坐標(biāo)(x，y)值即可確定偏心量e和偏心方向角θ。調(diào)整過程中，根據(jù)加工工件的情況選定偏心方向角θ為一合理定值，對偏心量e在一合理范圍內(nèi)(emin～emax)進(jìn)行調(diào)整。

在水平支承位置調(diào)整中(圖4)，DB值為測量表的變化量。由圖可知，

圖4 水平支承位置調(diào)整示意圖

DB+CB=AO′+CO′，CB=BO′-CO′，

AO′=BO′，CO′=OO′cosθ=ecosθ，

得DB=2CO′=2ecosθ。

在下支承位置調(diào)整中(圖5)，HF值為測量表的變化量。同理

圖5 下支承位置調(diào)整示意圖

GO′=MO′/cos 20°=OO′sinθ/cos 20°=esinθ/cos 20°，

得HF=2GO′=2esinθ/cos 20°。

2.4 磁力大小的調(diào)整

調(diào)整偏心量e和偏心方向角θ在合適的范圍后，將磁極充磁，磁力的大小應(yīng)在保證工件穩(wěn)定回轉(zhuǎn)的情況下盡可能的小。特別對于薄壁軸承零件，磁力太大會(huì)使軸承端面發(fā)生輕微變形，去磁后可能產(chǎn)生端面翹曲、定位表面劃傷等，影響軸承的精度。調(diào)整好磁力大小后，通過判斷工件是否很快靠緊兩支承并穩(wěn)定回轉(zhuǎn)，證明磁力大小的合適程度，若工件有跳動(dòng)或飛出現(xiàn)象，要進(jìn)行再調(diào)整，直至工件達(dá)到穩(wěn)定回轉(zhuǎn)為止。

3 結(jié)束語

該精確調(diào)整電磁無心夾具的方法一般適用于內(nèi)徑尺寸Φ200 mm以上的軸承產(chǎn)品，若內(nèi)徑尺寸小，磁力表架將無法使用；磁極一般采用扇形磁極，磁極端面為弧形，使用時(shí)用多塊扇形磁極組成完整的圓環(huán)形。

上述薄壁軸承磨削時(shí)電磁無心夾具的調(diào)整方法可以根據(jù)加工工件的特點(diǎn)，依據(jù)選定的偏心量、偏心方向角、支承角等進(jìn)行精確調(diào)整，方便、快捷，調(diào)整適當(dāng)后完全可以保證軸承套圈的加工精度，甚至可以取消試磨，極大地縮短了輔助時(shí)間，提高了加工效率。