中小型軸承內徑磨削錐度的產生原因及解決方法

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 經營發展部，黑龍江 哈爾濱150036）

1 前言

一般軸承套圈結構雖然簡單，但需要經過鍛造、車削、熱處理、磨削等多道工序方可加工完成，尤其是軸承內徑表面必須經過磨削加工，尺寸精度、幾何精度才能達到技術要求。雖然軸承內徑磨削工藝已經基本成熟，但內徑磨削過程中，如果不注意也容易產生內徑錐度廢品，所以加工中若出現錐度質量問題，如何快速判斷、調整、快速排除就顯得相當必要了，為下一工序提供優質的產品打下堅實的基礎。

2 HZM205內圓磨床的結構及參數

HZM205自動內圓磨床結構如圖1 所示，主要適用于中小型軸承套圈內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、結構緊湊、剛性好、操作方便等特點。該機床主要參數如下：

磨削內徑 Φ25～50mm，

最大磨孔深度 35mm，

最大工件直徑 Φ65mm，

工作臺最大行程 158mm，

床頭最大回轉角度 20°。

圖1 HZM205自動內圓磨床結構

3 磨削軸承內徑時產生錐度的原因

眾所周知，軸承磨削加工中，由于內徑尺寸精度要求比較高，加工難度大，軸承零件加工中40%～65%的廢品多產生在內徑加工工序，尺寸、橢圓、錐度超差是內徑加工中易產生的問題，錐度又是廢品中的主要問題。內徑錐度是軸承精度指標中的重要一項，直接影響軸承內徑與軸的配合，錐度的合格與否直接影響軸承使用壽命。產生錐度超差的原因如下：

（1）前工序內徑質量控制的不好，本身錐度就偏大。

（2）工件旋轉中心與砂輪軸旋轉中心不等高。

（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）工件產生熱變形致使內孔的端部磨量不等。

（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，如果導軌內支撐滾子磨損或滾子疊起，也會產生內徑錐度。

4 解決方法

磨削過程中，為解決內徑錐度超差的問題，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，造成磨后內徑仍存在錐度超差的問題，因此，應對前工序質量提出較高要求，內徑尺寸在Φ25～50mm之間，錐度應不超過60μm。還要加強本工序的質量控制，磨削內徑尺寸Φ25～50mm套圈時，內徑錐度應控制在6μm以內。

（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進行磨削，如果工件旋轉中心與砂輪旋轉中心不等高，磨削內徑時就會造成錐度超差。因此，加工中要嚴格調整工件旋轉中心，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）循環加工時，為避免磨內徑時錐度超差，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，也會導致磨內徑錐度超差。要認真調整行程擋塊的位置，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圓中間部分少，內圓容易產生中凹；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、換砂輪時極易發生L1調整不合理的現象，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，磨削內徑時，砂輪軸受力會彎曲導致內徑錐度超差，造成工件內孔表面也比較粗糙。各檔外圓與接長軸圓柱面的同軸度要保證在8μm以內，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）如果磨削內徑時，冷卻液沒有充分噴射到磨削區域，就會使工件產生熱變形，致使內孔的端部磨量不等，導致磨內徑時錐度超差。加工過程中要保證冷卻液能以一定壓力噴射到磨削區域，使被加工工件得到充分冷卻，避免工件產生熱變形或燒傷，而且要保證冷卻液清潔，要經常過濾冷卻液中的磨屑和碎磨粒，確保工件的加工質量要求。

（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準確、平穩、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）如果發現導軌內支撐滾子磨損，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。

內徑磨削時，工件通過磁性夾盤支撐，與砂輪軸同向旋轉，并橫向進給，砂輪軸往復運動，在粗、精加工轉換過程中，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節，因磨削性能而定，一般砂輪修整厚度為2～8μm。

5 結束語

隨著工業的發展，對軸承的質量提出了更加嚴格的要求，導致各工序對產品質量的要求也越來越高，內徑加工是軸承零件加工中的關鍵工序，降低內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帶來巨大的經濟效益。