无心磨质量问题分析.doc

无心磨质量问题分析 在生产中，尤其是大批生产中小型回转体工件时，如录音机芯轴、注射器芯、轴承套圈、滚柱、滚针、活塞销、柱塞、常见的家用电器等，其精加工常用无心外圆磨床来实现。这是因为磨削时工件上不必打中心孔，通磨时，加工时间与辅助时间重合，成批连续加工时，切入磨只需较少的辅助时间，所以，生产率比一般的外圆磨床高，生产成本低，同时，在切削宽度上全部由托板刚性支承，工件不易发生变形，可使被加工工件保持较小的表面粗糙度。然而，机器零件经机械加工后的质量不仅仅只靠表面粗糙度来维持，还要用尺寸精度、几何形状精度、工件表面间相对位置精度等项质量指标加以衡量，无心外圆磨削同样也不例外。与无心外圆磨削过程相关的质量问题主要有以下几方面。1.工件的不圆度误差对质量的影响1.1工件中心高是影响磨削后不圆度误差的主要几何因素。1.1.1工件中心高h对棱圆度的影响。众所周知，从成圆理论知，当h=0时，各奇次谐波μni=1（μi=1）。也即是，工件件中心高h=0，无法改善奇次谐波。在h=0的附近，有某些奇次谐波μni＞1，故工件在这些条件下磨削，棱圆度反而恶化了。随着h的提高，μni向小于1的方向变化，工件棱圆度得以改善。工件棱圆度与中心高的关系见图1。 1.1.2工件中心高h对椭圆度的影响。工件中心高对椭圆度的影响，从某种意义上说，与棱圆度恰好相反。在h=0附近，椭圆度可以得到迅速改善。提高工件中心高度， 增加，椭圆度不易改善，且易产生较高次的偶次谐波。同时，中心高度过高，受力不稳，易发生振动，椭圆度会恶化。因此，对于棱圆度及椭圆度这对矛盾的统一体，就要寻找一个使两者平衡的解决方法。1.1.3最优中心高度。一般而言，椭圆度比棱圆度容易改善，且不易恶化。因此，为了提高磨削生产率与磨削精度，可采用多次调整法。在粗磨时，采用较高的中心高度，以改善棱圆度为主；精磨时，将中心高度降低一些，以改善椭圆度为主，同时进一步改善棱圆度。在实践中，磨削中等尺寸工件φ47mm精度等级G级的滚动轴承套圈外圆时，粗磨可采用h=20～30mm，在粗磨余量0.15～0.30mm后，一般棱圆度可达1道以下，椭圆度也不会超过1～1.5道。精磨时，高度降至h=10～15mm左右，再磨除0.10mm左右余量，则不圆度误差可达0.002～0.004mm。在实践中，应根据实际生产条件来选择一次或多次调整法来磨削外圆，对于无心外圆磨削而言，多次调整法可以更为全面地反映出其优越性，更适应无心磨削的特点。若为单件小批量生产，更宜采用一次调整法来修正不圆度。1.2导轮速度对工件不圆度误差的影响。在无心磨床导轮传动链工作正常条件下，导轮速度在一定范围内变化时，对工件不圆度误差影响不大。但导轮速度过高会引起系统振动，从而使磨削精度迅速下降。在实践中，笔者曾多次发现，由于导轮速度过高而使工件不圆度误差增大的实例。降低导轮转速后，情况随即好转，这一点应引起生产者注意。1.3工件惯性对工件不圆度误差的影响。惯性大的工件比惯性小的工件其不圆度误差容易改善。在托板顶角ψ=60°，中心高h=3～15mm条件下，对于长度均为30mm，直径分别为φ9mm、φ14mm、φ20mm的工件进行试验，发现工件直径越小，其惯性小，不圆度误差越不易改善，如图2所示。因此，在实践中，在保证工件运动稳定的前提下，操作者们通常对刚性小、惯性小工件的中心高度选用的比刚性大、惯性大工件的中心高度还要高。 1.4机床精度对工件不圆度误差的影响。在实际生产中，笔者调查中发现，要达到0.001mm以下的不圆度误差十分困难，这主要是受到机床精度的限制，同时，无心磨床的振动、传动链的稳定性、磨轮及导轮的修整质量，都会直接影响到磨削质量。导轮运动环节的松动、间隙过大，会造成工件运动的不均匀而形成不圆度误差。适当地减少主轴轴承间隙，提高动压轴承刚性，可采用新液体静压轴承作为主轴轴承，以使得不圆度误差下降到0.3～0.5μ左右。对于磨削要求较高的工件，可选用精密级或高精度无心磨床。2.工件的圆柱度对质量的影响工件的圆柱度误差是工件轴向截面内的几何形状误差，包括工件锥度、凹度及凸度等。产生这些误差的主要原因，是在磨削过程中工件实际中心线偏离理论中心线所致，当这两条线在水平面内相交成一定角度时，就会形成锥度。当这个角度在工件运动过程中不断地、连续地变化时，就会形成凹度或凸度。2.1锥度对工件质量的影响。工件在加工过程中，有时前端面直径小于后端面直径，一般称这种锥度为前锥度，反之为后锥度。一般而言，磨削区域形状不正确是造成锥度的主要原因之一。由于导轮不正确，而使工件可能产生锥度。当导轮局部过度磨损，或者因其他原因引起的导轮局部形状不正确及托板局部磨损太大，都可能引起工件轴线倾斜，从而产生锥度。如图3所示。因此，修磨或更换导轮，