電磁無心夾具支點(diǎn)印的形成和避免措施

李麗新， 張海燕

（哈爾濱軸承集團(tuán)公司 鐵路軸承制造分廠 ， 黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

某軸承套圈內(nèi)外表面磨削通常有兩種形式：定心夾持磨削和無心支承磨削。由于定心夾持磨削的加工、操作等方面限制，現(xiàn)在軸承套圈磨削廣泛應(yīng)用電磁無心夾具進(jìn)行磨削加工。采用電磁無心夾具磨削會在套圈表面留下環(huán)狀痕跡（通常稱支點(diǎn)?。S承外圓的支點(diǎn)印會影響外觀，支點(diǎn)印嚴(yán)重時(shí)會影響軸承質(zhì)量，應(yīng)采取措施避免。

2 電磁無心夾具對工件的作用力

采用電磁無心夾具磨削軸承套圈，工件放置在在兩個支點(diǎn)上，被電磁夾具磁力吸引，由定位環(huán)驅(qū)動回轉(zhuǎn)進(jìn)行磨削。軸承外圈溝道磨削時(shí)的支承方式和受力狀態(tài)見圖1 所示。

圖1 工件內(nèi)圓磨削時(shí)的工作狀態(tài)

電磁無心夾具上工件的回轉(zhuǎn)中心是兩個支點(diǎn)決定的套圈幾何中心。工件能穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)行磨削，要求其中心相對定位環(huán)的中心要調(diào)整成適當(dāng)偏心量e，當(dāng)工件被電磁夾具磁力吸引在定位環(huán)的端面上，以各自的中心旋轉(zhuǎn)時(shí)，接觸面間相對滑動產(chǎn)生摩擦力，摩擦力的合力F垂直偏心量e，作用在兩個支點(diǎn)之間。摩擦合力F使工件壓緊在支點(diǎn)上，使工件旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定；同時(shí)工件的壓緊力，使套圈外圓與支點(diǎn)支承面之間相對運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生了摩擦力。

3 支點(diǎn)印的形成

工件在電磁夾具被磨削產(chǎn)生的作用力，在支點(diǎn)上旋轉(zhuǎn)其外圓與支點(diǎn)支承面之間相對運(yùn)動產(chǎn)生的摩 擦力，是造成套圈外圓表面出現(xiàn)支點(diǎn)印的根本原因。影響支點(diǎn)印嚴(yán)重程度有以下因素：

（1）套圈外圓與支點(diǎn)接觸面狀態(tài)。支點(diǎn)與套圈接觸的面積越小，套圈外圓承受的壓力越大，支點(diǎn)印越重；支點(diǎn)表面粗糙，與套圈外圓接觸面的吻合程度越差，造成套圈表面支點(diǎn)印越重，甚至劃傷。

（2）軸承套圈的幾何中心相對定位環(huán)旋轉(zhuǎn)中心的偏心量e增大，套圈相對滑動速度增大，產(chǎn)生的摩擦力和對支點(diǎn)形成的壓力也增大，會加重套圈外圓表面支點(diǎn)印。

（3）電磁夾具對工件吸引的磁力越大，滑動面產(chǎn)生的摩擦力越大，支點(diǎn)印越重。

（4）工件的轉(zhuǎn)速越高，與支點(diǎn)接觸面的摩擦力越大，支點(diǎn)印越重。

（5）砂輪的進(jìn)給量越大，對支點(diǎn)形成壓力越大，支點(diǎn)印也越重。

（6）冷卻液的潤滑能力，可以影響摩擦力的大小。

（7）兩支點(diǎn)間支承夾角β和上支點(diǎn)位置α角如圖1 所示，角度越小，支點(diǎn)作用在套圈外徑表面的摩擦力越集中，也就越容易產(chǎn)生支點(diǎn)印。

4 消除措施

產(chǎn)品終加工后外圓的支點(diǎn)印，通常需要增加一道精整外圓工序來消除，這不但提高了制造成本，而且修正外圓會破壞內(nèi)外表面相對精度。為避免支點(diǎn)印的形成，取消精整外圓工序，在外溝加工過程摸索了一些解決辦法，綜合可采取以下措施。

（1）控制軸承套圈的幾何中心相對定位環(huán)旋轉(zhuǎn)中心的偏心量e，在粗磨工序可在0.20～0.35mm之間，外圓的支點(diǎn)印在下工序終磨外圓消除；終磨工序減小為0.12～0.20mm范圍內(nèi)，可減小套圈外圓對支點(diǎn)表面產(chǎn)生的壓力。

（2）改善套圈與支點(diǎn)接觸狀態(tài)并適當(dāng)增大支點(diǎn)與套圈外圓表面的接觸面積。外圓尺寸稍大的工件采用圓弧浮動支點(diǎn)（見圖2），使支點(diǎn)的圓弧與套圈外圓形成圓弧包容性接觸，可以減小套圈外圓與支點(diǎn)接觸表面產(chǎn)生的壓力和摩擦力。

圖2 圓弧浮動支點(diǎn)和潤滑

為了使支點(diǎn)的圓弧與套圈外圓形成圓弧包容性接觸，首先將支點(diǎn)圓弧按工件的外圓尺寸加工成形，邊緣修成圓角，在使用時(shí)采取以下方法進(jìn)一步改善套圈與支點(diǎn)的接觸狀態(tài)。

第一種方法：工件正式加工前，支點(diǎn)的圓弧面要用“W 5”粒度的金剛砂研磨膏進(jìn)行研磨，以降低接觸面的表面粗糙度和提高套圈外圓與支點(diǎn)圓弧面的吻合程度，支點(diǎn)圓弧面表面質(zhì)量的提高，有利于減輕和消除支點(diǎn)印。

第二種方法：支點(diǎn)在工件粗磨加工過程就使用，相當(dāng)修磨圓弧表面，工件終磨使用時(shí)支點(diǎn)圓弧面已研磨，其邊緣還會形成楔形口形狀（圖3所示），有利于支點(diǎn)圓弧表面形成潤滑膜和避免形成支點(diǎn)印。

圖3 外圓與圓弧支點(diǎn)的接觸狀態(tài)和楔形口

（3）調(diào)整切削油的配比，提高冷卻液的潤滑性能，使用過程切實(shí)對冷卻液進(jìn)行循環(huán)過濾，提高冷卻液的清潔程度。

（4）設(shè)置直接對套圈外圓與支點(diǎn)接觸表面進(jìn)行澆注的冷卻潤滑水管（見圖2），促使套圈外圓與支點(diǎn)接觸表面形成潤滑膜，降低支點(diǎn)與工件接觸面之間的摩擦。

（5）終磨時(shí)的磁力，調(diào)整到工件吸附在定位環(huán)端面后，稍用力就能將套圈徑向撥動為宜，可減小接觸面之間的滑動摩擦力和工件對支點(diǎn)的壓力。

（6）適當(dāng)調(diào)整或增大α和β角。

5 結(jié)束語

通過采取以上改進(jìn)措施，可以有效地消除套圈外圓表面支點(diǎn)印，避免產(chǎn)品終加工后再修整外圓，有利于保證產(chǎn)品原始加工精度和節(jié)約制造成本，現(xiàn)已在軸承套圈的磨削加工中被廣泛地推廣應(yīng)用。