薄壁轴承磨削电磁无心夹具的精确调整

2011-07-23张彦合焦阳张佳

轴承 2011年8期

张彦合，焦阳，张佳

(洛阳LYC轴承有限公司技术中心，河南洛阳 471039)

薄壁轴承广泛应用于航空、航天、医疗器械及机器人等领域，国外对该类型轴承已经开始系列化生产，其结构变形日趋多样化，应用范围越来越广，加工技术已十分成熟；国内对薄壁轴承的研究起步较晚，对其加工工艺等方面还处于摸索阶段。薄壁轴承磨削加工中电磁无心夹具的调整方法对套圈的精度和加工效率影响重大，因此，下文介绍一种薄壁轴承磨削时电磁无心夹具的精确、快捷调整方法。

1 工作原理

电磁无心夹具的工作原理如图1所示，其将交流电整流为直流电，通过线圈产生电磁效应，使工件磁化并将工件端面吸紧在磁极端面上，实现工件轴向定位。依靠2个可调节支承，使工件中心O′和磁极中心O具有一定的偏心量e。当磁极绕其轴心O旋转时，磁力就迫使工件绕自身的中心O′旋转，由于存在偏心量e，致使磁极与工件之间产生相对滑动，在磁力的作用下磁极端面产生摩擦力矩和阻止工件滑动的摩擦合力F。摩擦力矩迫使工件回转，摩擦合力F则使工件紧贴于水平支承、下支承上，从而使工件获得稳定的回转运动[1-2]。

1—下支承;2—水平支承；3—底盘；4—扇形磁极；5—工件图1 电磁无心夹具工作原理图

2 调整方法

电磁无心夹具的两支承夹角β、偏心方向角θ(磁极和工件中心连线与水平支承的夹角)、磁力大小和支承角α(水平支承与工件水平中心线的夹角)比较容易调整；偏心量e只有理论的调整范围(合理的偏心量e值取0.15～0.5 mm)，没有具体的检测方法，需要依靠操作人员的自身技能进行调整，再对工件进行试磨，造成辅助时间长，加工效率低。以薄壁轴承外圈内圆磨削为例，进行电磁无心夹具精确调整方法的说明。

2.1 经验参数

根据加工工件尺寸，依实践经验，选定支承角α为0°、两支承夹角β为110°、偏心方向角θ为5°～15°、偏心量e为0.15～0.3 mm。偏心量e和偏心方向角θ通过水平支承和下支承的位置变化进行调整，一般不调整两支承夹角β。

2.2 偏心量e和偏心方向角θ的调整

(1)磁极充磁吸附工件，在磁极端面上大概确定水平支承和下支承的位置，然后磁极去磁。对于薄壁工件，若磁极较厚，还需要将磁极端面修薄，避免工件倒角的毛刺影响磁极与工件端面的接触情况，影响加工误差。

(2)调整水平支承(图2)。将磁力表架吸附在磁极内侧底部，磁极旋转时磁力表架与其一起旋转，测量表头打在工件内表面水平支承对应位置1处；手动旋转磁极(磁极已去磁，工件不随磁极一起旋转)，磁极带动磁力表架旋转180°后，测量表头从位置1转动到位置2。若测量表读数的减少量为2emincosθ～2emaxcosθ，则固定水平支承，完成水平位置的调整；若减小量超出该范围，则需前、后调整水平支承位置，直至满足该范围要求为止。对于偏心量e要求非常精确的情况，还需要考虑工件本身圆度误差的影响，一般控制工件内径圆度误差为0.015～0.02 mm，对确定偏心量值的影响较小。

图2 水平支承调整

图3 下支承调整

2.3 调整范围计算

薄壁轴承磨内圆时为外径面定位，由于工件内、外径本身的精度误差很小，因此，不考虑其圆度误差等的影响，认为套圈为理想圆。工件回转中心O′固定，以磁极中心O为原点，水平方向为x轴、垂直方向为y轴建立坐标系，调整水平支承确定x值，调整下支承确定y值，确定出O′点的坐标(x，y)值即可确定偏心量e和偏心方向角θ。调整过程中，根据加工工件的情况选定偏心方向角θ为一合理定值，对偏心量e在一合理范围内(emin～emax)进行调整。

在水平支承位置调整中(图4)，DB值为测量表的变化量。由图可知，

图4 水平支承位置调整示意图

DB+CB=AO′+CO′，CB=BO′-CO′，

AO′=BO′，CO′=OO′cosθ=ecosθ，

得DB=2CO′=2ecosθ。

在下支承位置调整中(图5)，HF值为测量表的变化量。同理

图5 下支承位置调整示意图

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

得HF=2GO′=2esinθ/cos 20°。

2.4 磁力大小的调整

调整偏心量e和偏心方向角θ在合适的范围后，将磁极充磁，磁力的大小应在保证工件稳定回转的情况下尽可能的小。特别对于薄壁轴承零件，磁力太大会使轴承端面发生轻微变形，去磁后可能产生端面翘曲、定位表面划伤等，影响轴承的精度。调整好磁力大小后，通过判断工件是否很快靠紧两支承并稳定回转，证明磁力大小的合适程度，若工件有跳动或飞出现象，要进行再调整，直至工件达到稳定回转为止。