中小型轴承内径磨削锥度的产生原因及解决方法

王晓慧，常 蕾，董天一

（1.哈尔滨轴承集团公司 电机轴承分厂，黑龙江 哈尔滨 150036；2.哈尔滨轴承集团公司 经营发展部，黑龙江 哈尔滨150036）

1 前言

一般轴承套圈结构虽然简单，但需要经过锻造、车削、热处理、磨削等多道工序方可加工完成，尤其是轴承内径表面必须经过磨削加工，尺寸精度、几何精度才能达到技术要求。虽然轴承内径磨削工艺已经基本成熟，但内径磨削过程中，如果不注意也容易产生内径锥度废品，所以加工中若出现锥度质量问题，如何快速判断、调整、快速排除就显得相当必要了，为下一工序提供优质的产品打下坚实的基础。

2 HZM205内圆磨床的结构及参数

HZM205自动内圆磨床结构如图1 所示，主要适用于中小型轴承套圈内径和圆锥轴承外圈外滚道的磨削加工。该机床具有高精度、高效率、结构紧凑、刚性好、操作方便等特点。该机床主要参数如下：

磨削内径 Φ25～50mm，

最大磨孔深度 35mm，

最大工件直径 Φ65mm，

工作台最大行程 158mm，

床头最大回转角度 20°。

图1 HZM205自动内圆磨床结构

3 磨削轴承内径时产生锥度的原因

众所周知，轴承磨削加工中，由于内径尺寸精度要求比较高，加工难度大，轴承零件加工中40%～65%的废品多产生在内径加工工序，尺寸、椭圆、锥度超差是内径加工中易产生的问题，锥度又是废品中的主要问题。内径锥度是轴承精度指标中的重要一项，直接影响轴承内径与轴的配合，锥度的合格与否直接影响轴承使用寿命。产生锥度超差的原因如下：

（1）前工序内径质量控制的不好，本身锥度就偏大。

（2）工件旋转中心与砂轮轴旋转中心不等高。

（3）磨削力过大，磨削速度过快，细磨、光磨时间短。

（4）砂轮偏软致使砂轮磨损过快，修正器出现故障，补偿不均匀，时多时少， 修整砂轮不当。

（5）砂轮在工作面两端伸出长度不等或纵向进给量不一致。

（6）砂轮接长轴过细刚性差。

（7）工件产生热变形致使内孔的端部磨量不等。

（8）机床的热变形，运动部件的爬行，砂轮主轴、床头箱主轴锥孔中心线对工作台移动的平行度过大。

（9）砂轮轴安装在往复导轨上，如果导轨内支撑滚子磨损或滚子叠起，也会产生内径锥度。

4 解决方法

磨削过程中，为解决内径锥度超差的问题，具体解决方法如下：

（1）如果前工序加工中内径本身锥度偏大，该工件表面形状误差会复映到磨后工件表面上，造成磨后内径仍存在锥度超差的问题，因此，应对前工序质量提出较高要求，内径尺寸在Φ25～50mm之间，锥度应不超过60μm。还要加强本工序的质量控制，磨削内径尺寸Φ25～50mm套圈时，内径锥度应控制在6μm以内。

（2）由于轴承磨孔工艺采用的是电磁式无心夹具定位，如果工件通磁后，砂轮伸进到工件孔内进行磨削，如果工件旋转中心与砂轮旋转中心不等高，磨削内径时就会造成锥度超差。因此，加工中要严格调整工件旋转中心，使工件水平轴线与砂轮轴水平轴线等高。

（3）要检查机床横向进给速度、横向进给量及粗磨、细磨、光磨的加工留量分配是否合理。加工过程中做到合理分配磨削留量，要适当延长光磨时间。通常粗磨为留量的3/4；细磨为留量的1/4，光磨时间为3～5s。

（4）循环加工时，为避免磨内径时锥度超差，要观察金刚笔修整砂轮过程中是否修到砂轮，修整量是否一致，砂轮磨损到一定程度要及时更换。修整砂轮时要调整金刚笔尖和砂轮中心等高或略低于砂轮中心1～2mm。待金刚笔磨钝之后要及时更换金刚笔。

（5）砂轮与工件磨削时，砂轮伸出工件两端孔口的长度不等，也会导致磨内径锥度超差。要认真调整行程挡块的位置，保证砂轮超越工件两端孔口的长度L1一致，如图2 所示。L1一般是砂轮宽度的1/5～1/4。如果L1太小，两端磨削时间太短，则两端孔口磨去的金属层比内圆中间部分少，内圆容易产生中凹；如果L1太大，砂轮的宽度大部分超过端口，则由于砂轮轴的弹性变形消失，在孔口磨出的金属层就增加，特别是内径比较小的尤为显著，工件就会形成“喇叭口”。用千分表检查砂轮架纵向往复进给精度是否一致，因此，要定时维修纵向进给机构，只要调整换向挡块位置就可以解决，特别是在换型号、换砂轮时极易发生L1调整不合理的现象，新的员工要格外注意。

图2 砂轮伸出工件两端孔口的长度

（6）如果砂轮接长轴过细则刚性就不好，磨削内径时，砂轮轴受力会弯曲导致内径锥度超差，造成工件内孔表面也比较粗糙。各档外圆与接长轴圆柱面的同轴度要保证在8μm以内，接长轴圆柱面应与砂轮轴圆柱孔配合，这样可以保证圆柱体的接合刚性。接长轴伸出砂轮轴外的杆身应短而粗，接长轴一般采用中碳合金钢，并经淬火、回火，硬度为38～48HRC,也可以用40Cr制造。当砂轮外径在8mm以下时，接长轴最好用CrWMn钢制造，刚性会更好。

（7）如果磨削内径时，冷却液没有充分喷射到磨削区域，就会使工件产生热变形，致使内孔的端部磨量不等，导致磨内径时锥度超差。加工过程中要保证冷却液能以一定压力喷射到磨削区域，使被加工工件得到充分冷却，避免工件产生热变形或烧伤，而且要保证冷却液清洁，要经常过滤冷却液中的磨屑和碎磨粒，确保工件的加工质量要求。

（8）加工过程中，要检查砂轮轴、工件轴及床身是否过热，工作台进给时是否有爬行现象，检查床头箱主轴锥孔中心线对工作台移动的平行度是否超差。普通精度级机床导轨的平行度为10～15μm。因此，要排除机床热源，检查油压是否低于动作要求致使床头箱、工作台爬行；定期维修并保证工作台进给精度，保证横向进给机构实现准确、平稳、微量的进给，应减小机床的振动，增加机床刚性，减小弹性变形。

（9）如果发现导轨内支撑滚子磨损，就要及时把磨损的滚子换下来，但维修难度比较大，需要拆卸的零件较多，平时要求操作者多保养导轨，及时添加润滑脂，勤清洁设备，防止砂轮屑进入，可延长导轨寿命。

内径磨削时，工件通过磁性夹盘支撑，与砂轮轴同向旋转，并横向进给，砂轮轴往复运动，在粗、精加工转换过程中，需要修整一次砂轮，除去表层磨料，保持砂轮锐性，修整的时间和修整厚度可调节，因磨削性能而定，一般砂轮修整厚度为2～8μm。

5 结束语

随着工业的发展，对轴承的质量提出了更加严格的要求，导致各工序对产品质量的要求也越来越高，内径加工是轴承零件加工中的关键工序，降低内径工序废品率是极其关键的工作，所以加工过程中针对锥度质量问题，快速判断、快速排除、快速解决故障尤为重要。降低废品率可以为企业带来巨大的经济效益。