微型軸承珩磨機(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)

胡新菊，胡鳴初，肖 琳

(上海天安軸承有限公司，上海 200233)

隨著裝備制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)微型軸承的性能要求也越來越高。高靈敏度外圈直滾道微型軸承的關(guān)鍵技術(shù)是啟動(dòng)摩擦力矩和力矩均勻性，因此，采用珩磨方法對(duì)軸承外圈直滾道進(jìn)行加工，以獲得高的表面精度。

1 改進(jìn)前珩磨方法及存在的問題

MBC-1805G臥式珩磨機(jī)改進(jìn)前珩磨桿結(jié)構(gòu)如圖1所示。在帶有脹縮裝置的珩磨桿上安裝單根油石，在主軸帶動(dòng)下珩磨桿旋轉(zhuǎn)，工件作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在一定壓力和珩磨液的不斷作用下，完成對(duì)工件表面的珩磨加工。由于珩磨桿的兩個(gè)定位圓弧由金屬材料制成，幾乎不磨損，定位效果好，一次對(duì)中即可保證整批次套圈滾道的圓度。

圖1 改進(jìn)前珩磨桿

通過調(diào)試和一段時(shí)間的試珩磨，加工出的工件圓度達(dá)到0.5 μm，圓柱度達(dá)到1 μm，滿足工件的加工精度，但工件表面粗糙度Ra≤0.02 μm，目測(cè)檢驗(yàn)不合格，在25倍放大鏡下能觀察到明顯的波紋，這些波紋經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)仍無法消除。用Taylor輪廓儀測(cè)量一個(gè)外滾道Ra=0.012 5 μm的工件表面粗糙度輪廓圖，如圖2所示。由圖可知，波峰、波谷值較大，分布不均且間距大。主要原因?yàn)椋涸阽衲U旋轉(zhuǎn)和工件往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中，兩個(gè)定位圓弧不可避免地對(duì)套圈產(chǎn)生摩擦，而這兩個(gè)圓弧為金屬材料，所以使外滾道在25倍放大鏡下能夠觀察到明顯的波紋，沒有達(dá)到表觀呈鏡面的粗糙度要求，不能滿足用戶要求。

圖2 改進(jìn)前表面粗糙度輪廓

2 改進(jìn)措施

為使珩磨機(jī)加工的產(chǎn)品滿足要求，進(jìn)行了以下改進(jìn)：

(1)改進(jìn)油石的粒度和硬度。油石粒度選用應(yīng)使磨削量與油石工作壓力相協(xié)調(diào)，油石粒度越細(xì)，滾道表面粗糙度越好，但生產(chǎn)率越低。油石硬度過高或過低均會(huì)對(duì)珩磨效果產(chǎn)生不良影響，造成油石磨損不一致，導(dǎo)致工件圓度誤差過大等現(xiàn)象。通過試驗(yàn)，最終選用油石粒度為W3.5，硬度為R；磨料為人造金剛石；結(jié)合劑為樹脂。

(2)改進(jìn)珩磨桿結(jié)構(gòu)。在原金屬材料制成的定位圓弧處銑槽，并嵌入選用的油石，修整套修整油石輪廓，校準(zhǔn)套使珩磨桿對(duì)中，當(dāng)珩磨桿旋轉(zhuǎn)工作時(shí)圓周上均勻分布的3根油石同時(shí)對(duì)外滾道進(jìn)行珩磨(圖3)。

圖3 改進(jìn)后珩磨桿

采用改進(jìn)后的珩磨方式得到的外滾道可達(dá)到在25倍放大鏡下表觀呈鏡面的效果，而且由于3根油石同時(shí)工作，提高了珩磨效率。圖4為外滾道Ra=0.002 7 μm的表面粗糙度輪廓圖，從圖中可以看出，輪廓高度算術(shù)平均值小于0.005 μm，輪廓的最大高度也在要求的范圍之內(nèi)，波峰、波谷值分布均勻且間距小。

圖4 改進(jìn)后粗糙度輪廓

(3)改進(jìn)調(diào)速裝置。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在油石轉(zhuǎn)速一定的情況下，工件的往復(fù)頻率較慢時(shí)珩磨效果更好。由于受設(shè)備自身限制，工件的往復(fù)頻率最小為80次/min，油石最高轉(zhuǎn)速為2 500 r/min,即使工件往復(fù)頻率與油石轉(zhuǎn)速之比為最小，仍不能滿足要求；而且旋轉(zhuǎn)主軸和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)為電動(dòng)機(jī)采用主、被動(dòng)皮帶輪有級(jí)調(diào)速，只有固定的6擋，不利于找到最佳速率比。另外，考慮到經(jīng)濟(jì)因素，將工件直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的調(diào)速部分改為變頻器無級(jí)調(diào)速，并通過試驗(yàn)得出，工件往復(fù)頻率與油石轉(zhuǎn)速之比為0.02時(shí)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的速度實(shí)現(xiàn)最佳匹配, 效果最好。

(4)改進(jìn)研磨液過濾網(wǎng)精度。研磨液處于一個(gè)循環(huán)、開放的系統(tǒng)中，環(huán)境中的雜質(zhì)容易進(jìn)入其中；油石的脫粒也需要濾除，以防止珩磨時(shí)工件表面產(chǎn)生波紋。因此，經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，將過濾網(wǎng)的精度由1 μm提高至0.5 μm，工件的研磨效果較好。但過濾網(wǎng)精度不能小于研磨液有效成分的大小，以防止把有效成分過濾掉，影響研磨效果，對(duì)于微型軸承珩磨用研磨液最好不小于0.2 μm。

3 結(jié)束語

對(duì)MBC-1805G臥式珩磨機(jī)采取的改進(jìn)措施，達(dá)到了使微型軸承滾道表面在25倍放大鏡下表觀呈鏡面的良好效果。但不足之處是：油石在珩磨過程中不斷磨損，所以在加工過程中需要經(jīng)常修整油石輪廓，校準(zhǔn)珩磨桿中心與套圈孔中心位置，以確保滾道圓度在要求的公差范圍內(nèi)。