薄壁軸承磨削電磁無心夾具的精確調整

張彥合，焦陽，張佳

(洛陽LYC軸承有限公司 技術中心，河南 洛陽 471039)

薄壁軸承廣泛應用于航空、航天、醫療器械及機器人等領域，國外對該類型軸承已經開始系列化生產，其結構變形日趨多樣化，應用范圍越來越廣，加工技術已十分成熟；國內對薄壁軸承的研究起步較晚，對其加工工藝等方面還處于摸索階段。薄壁軸承磨削加工中電磁無心夾具的調整方法對套圈的精度和加工效率影響重大，因此，下文介紹一種薄壁軸承磨削時電磁無心夾具的精確、快捷調整方法。

1 工作原理

電磁無心夾具的工作原理如圖1所示，其將交流電整流為直流電，通過線圈產生電磁效應，使工件磁化并將工件端面吸緊在磁極端面上，實現工件軸向定位。依靠2個可調節支承，使工件中心O′和磁極中心O具有一定的偏心量e。當磁極繞其軸心O旋轉時，磁力就迫使工件繞自身的中心O′旋轉，由于存在偏心量e，致使磁極與工件之間產生相對滑動，在磁力的作用下磁極端面產生摩擦力矩和阻止工件滑動的摩擦合力F。摩擦力矩迫使工件回轉，摩擦合力F則使工件緊貼于水平支承、下支承上，從而使工件獲得穩定的回轉運動[1-2]。

1—下支承;2—水平支承；3—底盤；4—扇形磁極；5—工件圖1 電磁無心夾具工作原理圖

2 調整方法

電磁無心夾具的兩支承夾角β、偏心方向角θ(磁極和工件中心連線與水平支承的夾角)、磁力大小和支承角α(水平支承與工件水平中心線的夾角)比較容易調整；偏心量e只有理論的調整范圍(合理的偏心量e值取0.15～0.5 mm)，沒有具體的檢測方法，需要依靠操作人員的自身技能進行調整，再對工件進行試磨，造成輔助時間長，加工效率低。以薄壁軸承外圈內圓磨削為例，進行電磁無心夾具精確調整方法的說明。

2.1 經驗參數

根據加工工件尺寸，依實踐經驗，選定支承角α為0°、兩支承夾角β為110°、偏心方向角θ為5°～15°、偏心量e為0.15～0.3 mm。偏心量e和偏心方向角θ通過水平支承和下支承的位置變化進行調整，一般不調整兩支承夾角β。

2.2 偏心量e和偏心方向角θ的調整

(1)磁極充磁吸附工件，在磁極端面上大概確定水平支承和下支承的位置，然后磁極去磁。對于薄壁工件，若磁極較厚，還需要將磁極端面修薄，避免工件倒角的毛刺影響磁極與工件端面的接觸情況，影響加工誤差。

(2)調整水平支承(圖2)。將磁力表架吸附在磁極內側底部，磁極旋轉時磁力表架與其一起旋轉，測量表頭打在工件內表面水平支承對應位置1處；手動旋轉磁極(磁極已去磁，工件不隨磁極一起旋轉)，磁極帶動磁力表架旋轉180°后，測量表頭從位置1轉動到位置2。若測量表讀數的減少量為2emincosθ～2emaxcosθ，則固定水平支承，完成水平位置的調整；若減小量超出該范圍，則需前、后調整水平支承位置，直至滿足該范圍要求為止。對于偏心量e要求非常精確的情況，還需要考慮工件本身圓度誤差的影響，一般控制工件內徑圓度誤差為0.015～0.02 mm，對確定偏心量值的影響較小。

圖2 水平支承調整

圖3 下支承調整

2.3 調整范圍計算

薄壁軸承磨內圓時為外徑面定位，由于工件內、外徑本身的精度誤差很小，因此，不考慮其圓度誤差等的影響，認為套圈為理想圓。工件回轉中心O′固定，以磁極中心O為原點，水平方向為x軸、垂直方向為y軸建立坐標系，調整水平支承確定x值，調整下支承確定y值，確定出O′點的坐標(x，y)值即可確定偏心量e和偏心方向角θ。調整過程中，根據加工工件的情況選定偏心方向角θ為一合理定值，對偏心量e在一合理范圍內(emin～emax)進行調整。

在水平支承位置調整中(圖4)，DB值為測量表的變化量。由圖可知，

圖4 水平支承位置調整示意圖

DB+CB=AO′+CO′，CB=BO′-CO′，

AO′=BO′，CO′=OO′cosθ=ecosθ，

得DB=2CO′=2ecosθ。

在下支承位置調整中(圖5)，HF值為測量表的變化量。同理

圖5 下支承位置調整示意圖

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

得HF=2GO′=2esinθ/cos 20°。

2.4 磁力大小的調整

調整偏心量e和偏心方向角θ在合適的范圍后，將磁極充磁，磁力的大小應在保證工件穩定回轉的情況下盡可能的小。特別對于薄壁軸承零件，磁力太大會使軸承端面發生輕微變形，去磁后可能產生端面翹曲、定位表面劃傷等，影響軸承的精度。調整好磁力大小后，通過判斷工件是否很快靠緊兩支承并穩定回轉，證明磁力大小的合適程度，若工件有跳動或飛出現象，要進行再調整，直至工件達到穩定回轉為止。

3 結束語

該精確調整電磁無心夾具的方法一般適用于內徑尺寸Φ200 mm以上的軸承產品，若內徑尺寸小，磁力表架將無法使用；磁極一般采用扇形磁極，磁極端面為弧形，使用時用多塊扇形磁極組成完整的圓環形。

上述薄壁軸承磨削時電磁無心夾具的調整方法可以根據加工工件的特點，依據選定的偏心量、偏心方向角、支承角等進行精確調整，方便、快捷，調整適當后完全可以保證軸承套圈的加工精度，甚至可以取消試磨，極大地縮短了輔助時間，提高了加工效率。