電磁無心夾具支點印的形成和避免措施

李麗新， 張海燕

（哈爾濱軸承集團公司 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，現在軸承套圈磨削廣泛應用電磁無心夾具進行磨削加工。采用電磁無心夾具磨削會在套圈表面留下環狀痕跡（通常稱支點印），軸承外圓的支點印會影響外觀，支點印嚴重時會影響軸承質量，應采取措施避免。

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上，被電磁夾具磁力吸引，由定位環驅動回轉進行磨削。軸承外圈溝道磨削時的支承方式和受力狀態見圖1 所示。

圖1 工件內圓磨削時的工作狀態

電磁無心夾具上工件的回轉中心是兩個支點決定的套圈幾何中心。工件能穩定的旋轉和進行磨削，要求其中心相對定位環的中心要調整成適當偏心量e，當工件被電磁夾具磁力吸引在定位環的端面上，以各自的中心旋轉時，接觸面間相對滑動產生摩擦力，摩擦力的合力F垂直偏心量e，作用在兩個支點之間。摩擦合力F使工件壓緊在支點上，使工件旋轉穩定；同時工件的壓緊力，使套圈外圓與支點支承面之間相對運動時產生了摩擦力。

3 支點印的形成

工件在電磁夾具被磨削產生的作用力，在支點上旋轉其外圓與支點支承面之間相對運動產生的摩 擦力，是造成套圈外圓表面出現支點印的根本原因。影響支點印嚴重程度有以下因素：

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

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

（3）電磁夾具對工件吸引的磁力越大，滑動面產生的摩擦力越大，支點印越重。

（4）工件的轉速越高，與支點接觸面的摩擦力越大，支點印越重。

（5）砂輪的進給量越大，對支點形成壓力越大，支點印也越重。

（6）冷卻液的潤滑能力，可以影響摩擦力的大小。

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

4 消除措施

產品終加工后外圓的支點印，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外表面相對精度。為避免支點印的形成，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旋轉中心的偏心量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，可減小套圈外圓對支點表面產生的壓力。

（2）改善套圈與支點接觸狀態并適當增大支點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（見圖2），使支點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接觸表面產生的壓力和摩擦力。

圖2 圓弧浮動支點和潤滑

為了使支點的圓弧與套圈外圓形成圓弧包容性接觸，首先將支點圓弧按工件的外圓尺寸加工成形，邊緣修成圓角，在使用時采取以下方法進一步改善套圈與支點的接觸狀態。

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

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

圖3 外圓與圓弧支點的接觸狀態和楔形口

（3）調整切削油的配比，提高冷卻液的潤滑性能，使用過程切實對冷卻液進行循環過濾，提高冷卻液的清潔程度。

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

（5）終磨時的磁力，調整到工件吸附在定位環端面后，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的壓力。

（6）適當調整或增大α和β角。

5 結束語

通過采取以上改進措施，可以有效地消除套圈外圓表面支點印，避免產品終加工后再修整外圓，有利于保證產品原始加工精度和節約制造成本，現已在軸承套圈的磨削加工中被廣泛地推廣應用。