内径磨削的理论与实际操作

精密部内径工序培训资料内径磨削的工艺特性及实际操作要领滚动轴承属于精磨机械产品，实际生产中多采用精密磨削的方法进行加工。轴承内圈内径作为轴承的径向安装定位基准面，其形位公差和形位公差都要求极为严格，因此在轴承零件的磨削加工中，内径磨削是一个关键工序之一。内径加工的废品率占到轴承磨削加工废品的60-70%,因此，它也是磨削加工中的最薄弱环节。下面将内径磨削的工艺特性和磨削加工的操作要点和注意事项分述如下：内径磨削的工艺特性.内径磨削时砂轮受孔径的限制，使用的砂轮直径较小，砂轮容易钝化,需要经常修整和更换，因而增加了磨削的辅助时间。.由于内径砂轮较小，要获得最有利的磨削速度，就必须有很高的砂轮的转速、因而对砂轮主轴系统的刚性提出了较高的要求。.由于内径磨削的砂轮直径较小，紧固砂轮的砂轮接杆直径更细，悬伸长度又较大，所以磨削时砂轮接杆刚性较差，容易产生弯曲变形和振动，进而影响工件的加工精度和表面粗糙度，为使接杆的振动和弯曲变形满足工艺要求，磨削用量必然受到影响，进而影响生产效率的提高.内径磨削与外径磨削相比砂轮与工件的接触弧面比外径磨削时大，参与磨削的砂轮磨粒较外径少许多倍，砂轮容易钝化，容易产生磨削热。.磨削时冷却水不能充分喷射到磨削区域，冷却效果较差。同时，由于孔径的限制排削困难，磨屑容易堵塞砂轮使砂轮失去磨削性能，所以需经常修正砂轮，以保持砂轮的切削性能。由于上述原因的存在，为了保证产品质量和提高生产效率，对内径磨削原理的分析和不断总结和并在生产实践中总结快速有效的操作方法显得尤为重要。内径磨削时砂轮的选择内径磨削作为磨削工序的薄弱环节，具砂轮的磨料、粒度，、软硬、组织，结合剂选择是否合适，将直接影响工件的加工效率和加工质量。.磨料的选择主要依据工件的材料而定，在磨削一般碳素钢、用棕刚玉磨料；磨削淬火钢高速钢高碳合金钢时用白刚玉，磨削轴承钢不锈钢时用单晶刚玉，或单晶微晶混合磨料,铭刚玉磨料在磨削轴承钢时也有较普遍的使用。.砂轮粒度的选择，一般在材料相同的情况下粗磨时选择60~80粒度的砂轮，精磨时选择80~120粒度的砂轮。.砂轮的软硬则依据材料的硬度及工件磨量的大小进行选择，对于磨量大、材料硬工件，为避免烧伤和增加其自锐性能应选择砂轮的硬度稍软一些J或K级的硬度。而对于被磨削材料较软或磨量小的工件，可采用硬度稍硬的砂轮，K或L级硬度的砂轮。.砂轮的组织在磨削轴承内径时一般选择偏疏松8~10级的组织号，以利于容屑和散热。.结合剂方面一般选择陶瓷结合剂，以利于砂轮形成更多的空隙，改善内径加工磨削性能。三、内径磨削对砂轮接长轴的要求砂轮接长轴作为连接砂轮主轴和紧固砂轮、进而实现对工件加工的连接件，在磨削加工中的作用不可小视，其材料选择、结构设计，加工精度的好坏直接影响产品的加工质量及表面精度。.从工艺上要保证接长轴自身外圆与其中心线的同轴度，从而保证最低限度的旋转平衡性；.砂轮接杆圆柱面与电主轴圆柱孔紧密配合，以保证砂轮接杆与砂轮主轴的结合刚性和同轴度；.为了提高砂轮接杆的刚性，具伸出磨头主轴外的杆体长度应在满足加工工艺的情况下尽量粗而短。杆身的长短取决于被磨削孔的长度，砂轮在孔端的伸出量。同时还应满足工作台在作往复运动时应保证磨头、接长轴、与机床的其他装置不碰撞。.接长轴的粗细由工被加工工件孔径的大小、砂轮质量大小及旋转时的离心力大小，还有其悬出砂轮主轴的长度来决定。在满足工艺要求的情况下应尽量是粗一些。.接长轴的材料可以选用中碳合金钢或中碳钢制造，并经调质处理，硬度在HRC38-52度之间选择。四、机床加工前一般准备和调整工作.确定要加工的工件型号、规格、抄写工艺卡片，校对本工序的工艺要求，确保准确无误。.领取标准件，和测量使用的仪表，根据标准件尺寸和工艺要求尺寸两者的差确定对表位置。.根据工件内外径尺寸大小，选用合适的磁极，并与螺钉固定牢固。.修磨磁极换上修磨磁极专用的砂轮，或将磨削砂轮前端修内凹的蝶形，缓慢移动工作台和磨架使砂轮左端面接近磁极并与磁极呈圆弧的线状接触，使砂轮外径边缘悬出磁极外径边缘约2~3个毫米，将磨架上的螺钉与死挡块用螺钉顶死，调整磨架液压缸压力，使得磨架能保持缓慢移动。伺服电机控制的工作台和磨架进给对待机床，使用电子手轮控制进给，并将速度放在较低的档位缓慢进给。修磨磁极时要加水冷却，待火花均匀后光磨3到5分钟，当火花接近消失后快速退回磨架和工作台，停止砂轮、工件轴，关闭冷却水，观察磁极的修磨情况，磁极表面应平滑光整，砂轮花分布均匀，端面跳动不大于0.002mm,说明吃惊已经修磨合格。件偏心的调整根据工件外径的大小调整偏向量及上下支撑的夹角，偏心量一般在20~35um之间，支撑夹角水平支点在0到5度，下支撑在90到125度之间选取。具体调整方法，将工件放置在磁极右端，调整磁力使工件刚刚能吸附到磁极上，启动工件，用其中的一个支点轻顶工件，使得工件由跳动状态，逐渐恢复到和磁极同轴的稳定状态。用手推动工件向预定的方向偏出0.2~0.3mm,固定上下支撑，并用刮色法检查支点与工件的接触情况，调整接触良好后，将工件推离支点2~3mm,开动工件，看工件是否快速归位靠向支点，并保持稳定。如有飞出或跳动情况应按上述情况重新调整一次，直至稳定旋转为止。对于较大的工件也可以用磁力吸住工件，将磁力表架和百分表打在工件外径，旋转并轻轻敲击工件，使工件的偏心量控制在预定的值，一般在0.3~0.8毫米，然后，在最高点左一个记号，上磁状态将其旋转到第四象限，距离支点约10毫米左右，固定支点，检查接触情况并做适当调整，使得工件与支点接触宽度在80%以上即可。.磁力大小的调整偏向调整好后，应该精细调整磁极的磁力大小，一般用手径向稍用力顶工件时，工件应能轻松离开工件，当手松开时，工件能很快自动靠向两支点并稳定旋转说明磁力调整基本合适，再根据具体试磨情况在进行微调即可，一般当工件在磨削过程中有停转现象时稍调大一点磁力，当工件椭圆不好时，应再适当调小磁力。.机械手和上下料道的调整根据工件型号，规格，选用合适的机械手，一般机械手大小和料道宽度应和工件保持1~2mm的间隙，以保持上下料准确、顺畅不卡顿且不与相关部件、仪表干涉为标准。.更换砂轮，调整工件与砂轮的轴向和径向磨削位置以及金刚笔和砂轮的修整位启动液压系统，或使用伺服手轮，使砂轮轴能进入工件内孔且不与其他部件相干涉，然后调整砂轮轴轴向位置使得砂轮悬出工件的左右位置相等，约有2~3mm,再调整砂轮与工件径向位置，使得砂轮刚刚接触工件后再后退0.3~0.5毫米空程，以避免撞击工件。退出磨架至最右端，倒下修正器，缓慢左移磨架，使金刚笔靠近砂轮至刚刚接触后紧固金刚笔，然后移动修整信号器控制砂轮修正左右位，依据砂轮接杆长度，使得左右两端各空出2~5mm空程,以消除修正时的换向震动。.试磨工件初步测量工件余量，据此设定要磨削的量，例如，初测磨量35um,先在快跳量0.3~0.5mm后，按10/1或3/6/1的比例设置粗细精磨磨量，并根据经验设定粗细磨的速度，一般粗磨15/10,精磨3/2每秒。设定完成后，长修砂轮。将砂轮修整平整，能进入工件内孔而且有15%以上的空隙，以利于冷却水进入和排屑。然后，按循环启动，试磨工件一般与到尺寸量预留20~30um的量，为试磨时的尺寸控制值。试磨完成后，通过测量仪器检验工件的尺寸，椭圆，壁厚，垂直差，粗糙度等是否符合工艺要求，如不符合要求重新调整磨削参数直至满足工艺要求后。.首件制作在开始批量生产前，应制作首件，并填写好首件检查的相关内容，由检查员对首件质量进行确认签字后方可进行批量生产。以避免首件合格确认不准确，工件不具备批量生产条件而开工生产，而造成批量废品出现。首件的定义及使用规定；.首件是指生产加工中，拟进行批量生产前连续3件合格产品中，尺寸特性均分布在上下公差带1/3区域内时，选取其中实测值最差的那一个合格品。.加工中变更产品型号，更换工卡具，仪器仪表和操作者有变化，以及设备故障维修后需要重新制作首件。.首件检验合格后，应放在作业台的指定区域。五、内径主动测量仪的调整将主动测量仪器的测杆装到测量以上，使得两个测杆和测爪头在一条垂线上，将仪表测爪伸入工件内径，首先将仪表拨到R档，调整流量分配的四个电位器，设置粗、细、精磨和到尺寸的位置，然后拨到T档调整仪表“0”位，调整两个弹性调整螺钉使得上下测爪的压力显示值误差在2~5um以内。在实际的操作中,内径主动测量仪的调整往往不是采用仪表说明书的标准工件调整法。而是采用倒算试调法。例如：1.粗略测量工件白^实际磨量为0.10mm,2.在仪表上分别在上下两个测爪上各压0.04的的量，然后，对工件砂轮，砂轮金刚石位置，长修后试磨工件，3.磨完后用仪器测得实际留量，例如测得实际剩余磨量为0.025mm,再次将测爪，伸入工件，调整上下测爪压力，或用尺寸微调旋钮，将仪表示值跳到0.025左右，4.二次对工件进行磨削然后测量实际尺寸进行，例如实际测量值为-0.005mm,但工艺要求-0.001~-0.003,不符合要求，5.再次利于微调旋钮向上调整0.003mm,使得加工实际尺寸在-0.002mm左右，刚好在公差范围之内，然后，可以进行正常的磨削。六、D923内径检测仪器的调整及标准件的对表方法一、标准件的计算和对表.首先，填写工艺卡片。记录工艺基本尺寸，上下偏差，各项精度要求。.根据工艺要求尺寸选择标准件，尽量使标准件的尺寸和工艺的基本尺寸一致，偏差越小越好。.按照下列公式，计算标准件的实际对表位置标准件的实际对表位置=标准件实际尺寸一工件基本名义尺寸例如：标准件实际尺寸24.998mm,工件的基本名义尺寸25mm,两者相减的值是—0.002mm,如果仪表刻度值为0.001mm,即“零”线位左边2格的位置即是标准件对表位置，.当工件实际尺寸与标准件实际尺寸差超出仪表的正负刻度时需要向“+”“-”方向借位确定对表“零”位。例如：标准件实际尺寸24.90mm,工件基本尺寸25.00mm,标准件比工件小0.15mm,如果使用的是“+”“-"0.1mm的千分表，减方向只有0.1mm的示值范围，需要在仪表盘正方向借0.05mm的示值范围，才能满足标准件尺寸-0.15mm的对表要求。因此，在仪表盘最左下方-0.10mm刻度开始向右上方属15个大格到+0.05处，+0.05mm的表盘位置即为标准件对表“零”位。.调整仪器的两个相对固定测点，使其大约等于标准件的尺寸，轻轻固定；装上仪表，调整弹簧力使得仪表指针显示在仪表中间位置；左右移动工件寻找工件的最大点，然后，固定两个固定支点；再次左右移动工件，确认工件的最大点。根据标准件的检测高度，调整仪器基准面，使得仪器测量三个测量点的高度与标准件高度一致。按照上述3、4的方法对标准件尺寸在仪表上的示值。七、内径仪器检验时的注意事项.终磨尺寸的检验时，一定要注意，标准件，工件，仪器仪表恒温时间的一致性，且保证恒温时间温度符合标准要求。.磨削测量时，要注意磨削工件在放置恒温一段时间的温差变化，及时调整控制尺寸。.在工序间磨削时，最后备用1~2个替代标准件，防止正式标准件过度使用造成磨损严重。失去使用价值。.测量时必须将工件旋转一周以上，以保证工件圆周方向测量位无盲区测量。.具体测量时用力应尽量轻柔一些，以保证测量时表针示值的稳定性。.每批工件，先进行外观检测，再进行各部尺寸的仪表测量。.检验一定数量的工件以后，要校对标准件在仪表的位置是否发生偏移，保证检测点在被测量工件内径的最大点上，从而保证测量尺寸的准确性。.仪器的各种限位机构，应根据预定的测量行程，预留0.5~1.0毫米的间隙即可，以保证仪器的使用性能。.各种仪器的测量杠杆或滑块，应能在测量全程中自由移动，不能有阻滞和不灵活现象。.为保证仪器精度不受损害，使用者应加强日常的维护保养，经常保持仪器清洁，及时做好防锈维护。要防止磕碰和过度磨损出现，如有则应及时修磨，以保证仪器的测量精度。.每班应及时校对工序间标准件尺寸和检查站标准件尺寸的测量误差，以保证最终尺寸合格率。八、内径工序常见质量问题及解决办法.尺寸超差磨削速度过快，精磨磨量分配太少，仪表仪器未调好，调整或操作失误，砂轮主动测量仪调整不当或测爪损坏，进给系统灵敏度不够，液压系统不稳。系统动刚度低。前道工序尺散差过大误差传递到本工序。定程磨削时砂轮太软磨损后未及时修整，修整补偿量太小.锥度过大：进刀速度过快，砂轮接杆刚性差，砂轮硬度不均匀脱不均匀，工件磨量过大,或工件散差过大超过预留空程量，粗磨时锥度过大本工序未能修正。椭圆超差：偏心未调合适，磁力太小或太大，定位基准（外径或端面）误差大，粗磨误差过大。砂轮太细磨削热引起局部变形。.内径对端面的垂直度大：磁极未修平，工件端面有磕碰伤或污物，工件轴轴承精度丧失引起轴向用动，上下料速度太快有磕碰伤，面板过渡环与磁极未能光滑过渡，或配合缝隙过大，引起上下料轻微的小磕碰毛刺，前道工序误差大，电磁无心夹具磁力不足，仪器测量支点位置不合适，或支点有松动。.表面粗糙度或外观不符合要求砂轮粒度太粗，硬度太软，进给速度过快或光磨时间不足，砂轮转速太低，砂轮转速与工件转速部匹配，金刚石钝化不锋利，修正速度或修正量太快，往复量太大或太小，往复速度太快引起振动。冷却液杂质太多堵塞砂轮或夹杂在磨削面中间引起划伤。工件的预留磨量和砂轮的磨削特性不匹配。九、内径砂轮的特性及对修正的要求1.砂轮的自锐特性与非均质化自锐特性在砂轮对工件的磨削过程中，由于摩擦、挤压、犁沟、切削等综合的原因，砂轮上的磨粒将逐渐变钝，切削性能逐逐渐降低。当作用在磨粒上的切削压力不断增大至一度数值时，有些磨粒会发生崩裂，并在碎裂面上形成新的锋利刃口，另一些则整个的从砂轮上脱离下来,让里层没有参加过磨削的新磨粒露出砂轮表面，从而使砂轮持续的保持较好的切削性能，砂轮的这种性能，叫做砂轮的自锐性。但是由于磨削过程的复杂性，有些磨粒钝化后不一定会自动脱落或崩裂。有时侯磨屑、碎磨粒和结合剂等会堵塞砂轮的空隙，使得砂轮的切削性能降低甚至完全丧失切削性能，而不能形成良好的自锐性能，这就需要对工作一段时间后的砂轮表面进行修整，以恢复砂轮的切削性能。2,砂轮的修整质量砂轮的修正质量的粗细及平整度，直接影响砂轮的磨削质量和加工效率。砂轮表面修正的粗糙时，砂轮的磨削效率提高，但被磨削工件的表面粗糙度也较大，一般用于粗磨；砂轮表面修正的细致平整时，砂轮的磨削效率降低，但被磨削的工件的表面粗糙度较小，磨削的加工精度也较高，一般用于精磨。3.修正砂轮时的注意事项(1)金刚笔尖要保持锋利，修正时有振动或有尖叫声时表示金刚笔尖已经钝化，应及时旋转角度或更换新的金刚笔。(2)金刚笔在夹持套中要夹持牢固，悬出的长度也要尽量短一些。一般悬出5~10mm为宜,以避免修正砂轮时引起金刚笔振动从而影响砂轮的修整质量。(3)金刚笔的安装角度应向砂轮的纵向修整方向倾斜10~15度，金刚笔的中心点应低于砂轮中心轴线0..5~1.5mm,以防止修正砂轮时金刚笔嵌入砂轮引起振动。具检验方法可以80~100毫米的锯条，轻轻嵌在金刚笔与砂轮中间，观察锯条的倾斜方向来判断，以金刚笔中心点一下锯条向后方倾斜10~20度为好。安装角度倾斜10~20度，是为了当金刚笔的一个侧面磨钝化以后，旋转一个角度金刚笔还是一个锋利的笔尖，延长其使用寿命。低于砂轮中心1~2毫米是为了避免金刚笔在修在修正砂轮时嵌入砂轮引起振动，影响砂轮的修整质量。(4)根据加工工艺的要求，合理选择修正用量。粗磨时，可采用增大修正量和增大砂轮修正导程的方法，将砂轮修的粗一些，以提高加工效率；精磨时可以采用降低修正导程和减小砂轮修整量的方法，将砂轮表面修整的平整一些，提高砂轮的磨粒微刃的等高性，以提高工件的表面粗糙度和加工质量。沟道的修正导程5~10um微，内径的修正导程10~20/um,修正时间沟道修正时间5~10秒，内径的修正时间2~5秒.(5)金刚笔修正时对冷却的要求，用金刚笔修正砂轮时，要充分冷却，中间冷却水不可间断以免金刚石因骤冷骤热而崩裂。如果不使用冷却液修整时，修正量不可太大，修正几下要间断一会，让金刚笔冷却一下，以延长金刚笔的使用寿命十、内径砂轮特性对表面粗糙度的影响磨削时选用较细粒度的砂轮，经精细修正后，会获得较好的表面平整度，可以减小被磨削工件表面砂轮磨削的残留面积，可以降低工件表面粗糙度。因此，当工件表面粗糙度要求较高的时，可选用较细粒度的砂轮精细修整后进行磨削。反之，用粗粒度砂轮进行磨削，以提高加工效率。当选用砂轮的硬度偏低时，砂轮磨粒较易脱落，自锐性好，适宜磨削难以磨削特殊材料和易变形工件的粗磨磨削，以避免烧伤和变形的产生。但自锐形好的砂轮容易拉毛和划伤工件表面，使得工件的表面粗糙度不能满足要求。因此，在细磨工序，工件余量较小时不宜采用。细磨工序工件预留较小时宜采用硬度稍高一级的砂轮，以保证工件的表面粗糙度。但砂轮硬度也不可选用太高，否则，容易出现烧伤和振纹。一般在J级和L级硬度砂轮之间进行选择。十一、磨削用量对工件表面粗糙度的影响.提高砂轮线速后，当磨粒的切削厚度变小，切削力和磨削热减小，工件表面的粗糙度提高。但砂轮速度过高，因砂轮自身的不平衡性，和砂轮主轴刚性的原因，会引起砂轮轴的振动，进而复映到工件表面上，出现波纹度和振纹，影响工件表面粗糙度。提高工件转速后，砂轮单个磨粒的切削厚度增加，砂轮在工件表面的残留面积增大，工件表面粗糙度增大。因此，在砂轮转速一定的情况下工件转速应适当降低。但在内径磨削中，由于砂轮的旋转速度较高，砂轮轴的振动比外径和内沟机床大，为了抵减砂轮主轴的振动，内径磨削的工件转速一般比外径和内沟要高2到3倍。外沟机床的磨削，工件转速也比内径高0.5~1.0倍。提高纵向进给量，会使工件表面磨削残留面积增加，出现螺旋痕迹，工件表面粗糙度增大，但是提高纵向进给（往复）的速度，会改善螺旋纹的出现。因此，应根据工件表面粗糙度和磨削效率的要求尽量合理选择纵向进给的量和进给速度。但应注意，纵向进给量太少又不利于砂轮的排屑和砂轮磨粒的利用效率，因此，实际应用中应综合考虑上述因素，采用适当加大往复量到1~5毫米时，降低往复的频率。减少往复量时1~5毫米时，提高往复频率的方法来解决排削的问题。在其他条件不变的情况下，提高横向进给速度，单位磨粒的切削厚度增大，切削力和切削热增大，工件的表面粗糙度增随之增高。精磨工序，应将横向进给速度控制在合理的范围之内，一般2~5um/s较为合理。反之，在粗磨加工时，应在满足工件加工精度的前提下，尽量提高机床的横向进给速度，提高机床的加工效率。十二、冷却液度表面粗糙度的影响.冷却液的选用不当会影响工件表面是粗糙度。因此，要根据被磨削材料的特性，选用合适的冷却液。精磨时一般选用含有极压添加剂的磨削液，或全合成磨削液。.冷却液要保持清洁，冷却水箱要加装杂物过滤、浮油去处装置和磁力磨屑分离器，以保证液