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轴承套圈磨加工烧伤故障成因与处理对策

时间:2015-08-01 来源:未知 作者:学术堂 本文字数:2886字
摘要

  磨加工是轴承套圈制造的重点,常常由于机床调整不科学及故障导致零件烧伤,在一定程度上影响了产品的质量与外观,造成了严重的经济损失。烧伤的出现对于零件而言是致命的,其在加工表面实施高温回火直接损伤了工作表面的组织性能,产生大量热量使得零件变形严重,从而沦为废品[1].所以,重点分析轴承套圈磨加工烧伤故障,并进行有效的解决,从而有效避免大批量零件烧伤现象的出现。

  1 轴承套圈磨加工烧伤故障分析

  1.1 散热不好引起的烧伤

  轴承套圈在制造过程中普遍使用磨削切削液对工件和砂轮进行有效冷却,砂轮在快速消磨过程中会出现大量热量,并迅速集中,再加上温差较大,极易导致砂轮破裂,其操作危险性较高,因此砂轮从运行开始便需要充分冷却,保证砂轮不会破裂。同时零件在磨削过程中,由于同砂轮的表面进行摩擦而产生大量热量,热量过于集中难以发散出来,从而烧伤了零件。磨削引起的热量累积同零件烧伤程度具有直接的联系。

  1.2 砂轮振摆过大、砂轮轴窜动、机床振动、液压系统不稳等引起烧伤

  如果零件表明出现呈振纹分布的振纹烧伤时,便是由于机床的砂轮振摆较大、砂轮轴窜动、机床振动、液压系统不稳等情况导致零件在制造过程中磨削量骤然加大,从而导致零件表面被烧伤。同时,振动周期性特征较为明显,磨削量时大时小,这便是零件表面出现振纹分布烧伤的原因。

  1.3 砂轮过硬、进给量过大等引起的烧伤

  当前有的企业一味地追求生产效率和生产成本,同时物资购买人员对生产了解甚少,采购的砂轮并不能满足生产的需求。由于砂轮组织太密、粒度太细或砂轮过硬,为了提高效率而不断加大进给量,没有根据工艺加工规定进行,因此导致零件表面在磨削过程中出现均布烧伤。

  1.4 工件不转及差速不好引起的烧伤

  如果零件工作轴或电动机出现故障时,零件在旋转时便会突然停止,这时砂轮并没有停止转动,便会导致零件接触面出现烧伤现象。这种烧伤是一种致命性烧伤(废品)。同时,零件表面粗糙度差,如果不科学确定零件转速同砂轮转速比,也会导致烧伤现象的发生。

  1.5 无心夹具吸力过小及支撑调整不好造成的烧伤

  如果支撑调整不好或无心夹具吸力不强时,会导致工件定位不准确,如果旋转过程中零件突然滑移,这时如果砂轮磨削便会造成零件烧伤。

  1.6 修整不好引起的烧伤

    如果不及时修整修整器,修整器金刚石笔不锐利及修整未补偿等造成砂轮磨削不锐利、砂轮修整不良,使得零件在磨削过程中出现烧伤现象。

  2 轴承套圈磨加工烧伤故障有效解决方法

  2.1 设备的使用及调整

  在加工过程中,如果设备不断振动,磨削周围的压力变化出现大小交替的规律性变化,情况严重时会出现烧伤现象[2].所以,在使用设备之前,必须正确调试和安装设备。适当调整主轴与轴承、往复和导轨之间的间隙;可靠拧紧连接部分和支承部分的螺钉和其他紧固件,保证系统具有坚固的刚性;大型设备之间必须设置减震墙,避免相互干扰。使用过程中必须遵守操作规定,严格按照工艺纪律执行;不得强行进给、野蛮作业,也不得超范围加工。

  2.2 来料及切削用量

  工序的来料质量必须满足工序对产品尺寸的规定,不得加大留量。在加工过程中,加工余量过大会造成磨削时间较长,从而延长了砂轮修整周期、加快了磨粒钝化,并且积累了大量磨削热,从而加大了烧伤的几率。在磨加工过程中,烧伤程度同切削用量密切相关,进给量过大可使砂轮与工件间产生强烈的挤压,从而引起工件严重烧伤,继而出现安全事故。

  2.3 砂轮的使用

  砂轮在应用过程中必须根据要求的线速度来确定转速,不得超过规定的安全线速度。为了保证生产能够顺利开展,在磨削前必须修正砂轮。对于体积过大的砂轮(沟道磨床、无心磨床的砂轮),在通过试运转、静平衡、修整后,还需要进行精准平衡判定,从而确保在高转速的状态下平稳工作[3].修正粗磨砂轮时,砂轮修整器的转速高些,便是在确保砂轮外形符合要求的基础上,砂轮表面需要修整得粗糙些。这一做法能够增加砂轮容屑空间、提高自锐性,并且使得磨粒的棱角更加锋利;反之,磨粒便会更加修钝。在一些运用贯穿磨削方式的加工过程中,如果砂轮同零件的接触时间较长,便会在零件表面划出一条沟槽,使更的多冷却液可以进入磨削区域发挥作用。

  2.4 冷却液的使用

  由于砂轮的线速度普遍较高,大多数都是 35m/s.其附近的空气会顺着两端流向外圆表面,并在外圆表面上扰动,形成一层气膜,也被称为“风泵效应”.砂轮转速越大,磨粒越粗,风泵效应越强大。其能够有效阻隔冷却液进入磨削区。所以,冷却液必须以一定的速度射向目标,只有这样才能冲破气膜的阻碍,但是液体的流速是基于冷却系统压力所影响的。因此高速磨削过程中,冷却系统压力不得低于 1MPa.

  另外,粗磨时出现的磨屑和磨粒,体积普遍较大,在一定程度上影响了继续加工,因此,适量加大冷却液的流量,能够有效清除加工过程中出现的碎屑。高速磨削时,冷却液的流量在喷嘴的 1mm 长度上应以 2 ~ 3L/min 为宜。

  2.5 磨削方向

  磨粒的前角较小,普遍在 -65°~ -85°之间,因此磨粒在金属切削的初始时期,必然会导致材料表面变形,弹性变形便是其中最为突出的表现。随着磨粒尖角的切入,材料的加工表面渐渐出现断裂和变形,有的材料被去除。逆向磨削时,磨粒刃口的前面同尖角比较接近,使得工件表面渐渐变形。在进给运动的作用下,磨粒的切入深度越来越大,变形量也不断增加,这时磨粒尖角处的金属逐渐同工件分离。由此可见,在切削的整个过程中 , 是由磨粒的尖角迫使工件表面的金属发生变形、撕裂、分离等一系列变化。此处的压力最集中、摩擦最剧烈、钝化的速度最快 , 已加工表面形成的“加工硬化层”也较厚 , 给后续加工带来一定的困难。在顺向磨削时,情况会有所不同,磨粒在切削材料的初期是由前面去接触待加工表面,材料的变形抗力主要作用于刃口前面,而不是集中在尖角上。切入深度由大到小,尖角处的磨损要比逆磨时小得多 , 而加工表面的变形区域及变形抗力也会相对减小很多,磨粒尖角的钝化速度减缓,留下的硬化层变薄。因此,顺磨条件下,砂轮的磨损、机床功率的消耗及发热量要比逆磨少。可见逆磨的磨削抗力和产生的磨削热量要高于顺磨,因此,一般情况下尽可能选择顺磨方式。

  总之,需要综合分析轴承套圈磨加工烧伤故障,解决这一问题的重点在于控制磨削温度。首先,需要具有较好的冷却条件,将磨削热有效的散发出去,从而确保砂轮的耐用度和零件质量。

  另外,需要科学使用砂轮,确保其具有较好的自锐性。同时,在确保零件表面质量的前提下,尽量选择粗大的磨料粒度,从而有效提高工作效率。如果加工后的零件表面粗糙度无法满足工艺的规定,可以适当延长磨削的时间。最后,值得重点注意的便是,必须严格遵守工艺操作规程,不得野蛮生产,只有这样,才能按时、按质、按量完成生产任务。

  参考文献:

  [1] 杨君峰 , 贺湘瑾 . 轴承类套圈零件磨加工烧伤故障分析及解决办法 [J]. 金属加工 : 冷加工 ,2011,11(1):412-424.

  [2] 肖容美 , 李辛沫 . 减缓轴承套圈沟道磨削烧伤的探讨 [J]. 五邑大学学报 : 自然科学版 ,2011,5(15):110-113.

  [3] 赵明良 , 才桂芳 , 史荣军 . 滚动轴承套圈磨加工各表面精度相互影响的分析 [A]. 第四届十三省区市机械工程学会科技论坛暨2008 海南机械科技论坛论文集 [C].2011.

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