电磁无心夹具

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1、电磁无心夹具轴承套圈磨削加工时所采用的夹具，从中心式带无心式，至尽已 成为轴承磨加工工艺的一种标准化装夹方法。 无心装夹式家具的形式 分类如下：这些装夹法的共同特点是：工件中心不与主轴中心重合，其加工 精度不受主轴旋转精度的影响， 但工件中心的位置随着被磨表面尺寸 和形状变化而变化（指支沟磨沟或支滚道磨滚道） ，或随被支承面的 直径尺寸不同而不同。 这种在加工时工件中心无固定位置的装夹方法 称成无心装夹方法， 无心装夹式夹具简称无心夹具。 在下面主要介绍 电磁式无心夹具。一、 电磁式无心夹具 迄今为止，电磁式无心夹具是磨加工中广泛采用的一种较先 进夹具。（1）电磁无心夹具的原理电磁无心夹具的原

2、理如图所示，工件以磨削过的外圈和一个端面在电磁无心夹具中的前后支承 上定位后， 利用直流电磁线圈产生的吸力， 将工件端面紧吸在磁 极的端面上，并使工件与工件轴（磁极）具有一定偏心量 e。当 磁极绕其轴心0旋转时，磁极就迫使工件绕着本身的中心 0 旋转，由于两者有一个偏心， 因而磁极和工件之间产生相对滑动， 于是磁极端面对工件产生一个摩擦力矩和一个通过0 并垂直于0 0的摩擦合力F。前者迫使工件回转，后者则使工件紧贴于前后支承上，因而使工件获得稳定的回转运动。（ 2）电磁无心夹具的结构型式常用的电磁无心夹具依据其磁力线流向可分为单磁极式和多磁极式两种：1）单级式电磁无心夹具的结构 如图 5-25

3、 所示，它由工件驱动 和工件定位两部分组成。工件驱动部分由铁心 5，隔磁盘 2 和磁 极 1 组成。工件定位部分由夹具体 7（线圈外圈），支承座 8、10， 支承 9 和半圆盘 4等组成。夹具通过过渡座安装到机床头架上。 由于无心夹具通用性强， 因此不同类型的设备采用同类型结构的 电磁无心夹具时，只需根据机床工件轴的尺寸和轴端实际情况， 更换响应的铁心和过渡座即可。夹具支承座 8、10可在半圆盘 T 形槽内作圆周调整， 从而使支承 夹角得到所需要的调整值； 支承 9 在支承座 8、10 上做径向或轴 向调整，以适应工件尺寸变化的要求， 并可作左右倾斜接触调整。 使工件和支承获得良好的接触，以精

4、确地决定径向位置。单级式电磁无心夹具的结构， 由于把定位部分与驱动部分分开， 从而获得足够的刚性， 并解决了双级式电磁无心夹具薄壁套圈时 磁力不组的问题。图 5-26 的虚线极为磁力线的流向，其磁力线 通过刺激和轴承的壁厚， 显然磁力增强。 但是磁吸力不太均匀的 缺点， 以及磁路中有很大一部分是空气空隙，磁通损耗较大。 但 经实际生产验证， 能满足生产上所需要的磁吸力。 另外，还与密 封性较差等缺点。 但它具有结构简单，通用性强，改装方便等优点，故仍不失为一种较好的夹具，现场仍普遍采用。2）磁极 磁极是无心夹具中作为套圈端面定位的一个定位元 件，由于被加工套圈有不同的尺寸， 因而有许多不同尺寸

5、的磁极。 但是，从磁极的结构来区分， 一般可分为单磁极和扇形磁极两种 结构。单磁极端面是一个完整圆环形（端面有槽口） ；扇形磁极 的端面是弧形，使用时用多块的扇形磁极组成一个完整的圆环 形。在实际是恒产汇总，当被加工的套圈外径小于 200mm 时采 用单磁极。磁极材料应具有一定硬度和耐磨性，所以一般采用 Gcr15轴承钢，硬度为5060HRC。磁极端面卡有46个槽， 是为了增大接触面积， 使定位稳定可靠， 以及在加工过程中自动 去掉粘附在磁极端面上的磨屑。 加工时，主要应根据加工的工序 及套圈的尺寸来选择磁极。（4）支承 支承是无心夹具中做为套圈外径（或内滚道） 定 位的一个定位元件。 由于套

6、圈定位的基准面不同， 磨削时所用的 支承材料和形状也不同。 目前，常用的支承材料有硬质合金、夹 布胶木、尼龙等。支承面上应平整光洁，一有磨损就必须修整， 其接触面往往是以研磨的方法来达到光洁要求的。 在支承体上开 有偶长槽， 除能在支承座上作上下调整外， 还可作左右倾斜的调 整，以胡斯工件与支承面具有良好的接触，保证工件加工精度。支承式电磁无心夹具的支承用于圆锥滚子轴承套圈内滚道的 细磨工序。另外，夹布胶木支承，尼龙支承用于支沟磨沟、支滚 道磨滚道等工序，这几种支承的特点是支承与定位表面接触后， 定位表面的划痕减少， 并且有一定吸振性能。 如故能考虑到胶木 浸机油处理， 寿命将明显提高， 尼龙

7、支承虽然不易划伤工件， 但 不耐磨，故使用较少。浮动支承结构见图 5-30，件 1 为浮动头，可绕心轴 2 转动，采 用浮动支承可胡斯支点由原来的两点增加到四点， 支承接触面积 增加了一倍，接触面积增加， 就可以在同样条件下采用较高的磨 削用量。这种支承可以使基准面的误差对加工精度影响较小， 所 以加工时圆度较好，工件与支承接触面的划伤和烧伤有所降低。 次外，这种支承与固定支承相比具有较好的工艺性能， 能保证更 高的加工精度。目前，浮动支承已被广泛重视。图 5-30a 为圆弧 形，图5-30b、c为V形。圆弧行虽然对加工精度有很大提高， 但支承制造精度高，加工困难，规格品种多，通用范围小。因此

8、 V 形应用广泛。支承式无心夹具在使用前要进行一系列调整工作，如偏心量 的大小、 偏心位置、 支承与工件的接触情况等。 这些较多地占去 了机床生产时间， 所以为了解决这个问题， 近来采用预调整支承 式无心夹具，换型号时只要将整个预调整家具放在指定位置上， 安装后就不需要任何调整，这就大大节省了时间。（ 5）电磁无心夹具的定位形式支承式电磁无心夹具能适应各种类型轴承套圈各磨削工艺的加工， 可以有多种形式的加工， 可 以有多种形式的定位方式，归纳起来常用以下两种形式：1）以外圆定位磨内圆 这重方法多用于加工外拳的沟道、滚道、挡边及内圈的内圆等工序。2）以外圆定位磨外圆 这种形式的定位方法， 多用于

9、加工球轴 承内圈沟道和滚子轴承内圈沟道及挡边工序。 也有用这种形式的 定位方法来修磨轴承外圈与端面等配合表面的。 挖圈带凸台的套 圈，其外圆表面的加工， 只有用这种定位形式， 才能获得较高的 加工精度和生产效率。（6）、电磁无心夹具的调整参数。1）偏心量 e 偏心量值对加工有一定的影响，从通过实验所得 出的对Ki （Ke）的影响曲线图（图5-33）中看出，e值大雨0.2mm 时，对加工精度毫无影响；但是，当e0.2mm,特别是e0.1mm 时， Ki 增大很快，其原因是由于偏心量减少，所产生的径向夹 持力也减少，造成工件不稳定。从图5-34中可以看出：随着偏心量e的增大，Si减少很快， 当e增

10、大至0.3mm以后，Si会下降至12卩m。这是由于e值 增大， 工件的相对滑动速度也增大， 由于滑动的结果， 减少了对 Si 的影响。从图5-35、5-36中可以看出：增大偏心量e值，可提高零件 在磨削过程中的稳定性， 但同时会增大两个支承的摩擦力， 使定 位表面出现划伤与烧伤的危险。从实验和实践中获得的资料表 明，合理的偏心量e值应在0.150.5mm的范围内较为适宜。2）偏心方向角 偏心方向角0是指通过磁极和工件中心连线 与前支承（工件旋转方向的第一个方向） 的夹角。0角决定径向 作用夹持力的方向，使其在两支承夹角B之内，以保持在磨削过 程中的稳定性。0角随（3角的变化而变化。在以外圆定位

11、磨内圆0角以515范围内为宜；在以外圆定位磨外圆时，0角在 1530的范围内为宜。3）支承角a 在没圆磨削时，前支承与工件水平中心线的夹 角;在外圆磨削时，后支承与工件水平中心线的夹角，称为a角。 3 角为前后支承的夹角。 从实验和生产时间中证明。 a 角对加工精度有一定影响。图 5-35 所示为 e=0.15mm，3 =120，偏心方 向角在 515范围内调整时的内圆磨削情况。当 a =0时。 Kf 达到最小值，日 Vdp 达到最大值，所以根据 a 角对被加工表 面几何精度的影响关系，a角一般在015的范围内选用。图 5-36 所示是以外圆定位加工外圆时， e=0.35mm，3 =105，0

12、 =30 ，改变后支承与工件水平中心线之间的夹角， 对零件加工精度的影响情况。若后支承在直径方向对着砂轮，则工件事实哪个的一个糕 点就迫使工件压向砂轮， 工件对应点上点被多磨去。 如此反复磨 削，工件最终将是一个等径多边形。 假如使后支承向工件中心下 面移动，则不会出现上述现象， 工件每转一次都会磨去高点的多 余金属，从而使工件足见变圆。生产时间证明，外圆磨削时，合 理的a角应在2530范围内选取。两支承之间的夹角 3 ,根据实验与生产时间证明，对工件加工几何精度并无显著影响，一般可在90120之间选取。综上所述，对有关参数的选取，如下数值可供参考：1 ) 以外圆定位加工内圆时偏心量：粗磨 e

13、=0.2 0.35mm；细磨 e=0.15 0.52mm。支承夹角：a =0 15; B =120 150。偏心方向角：0 =515。2) 以外圆定位加工外圆时偏心量：粗磨 e=0.25 0.45mm;精磨 e=0.15 0.25mm。支承夹角：a =15 32; B =90 116。偏心方向角： 0 =1530。7、调整方法 电磁无心夹具的调整比较简单，但若调整不当， 对加工精度将有很大影响，甚至会使工件飞出，影响安全。因此，有 必要将调整步骤略述如下：1) 按照已选顶的a、B角进行两支承的调整并紧固。2) 安装磁极，并修磨磁极端面(一般摆动量为 0.0010.002mm)。修整时必须把头架

14、位置拨正，即对准零位，并把砂轮侧面修整 成碗形，然后缓慢的不砂轮移近磨削区域， 依靠砂轮侧面对磁极端面 进行修磨。修整时砂轮与磁极的接触应为原弧接触， 这样接触面积小， 能保证修磨质量。3) 依据已选定的e值，调整偏心量，如图5-39a所示，将两 支承退开， 接通夹具电源， 把工件吸在磁极上， 然后转动 工件轴，用百分表调整工件摆动量等于以选定的片心量值 的两倍，将 A 点顺着工件旋转方向转至已选定的偏心量 的两倍；找到工件最高点 A ；转动工件轴，将 A 点顺着 工件旋转方向转至已选定的工件中心方向角 0位置，。若 以外圆定位磨外圆， 如图 5-39b 所示，应使两支承紧靠工 件，将两支承稍

15、为紧固， 用涂色方法调整使支承对工件具 有良好的接触， 并将两支承紧固， 然后用百分表检验工件 旋转的稳定性，以百分表指针不摆动为最好。若指针在 0.010.02mm,就需要重新调整和验证，至达到要求为 止。为了更好的验证，使工件离开两支承 23mm,开动 工件轴,若工件很快地靠紧两支承, 即说明径向作用夹持 力F已在两支承夹角B内，这样就保证了工件在磨削加 工中的稳定性。这种调整方法比较麻烦, 但在没有熟练掌握调整技术之前 仍是必要的。 若已熟练掌握了调整技术, 则可用经验调整 法。下面介绍两种经验调整法：第一种： 接通夹具电源, 将工件吸在磁极上, 使工件与磁 极基本通信,开动工件轴驱动工

16、件, 先将前支承靠住工件, 使工件的摆动约大于已选定的偏心量值, 然后将支承稍微 紧固，再使后支承靠紧工件， 使工件稳定转动， 将后支承 稍微紧固。停止工件轴转动， 用涂色方法调整， 使支承与 工件具有两哈的接触；将工件离开两支承约23mm,开 动工件轴， 若工件很快靠紧两支承， 并很稳定地旋转， 这 就证明已调整好； 若工件有跳动， 甚至飞出， 则需要再调 整，直至使工件达到稳定的旋转为止。第二种：将工件吸在磁极上， 使工件与磁极基本同心， 朝着工件偏心方向角0的方向移动，其移动量大约等于已 选定的偏心量 e 值，然后将两孩子成与工件接触， 稍微紧 固，用涂色方法调整， 使工件很快靠紧两支承并稳定地旋 转，就证明已调整好； 若工件有跳动或飞