无心磨削的两种方式及精度要求

无心磨削是工件不定中心的磨削，主要有无心外圆磨削和无心内圆磨削两种。无心磨削不仅可以磨削外圆柱面、内圆柱面和内外锥面，还可磨削螺纹和其他形状的表面。无心磨削精度等级一般可达IT7～IT6级，表面粗糙度Ra＜1.6μm。

1.无心外圆磨削

1）工作原理

图7-8　立轴圆台平面磨床

1—床身；2—工作台；3—砂轮架；4—立柱

无心外圆磨削与普通外圆磨削不同，工件不是支承在顶尖上或夹持在卡盘上，而是放在砂轮（用于磨削）与导轮之间，以被磨削外圆表面作为基准，支承在托板上，如图7-9所示。砂轮与导轮的旋转方向相同，砂轮由于圆周速度很大（为导轮的70～80倍），通过切向磨削分力带动工件旋转，导轮（用摩擦因数较大的树脂或橡胶作结合剂制成的刚玉砂轮）则依靠摩擦力限制工件的旋转，使工件的圆周速度基本等于导轮的线速度，从而在砂轮和工件间形成很大的速度差，产生磨削作用。改变导轮的转速，便可调节工件的圆周进给速度。无心外圆磨床如图7-10所示。

图7-9　无心外圆磨削

1—砂轮；2—托板；3—导轮；4—工件；5—挡块

为了加快成圆过程和提高工件圆度，工件的中心线必须高于砂轮和导轮的中心连线，这样工件与砂轮和导轮的接触点不可能对称，从而使工件上凸点在多次转动中逐渐磨圆。实践证明：工件中心越高，越易获得较高圆度，磨削过程越快。但高出距离h不能太大，否则导轮对工件的向上垂直分力会引起工件跳动。一般取h=（0.15～0.25）d，d为工件直径。

图7-10　无心外圆磨床

1—床身；2—砂轮修整器；3—砂轮架；4—导轮修整器；5—转动体；6—座架；7—微量进给手柄；8—回转底座；9—滑板；10—快速进给手柄；11—支座；12—导轮架

2）磨削方式

无心外圆磨削有两种磨削方式：贯穿磨削法（纵磨法）和切入磨削法（横磨法）。(www.xing528.com)

（1）贯穿磨削法：使导轮中心线在垂直平面内倾斜一个角度α，这样把工件从前面推入两砂轮之间，除了作圆周进给运动以外，工件还由于导轮与工件间水平摩擦力的作用，同时沿轴向移动，完成纵向进给运动。导轮偏转角a的大小，直接影响工件的纵向进给速度。a越大，工件的纵向进给速度越大，磨削表面粗糙度值越大。通常粗磨时取a=2°～6°，精磨时取a=1°～2°。

贯穿磨削法适用于磨削不带凸台的圆柱形工件，磨削表面长度可大于或小于砂轮宽度。贯穿磨削加工时一个工件接一个工件连续进行，生产率高。

（2）切入磨削法：先将工件放在托板和导轮之间，然后使砂轮横向切入进给，来磨削工件表面。这时，导轮中心线仅需偏转一个很小的角度（约30′），使工件在微小轴向推力的作用下紧靠挡块，就能得到可靠的轴向定位。

3）特点与应用范围

（1）在无心外圆磨床上磨削外圆，工件不需要钻中心孔，装卸简单省时；用贯穿磨削法时，加工过程可连续不断运行；工件支承刚性好，可用较大的切削用量进行切削，而磨削余量可较小（没有因中心孔偏心而造成余量不均现象），故生产率较高。如果配备适当的自动卸料机构，可实现自动化。

（2）由于导轮和托板沿全长支承工件，防止工件的受力变形，因而刚性差的工件也可用较大的切削用量进行磨削。

（3）由于工件定位面为外圆表面，消除了工件中心孔误差、外圆磨床工作台运动方向与前后顶尖的连线不平行以及顶尖的径向跳动误差等的影响，所以磨削出来的工件尺寸精度和几何精度都比较高，表面粗糙度值也较小。

（4）无心磨削调整费时，只适合用于成批及大量生产；又因工件的支承及传动特点，只能用来加工尺寸较小，形状比较简单的零件。

此外，无心磨削不能磨削不连续的外圆表面，如带有键槽、小平面的表面，也不能保证加工面与其他被加工面的相互位置精度。

2.无心内圆磨削

在无心内圆磨床上加工的工件，通常是那些不宜用卡盘夹紧的薄壁且内外同心度要求又较高的工件，如轴承环类型的零件。无心内圆磨床的工作原理如图7-11所示。工件4支承在滚轮1和导轮3上，压紧轮2使工件4紧靠导轮3，并由导轮3带动旋转，实现圆周进给运动（f1）磨削轮除完成旋转主运动（vc）外，还作纵向进给运动（f2）和周期的横向进给运动（f3）。加工循环结束时，压紧轮沿箭头A方向摆开，以便装卸工件。磨削锥孔时，可将导轮、滚轮连同工件一起偏转一定的角度。

图7-11　无心内圆磨床的工作原理

1—滚轮；2—压紧轮；3—导轮；4—工件

由于所磨零件的外圆表面已经精加工过了，所以，这种磨床具有较高的精度，且自动化程度也较高。它适用于大批大量生产中。

除上述几种磨削加工类型外，实际生产中常用的还有螺纹磨削、齿轮磨削等方法，在大批大量生产中还有许多如曲轴磨削、凸轮轴磨削等专门化和专用磨削方法。