电动机转轴锥度面磨削产生波纹问题的探讨

有效控制电动机转轴锥度面的波纹度不仅可提高锥度面的表面接触率和接触刚度,还可提高转轴表面的物理力学性能,增加工件耐磨性,提高工件的接触疲劳强度。
国家标准只对表面波纹度进行了定义,而对其无相应的检测、计量方法。在实际生产过程中,主要采取目测和环规检查的方法对其进行控制。近两年来,转轴锥度面时常出现不同程度的可视波纹。转轴锥度面无可视波纹的合格转轴。转轴锥度面可直接目视严重波纹的不合格转轴。
波纹产生的原因分析
磨削表面波纹是常见的磨削表面质量缺陷,这是磨削过程中由于机床、工件、砂轮系统的振动而在零件表
面上形成的具有一定周期的高低起伏。在机床的精度、刚度高和其他切削条件好的情况下,表面波纹一般不可目视。波纹的产生原因具体分析如下:
(1)砂轮的因素
①砂轮的选型砂轮的特性对零件的表面波纹度有很大影响。因为砂轮表面特性的变化,会引起磨削抗力的变化,是引起振动的因素之一。
电动机转轴一般采用40CrNiMoA、35CrMo等合金结构钢材料,经调质处理后,硬度达到300HBW左右,砂轮磨粒通常选用白刚玉、棕刚玉、铬刚玉三种材质。电动机转轴所采用的工艺过程是粗、精磨削在一次装夹中完成,因此,必须选择粒度、硬度适当的砂轮。
②砂轮的不平衡量 砂轮的不平衡会使系统振动,使零件产生波纹。
③砂轮变钝
 “啃砂轮”砂轮在磨削过程中，由于粘结结合强度不一致,引起磨粒脱落的速度亦不一样,砂轮结合强度大的部分,磨粒不易脱落,产生局部钝化。砂轮本身自然形成波纹状态,在磨削过程中会引起振动。
(2)工件的因素磨削过程中,转轴的不平衡量引起的惯性力对机床系统的振动影响很大。其不平衡量产生的原因主要有:
①工件热处理不到位,残余应力使转轴产生弯曲变形。
②零件形状不规则,已加工出键槽,使锥度面不连续。
(3)操作方法的因素
①磨削深度和进给量过大切削量过大则磨削抗力大,砂轮轴的振幅就增大。同时,砂轮也容易很快钝化,加剧振动。
②冷却不够充分磨削液的一个重要功能就是将磨削过程中产生的大量的磨粒和金属粉末冲洗带走,以免磨屑堵塞砂轮。在磨削过程中,必须将磨削液调为适当的水压,并对其进行充分的过滤或砂灰分离,以确保磨削液的冷却、冲洗性能。
(4)设备因素转轴锥度面磨削时产生波纹的原因还有机床尾座套筒的间隙过大和液压油温过高等。具体分析如下:
①砂轮主轴与轴瓦间的间隙过大磨削过程中,砂轮主轴高速旋转,砂轮的最高线速度为35m/min(砂轮直径 700mm),精密磨床的主轴运转过程中在油压条件下通常均能保持平衡。但如果主轴配合间隙过大,楔型油膜难以形成或稳定保持,主轴很难保持真正的平衡,造成主轴的径向振动。可通过涂色刮研的方法来调整三瓣瓦与主轴的接触率,同时将砂轮主轴与轴瓦的间隙调整到0.0025～0.005mm,这样可避免磨削中工件产生波纹。
②尾座间隙对波纹的影响尾座和主轴头不可避免地存在一定的间隙,砂轮对工件进行断续的磨削,当尾座和主轴头的间隙较大时,工件的表面就出现了可视波纹。
③液压油温度的影响我们所使用的磨床是一台
1986年产的日本精密磨床,其工作台为液压浮动支撑形式,工作台的平稳性取决于液压油的品种和质量好坏。虽然夏季已经使用了专用的液压油,但温度较高时,液压油的温度升高很快,黏度迅速降低,工作台的稳定性变差,在磨削力的作用下,工作台会产生微振,导致磨削表面可能出现波纹。