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在軸承的磨加工過程中，外徑又是套圈后續(xù)工序的定位表面，其表面幾何形狀精度會傳遞到后續(xù)工序，直接影響后續(xù)工序加工質量。貫穿式無心磨削是國內加工軸承外圈的重要方法。
1.概述
貫穿式無心磨削是由砂輪、導輪、托架導板等所組成的一種外圓磨削方式。工件處在磨削輪和導輪之間，它的旋轉由導輪帶動，并用托架導板支承著進行磨削。由此可見，工件在磨削時，依賴于三者的聯(lián)合作用，而其中以導輪的作用為主。工件的運動由兩部分組成：一是繞自身軸線的旋轉，二是沿自身軸線的移動。在正常磨削時，這兩種運動均受導輪的控制。
外徑工序加工設備3182無心外圓磨床，是五十年代前蘇聯(lián)產(chǎn)的老設備。使用了近五十年，各部件的結構老化，其加工產(chǎn)品精度低，外徑的圓形偏差△Cir、平均外徑變動量VDmp、單一徑向平面內外徑變動量VDP、外徑表面對端面的垂直度SD等均很難控制，難以滿足工藝要求。產(chǎn)品質量不穩(wěn)定，產(chǎn)品檔次低，成品精度差，市場競爭能力削弱，多年來困擾著產(chǎn)品質量的提升?，F(xiàn)有的3182無心外圓磨床加工精度已經(jīng)達不到工藝要求。
2.技術分析
掌握了無心磨削的原理，經(jīng)過分析，砂輪軸和導輪軸的旋轉精度是影響上述問題的主要原因：
砂輪軸工作特點：旋轉速度高，約1050n/min，主軸是由兩組五瓦液體動壓軸承支承。其特點是運動平穩(wěn)，抗振性好、摩擦阻力小、使用壽命長，潤滑充分，密封好，油質不易被污染。因此，砂輪軸精度較容易保障。
導輪軸工作特點：轉速很低，通常磨削轉速約18～34n/min，修整轉速280n/min。主軸是由前端的一套雙列調心軸承、錐度銅襯套和后端的圓柱型銅襯套三部分支承。其中錐度銅襯套和圓柱型銅襯套的同心度、與導輪主軸的配合精度，是導輪旋轉精度的關鍵所在。銅襯套的潤滑，是用油線引導小貯油箱的潤滑油滴注至銅襯套的螺旋油槽中，通過導輪的旋轉，將潤滑油帶至主軸圓周面。
導輪的潤滑。由于砂輪是高速旋轉，其產(chǎn)生的強大氣流，帶著冷卻介質和砂輪磨屑，會滲透到銅襯套內。加之其潤滑密封裝置落后（環(huán)型槽和毛氈），很難達到良好的密封效果，潤滑油的泄漏、油質被污染在所難免。從而導致導輪軸在此狀況下，主軸、銅襯套加速磨損，主軸旋轉精度下降的快，造成使用壽命短，加工精度難以保證。
導輪的傳動，是由導輪電機經(jīng)鏈輪鏈條和交換齒輪，再經(jīng)蝸桿蝸輪、螺旋齒輪副使導輪旋轉。通過配換交換齒輪，可使導輪獲得7種不同的磨削轉速。這樣的有級變速，使用起來很不方便。在修整導輪時，必須提高導輪轉速。它是通過手柄操縱離合器使螺旋齒輪副嚙合，并使離合器與蝸輪脫開，從而達到需要的導輪修整轉速。以上的兩種變速，實現(xiàn)的前提是必須使在導輪軸靜止狀態(tài)下。否則，易損壞螺旋齒輪副，引起導輪旋轉不穩(wěn)定。
導輪的維修及其成本。導輪主軸的制造精度、銅襯套與后銅套的同心度及其三者間的配合精度，直接關系到導輪的旋轉精度。這對維修人員的修理技術水平要求較高，每次導輪軸修理，停機時間為3～7個班，且修理勞動量大。再者，針對導輪潤滑，在維修中曾經(jīng)進行過改進，但是沒有得到明顯的改善，導輪使用壽命難以有效延長。一般3～5個月左右需要全面檢修一次導輪軸；6～8個月之后，導輪主軸精度就完全喪失。綜合這些因素，影響了生產(chǎn)進度與產(chǎn)品質量提升。導輪主軸單價3100元、銅襯套單價450元，1臺年消耗各2件，合計約7000余元。再加上傳動部件蝸桿、蝸輪、螺旋齒輪、傳動軸等的備件，僅導輪軸的年消耗約9000余元/臺。因為備品備件消耗量的增加，生產(chǎn)成本也在不停增長。
3.改造內容
3.1將導輪軸改造為兩端支承、五片可調式軸瓦。根據(jù)原機床的空間位置，重新設計導輪主軸、軸套、磨架體。
3.2改善潤滑條件，設計循環(huán)潤滑油路，增加二次精細過濾，使?jié)櫥徒?jīng)過油泵加壓，經(jīng)過濾器直接進入導輪軸軸套內，經(jīng)回油路入油箱。
3.3重新設計修整器過渡板，保證修整出近似雙曲線旋轉體。
3.4設計導輪角度調整裝置，使導輪有一定的傾角調整范圍，適用于不同工件的縱向進給速度。
3.5將原來的齒輪、鏈輪鏈條傳動，手動離合變速方式改造為蝸輪、蝸桿減速，離合器傳動，填充潤滑油脂。
3.6導輪變速，采用變頻器無級調速的工作方式。通過轉速表和調速電位器的設定，可實現(xiàn)導輪的任意工作轉速，操作方便、簡單。同時，變頻器的過流、過載保護參數(shù)的設定，對機械傳動和電機起到有效的保護。
導輪軸的精度調整在機外進行，旋轉精度可以保證。其徑向跳動可控制在0.01mm以內，軸向跳動在0.007mm以內。此種結構，導輪軸受力均勻，承載力大，軸承套密封條件好，潤滑充分；結構簡單，調整簡便。加之在設計之初，借鑒了其他類無心磨床，零部件的通用型強。
4.對比分析：
經(jīng)過改造前后，機床加工產(chǎn)品對比，尺寸分散度控制在0.01mm以內，各項技術指標均滿足工藝要求。特別是加工Ф150以上的產(chǎn)品時，VDP、VDmp、△cir均有較大改善，且比較穩(wěn)定。為下工序的滾道磨加工，提供了很好的質量保障。
經(jīng)過改造后，導輪軸工作正常，精度穩(wěn)定，得到了生產(chǎn)部門的肯定。通過改造，提高了產(chǎn)品質量，減輕了操作人員的勞動量，降低了生產(chǎn)成本。改造前，因為機床運行精度下降，造成產(chǎn)品質量的不穩(wěn)定，不得已增加精磨的次數(shù)（工藝要求精磨次數(shù)3～4次），多時增加到7～8次。這樣一來，加工數(shù)量不變的情況下，操作人員的勞動量增加了一倍，其它包括能源消耗、磨料消耗、機床開動磨損量等也大量增長，無形中增加了生產(chǎn)成本。另外，通過改造，減少了設備故障發(fā)生點，降低故障率，減少了維修工的勞動量，增加了設備有效開動時間。改造后，恢復并保障了機床精度，讓老設備再次為生產(chǎn)服役，提高外徑工序的產(chǎn)品精度和加工能力。
