球面和截球面的磨削加工,，看似挺復(fù)雜,，但只要根據(jù)球面成形原理,，通過計算和選擇相應(yīng)的磨削工藝條件,，即可磨好各種球面工件,。
圖1所示為SR460mm大直徑球面副工件，外球面的材料為40Cr合金鋼,，淬火后的硬度為52～56HRC,；內(nèi)球面的材料為HT200灰鑄鐵。工件球面配合精度要求較高,。
（1）磨削條件的選擇與工藝計算,。磨床為立磨頭并在垂直方向能扳轉(zhuǎn)角度的導(dǎo)軌磨床或其他磨床，夾具為能裝夾工件并能自動旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)工作臺（見圖2）,。選用砂輪特性為WAF36J6V,、直徑為150mm的碗形砂輪,。外球面用樣板檢測球面的輪廓度；磨內(nèi)球面時,，用紅丹粉和外球面工件配測接觸面積的狀況,，要求達到75%以上。
計算砂輪主軸中心線與工件中心線的夾角α,，如圖3所示,。在△AOB中，sin（α1/2）＝AB/（2R）＝150/920＝0.163,，α1/2=9°23′,。在△BOC中，sin（α2/2）＝BC/（2R）＝140/920＝0.152,，α2/2＝8°45′,。則α＝α1/2＋α2/2＝9°23′+8°45′＝18°8′。
圖1 大直徑球面副工件
圖2 回轉(zhuǎn)工作臺與工件的安裝
1.工作臺 2.回轉(zhuǎn)工作臺 3.工件 4,、5.齒輪 6.減速箱 7.電動機
圖3 計算α角示意圖
（2）磨削球面,。把外球面工件安裝在回轉(zhuǎn)工作臺上，找正工件中心與回轉(zhuǎn)工作臺中心同軸,。再把立磨頭主軸中心線順時針扳轉(zhuǎn)18°8′,。然后把砂輪中心調(diào)整到工件中心右側(cè)垂直平面內(nèi)，并移動縱向工作臺,，使砂輪圓周端面與工件右側(cè)球面接觸,，開始試磨。如果出現(xiàn)單向磨削弧狀紋理,，就說明砂輪和工件在垂直面內(nèi)未對正中心,，應(yīng)調(diào)整砂輪架橫向位置，使之達到交叉網(wǎng)紋,，這時砂輪橫向位置就正確了,。球面磨光后，用樣板檢測球面輪廓度,，這時可能出現(xiàn)3種情況：①工件外圓處有間隙,，說明球面半徑R小了，這時應(yīng)向左移動縱向工作臺,，予以消除,。②工件內(nèi)圓處有間隙，說明球面半徑R大了,，這時應(yīng)向右移動縱向工作臺,，予以消除。③樣板與球面全接觸，說明外球面的輪廓度正確合格,。這時只需垂直進刀把工件球面磨好,。
磨內(nèi)球面時，同樣把工件安裝在回轉(zhuǎn)工作臺上,，只移動縱向工作臺,，使砂輪端面與工件左側(cè)內(nèi)球面接觸，開始試磨,，用外球面工件進行檢測配磨,，檢查其接觸面積。當發(fā)現(xiàn)有間隙的情況時,，縱向工作臺的調(diào)整方向與磨外球面相反,。經(jīng)過調(diào)整縱向工作臺反復(fù)垂直吃刀配磨，直到用紅丹粉涂色和用外球面工件檢查,，使接觸面積達到70%以上為止,。
如果工件是多件，在第一件磨好后,，只做垂直退刀,，卸下工件，安裝第二件,，再做垂直吃刀即可,，磨床縱、橫向工作臺不必再調(diào)整,。
圖4所示為球面軸承,，材料為40Cr，淬火后的硬度為58HRC,，磨好端面和內(nèi)孔后,，需要磨削外球面。磨削外球面時,，選用特性為WAF60K6V的杯形或碗形砂輪,，砂輪工作內(nèi)徑DK≥50mm。為了便于裝夾工件,，做一個以工件內(nèi)孔和端面定位的心軸,，心軸的一端為莫氏錐柄，以便于插裝在萬能外圓磨床頭架主軸錐孔內(nèi),。
磨球面時，把工件裝在心軸上,，并插裝在磨床頭架主軸錐孔內(nèi),，然后把頭架逆時針扳轉(zhuǎn)90°。把杯形或碗形砂輪裝在內(nèi)圓磨具砂輪軸上，并對砂輪端面和內(nèi)孔進行修整,，使其徑向和端跳動減小,。移動磨床砂輪輪架，使其砂輪旋轉(zhuǎn)中心（橫向）對正工件球面中心,，縱向移動縱向工作臺,，對球面進行試磨。觀察球面磨削紋理,，最好出現(xiàn)網(wǎng)狀交叉紋理,，這就說明砂輪旋轉(zhuǎn)中心與球面中心在橫向?qū)φ恕７駝t就得調(diào)整（微調(diào)）砂輪架橫向位置予以消除單向弧形紋,。砂輪橫向?qū)φ行暮?，就可正式用移動縱向工作臺進行吃刀磨削球面了。在磨削過程中,，用外徑千分尺測量球徑尺寸,，如有余量，繼續(xù)用移動縱向工作臺吃刀,，直到使球面直徑達到要求為止,。
外球面的磨削方法，一是用成形砂輪磨削,，此方法操作簡便,、生產(chǎn)效率高，但修整成形砂輪麻煩,，由于砂輪磨損,，工件質(zhì)量難以保證。二是用杯形砂輪在萬能外圓磨床或內(nèi)圓磨床進行磨削,，它是利用砂輪和工件軸線斜交并回轉(zhuǎn)來磨削的,，這種方法不需要特殊設(shè)備和砂輪成形修整工具，即使砂輪磨損了,，對球面也沒有什么影響,。
采用后一種方法磨削時，需要計算杯形砂輪內(nèi)徑DK和磨床頭架扳轉(zhuǎn)的角度α,，如圖5所示,。
（1）計算杯形砂輪內(nèi)徑DK。計算公式為
式中,，DK為杯形砂輪內(nèi)徑（mm）,；D為球面直徑；K為大于或小于半圓的數(shù)值,，當工件球面大于半圓時K為正值,，小于半圓時K為負值,，等于半圓時K為0。
（2）由sinα＝DK/D,，計算頭架扳轉(zhuǎn)的角度α,。
需要注意的是：調(diào)整機床時，必須使砂輪旋轉(zhuǎn)中心線與球面中心相交于O點,，這時在球面上的磨削紋理為交叉網(wǎng)紋,，否則就會出現(xiàn)單向弧狀紋。即中心線未相交于球面中心O點,，應(yīng)調(diào)整砂輪架的橫向位置,。采用縱向工作臺移動吃刀，千萬不要橫向吃刀,。這種磨削方法對砂輪內(nèi)徑尺寸DK 要求不嚴格,。
內(nèi)球面的磨削方法與外球面的磨削方法和相關(guān)計算公式相同，機床調(diào)整方法也一樣,，就是磨床頭架扳轉(zhuǎn)的方向相反,。磨削時采用的砂輪形狀為平行砂輪，如圖6所示,。
圖4 球面軸承
圖5 磨削外球面
圖6 磨削內(nèi)球面
根據(jù)球面成形原理,，除在各種磨床上增加附加工裝磨削外，還可以在臥,、立式車床,、銑床上進行磨削直徑不同規(guī)格的球面，這是被實踐證明可行的,。