1、第一章引言1.1研磨機(jī)的類型和用途1.1.1磨床的類型和特點(diǎn)使用磨具(砂輪、砂帶、油石和磨料等)的機(jī)床。)用于切割的機(jī)器統(tǒng)稱為磨床，是為精加工和硬表面的需要而開(kāi)發(fā)的。磨床有很多種，包括外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、工具磨床和用于磨削特定表面和工件的專用磨床，如花鍵軸磨床、凸輪軸磨床、曲軸磨床等。對(duì)于外圓磨床，可分為普通外圓磨床、萬(wàn)能外圓磨床、無(wú)心外圓磨床、寬砂輪外圓磨床、端面外圓磨床等。以上都是使用砂輪作為切割工具的磨床。此外，還有使用柔性砂帶作為切割工具的砂帶研磨機(jī)，以及使用油石和磨料作為切割工具的細(xì)磨研磨機(jī)。與其他機(jī)床相比，磨床具有以下特點(diǎn)：1.磨床的磨具(砂輪)相對(duì)工件高速旋轉(zhuǎn)(一般砂輪

2、的圓周線速度約為35 m/s，目前已發(fā)展到200 m/s以上)；2.可加工高表面硬度的金屬和非金屬工件；3.它能使工件表面獲得高精度和光滑度；4.易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和自動(dòng)化流水線，實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)；5.磨床通常是電機(jī)-油泵-啟動(dòng)部件，它通過(guò)機(jī)械、電氣和液壓傳動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)工件和砂輪相對(duì)運(yùn)動(dòng)-工件的一部分1。1.1.2研磨機(jī)的使用磨床可以加工各種表面，如內(nèi)外圓柱面和錐面、平面、漸開(kāi)線齒廓、螺旋面和各種成形面。磨床可用于粗加工、粗加工、精加工和超精加工，可用于加工各種高硬度和超硬材料，也可刃磨刀具和刀具等。而且工藝范圍非常廣。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)機(jī)械零件的精度和表面質(zhì)量要求越來(lái)越高，各種高硬度材料的應(yīng)用越來(lái)

3、越多。隨著精密鑄造和精密鍛造技術(shù)的發(fā)展，將毛坯直接研磨成成品成為可能。高速磨削和強(qiáng)力磨削進(jìn)一步提高了磨削效率。因此，磨床的使用范圍日益擴(kuò)大。它在金屬切削機(jī)床中的比例正在增加。目前，在工業(yè)化國(guó)家，磨床在機(jī)床總數(shù)中的比例已經(jīng)達(dá)到30%-40%。根據(jù)1997年歐洲機(jī)床展覽會(huì)的調(diào)查數(shù)據(jù)，25%的企業(yè)認(rèn)為磨削是他們應(yīng)用的最重要的加工技術(shù)，車削僅占23%，鉆削占22%，其他占8%。磨床占機(jī)床的42%，車床的23%，銑床的22%，鉆床的14%?？梢钥闯觯诰芗庸ぶ?，很多零件都是通過(guò)精密磨削來(lái)滿足要求的，而精密磨削需要在相應(yīng)的精密磨床上進(jìn)行，因此精密磨床在精密加工中起著重要的作用。然而，為了實(shí)現(xiàn)精密磨削，所

4、用的磨床應(yīng)滿足以下基本要求：1.高幾何精度。精密磨床應(yīng)具有較高的幾何精度，主要包括砂輪主軸的旋轉(zhuǎn)精度和導(dǎo)軌的直線度，以保證工件的幾何精度。主軸軸承可以是靜壓軸承、短三瓦或長(zhǎng)三瓦油膜軸承、整體油楔動(dòng)壓軸承和混合軸承。目前，動(dòng)壓軸承和動(dòng)靜壓軸承被廣泛使用。主軸的徑向圓跳動(dòng)通常應(yīng)小于1微米，軸向圓跳動(dòng)應(yīng)限制在2-3微米。2.低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。由于要求砂輪修整速度為10-15毫米/分鐘，工作臺(tái)必須低速進(jìn)給，要求工作平穩(wěn)，無(wú)爬行和沖擊。3.減少振動(dòng)。如果在精密磨削過(guò)程中發(fā)生振動(dòng)，將對(duì)加工質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的不利影響。因此，對(duì)于精密磨床，應(yīng)在結(jié)構(gòu)上考慮減振。4.減少熱變形。精密磨削中熱變形引起的加工誤差會(huì)增

5、大在外圓磨削過(guò)程中，工件安裝在兩個(gè)中心的中心之間，砂輪旋轉(zhuǎn)是切削旋轉(zhuǎn)的主要來(lái)源和原因。有兩種基本的外圓磨削方法，即橫向磨削和縱向磨削，如圖1-1和圖1-2所示。事實(shí)上，外圓磨削可以通過(guò)以下其他方法實(shí)現(xiàn)：(1)轉(zhuǎn)移法：該方法中，砂輪和工件的旋轉(zhuǎn)和徑向進(jìn)給應(yīng)滿足全部長(zhǎng)度，切削深度由砂輪到工件的縱向進(jìn)給來(lái)調(diào)節(jié)。(2)沖壓切割法：該方法通過(guò)砂輪的縱向進(jìn)給和非軸向進(jìn)給來(lái)完成磨削。正如我們所看到的，只有當(dāng)表面變圓柱的寬度小于砂輪的磨損寬度時(shí)，這種方法才能完成。圖1-1用橫向磨削法磨削外圓圖1-2用縱向磨削法磨削外圓(3)整塊深度切割法：該方法與轉(zhuǎn)移法非常相似，除了磨削過(guò)程中的間隙調(diào)整。同時(shí)，除了磨削短軸和

6、粗軸外，這種方法具有代表性。2.端面外圓磨床及其特點(diǎn)端面外圓磨床是外圓磨床的變形機(jī)床，適用于大量磨削帶肩軸類工件，生產(chǎn)率高。其特點(diǎn)如下(1)該磨床的布局形式和運(yùn)動(dòng)連接與外圓磨床相似，只是砂輪架、頭架和尾座中心之間的連接線傾斜一個(gè)角度(通常為10、15、26.23、30、45)，如圖1-3所示，數(shù)控端面外圓磨床mks1632a的砂輪架、頭架和尾座中心之間的連接線傾斜30。為了避免砂輪架與工件或尾座的碰撞，砂輪安裝在砂輪架的右側(cè)，砂輪架傾斜切入，一次磨削工件的外圓和端面。(2)由于適合大批量生產(chǎn)，具有自動(dòng)研磨循環(huán)，可完成快速進(jìn)給(長(zhǎng)切削)-粗磨-細(xì)磨-無(wú)花研磨。工件的尺寸由測(cè)距裝置或自動(dòng)測(cè)量裝置控

7、制。(3)配有砂輪整形修整器，用于磨削工件外圓和端面的整形砂輪根據(jù)模板進(jìn)行修整。為了確保端面的尺寸穩(wěn)定性和操作安全性，通常提供軸向工具設(shè)置裝置。圖1-3砂輪架與頭架和尾架中心的連線傾斜一個(gè)角度1.2磨床的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)隨著機(jī)械產(chǎn)品精度、可靠性和使用壽命的不斷提高，新材料的應(yīng)用越來(lái)越多，磨削技術(shù)正向超硬磨具方向發(fā)展，向精密和超精密磨削(從微米和亞微米磨削到納米磨削)方向發(fā)展，向高精度、高剛度、多軸自動(dòng)磨床方向發(fā)展4。例如，用于超精密磨削的樹(shù)脂結(jié)合劑砂輪的金剛石磨粒平均半徑可小至4m，磨削精度可高達(dá)0.025微米；使用電主軸單元，砂輪線速度可高達(dá)400米/秒，但這種線速度一般只在實(shí)驗(yàn)室使用，實(shí)際生

8、產(chǎn)中常用的砂輪線速度為40-60米/秒；精度方面，定位精度2微米，重復(fù)定位精度1m的機(jī)床越來(lái)越多；主軸轉(zhuǎn)速方面，8.2千瓦的主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到60000轉(zhuǎn)/分，13千瓦的主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到42000轉(zhuǎn)/分。高速不再是低功率主軸的獨(dú)有特征。從剛性的角度來(lái)看，已經(jīng)有一個(gè)加工中心可以加工硬度為60hrc的材料。北京第二機(jī)床廠生產(chǎn)的ga (p) 62-63數(shù)控外圓/數(shù)控端面外圓磨床，進(jìn)口原砂輪架，砂輪線速度可達(dá)60m/s，砂輪架主軸采用高剛度動(dòng)靜軸承，提高了旋轉(zhuǎn)精度。豐田機(jī)械有限公司的gc32-ecnc磨床專用數(shù)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)兩軸(x和z)到四軸(x，z)另外，對(duì)磨床的環(huán)保要求越來(lái)越高，大多數(shù)機(jī)床都采用全封閉外殼

9、，所以絕對(duì)沒(méi)有本項(xiàng)目的目的是讓學(xué)生運(yùn)用自己在大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)，設(shè)計(jì)數(shù)控端面外圓磨床mks1632a及其砂輪架，樹(shù)立理論聯(lián)系實(shí)際的作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。本課題要求繪制磨床總圖和裝配圖、砂輪架部件裝配圖、磨床液壓系統(tǒng)圖和磨床零件圖，并最終編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。此外，還要求學(xué)生與導(dǎo)師和研究生一起參與一些科學(xué)研究，進(jìn)行研磨溫度測(cè)試實(shí)驗(yàn)，并撰寫科學(xué)研究報(bào)告。3.任務(wù)和要求：(1)機(jī)床總圖和裝配圖(0 #)；(2)部件裝配圖(砂輪架0 #)；(3)零件圖(3 #)；(4)液壓傳動(dòng)示意圖(1 #)；(5)電氣控制圖(1 #)；(六)撰寫科研報(bào)告；4.用途和規(guī)格(1)加工對(duì)象帶肩多級(jí)軸(如齒輪軸)需要一次完成端面

10、外圓的零件端面較大的圓盤零件作為一般的外圓磨床(2)主要規(guī)格a加工直徑20-320毫米b的最大加工長(zhǎng)度為750毫米c .最大加工重量為200 u 1319砂輪線速度60m/s機(jī)床中心高1095毫米工件的轉(zhuǎn)速范圍為30 300轉(zhuǎn)/分(3)主運(yùn)動(dòng)砂輪旋轉(zhuǎn)工件旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的縱向運(yùn)動(dòng)砂輪架的傾斜進(jìn)給運(yùn)動(dòng)砂輪修整器的斜進(jìn)給運(yùn)動(dòng)f砂輪修整器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)5.設(shè)計(jì)重點(diǎn)和難點(diǎn)(1)確定研磨機(jī)總體布局中每個(gè)部件的尺寸；(2)砂輪架主軸和軸承的設(shè)計(jì)與選擇；(3)皮帶的選擇和滑輪的設(shè)計(jì)；(4)磨床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)；(5)研磨溫度科學(xué)研究報(bào)告。6.擬采用的方式和方法(1)查閱國(guó)內(nèi)外磨床的相關(guān)資料，確定各部件的尺寸(如砂輪架、頭

11、架、尾架等)。)在磨床的總體布局中；(2)檢查主軸前端擾動(dòng)，確保主軸剛性；(3)砂輪架采用動(dòng)靜壓軸承，提高旋轉(zhuǎn)精度，增強(qiáng)抗振性，延長(zhǎng)軸承使用壽命；(4)用皮帶和花鍵副帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，減少主軸變形，使載荷分布均勻；(5)用汽車cad繪制裝配圖和零件圖；(6)參考水利工程資料，設(shè)計(jì)磨床液壓系統(tǒng)；(7)參考有關(guān)磨削溫度測(cè)試的研究論文，認(rèn)真虛心向?qū)熀脱芯可鷮W(xué)習(xí)，開(kāi)展大量磨削溫度測(cè)試實(shí)驗(yàn)。第三章磨床總體布局3.1磨床的總體設(shè)計(jì)1.加工零件的工藝分析(表面形狀、尺寸、材料、技術(shù)條件、批量、加工余量等)；2.調(diào)查比較國(guó)內(nèi)外同類機(jī)床，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行改革創(chuàng)新；3.圖紙?jiān)O(shè)計(jì)(總圖、部件裝配圖、零件圖、工藝卡、目錄

12、、標(biāo)準(zhǔn)件、外購(gòu)件目錄、鑄件和鍛件目錄、說(shuō)明書(shū)、裝箱單和批準(zhǔn)證書(shū))；4.制造、組裝和調(diào)試；5.小批量生產(chǎn)和設(shè)計(jì)改進(jìn)；3.2?？傮w設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)1.保證機(jī)床滿足加工精度要求，具有良好的剛性和穩(wěn)定性；2.傳輸系統(tǒng)應(yīng)該短；3.操作和調(diào)節(jié)方便；4.安全保護(hù)、冷卻劑供應(yīng)、回收和廢渣清除。3.3磨床總體布局設(shè)計(jì)3.3.1加工零件帶肩多級(jí)軸，精度低于it7，ra1.6 - ra0.4，材料45#，40cr，球墨鑄鐵等。3.3.2初步估算的組成部分a.床；工作面；頭部框架；尾座；砂輪架；梳妝臺(tái)；測(cè)量裝置；砂輪進(jìn)給電機(jī)；梳妝臺(tái)進(jìn)給電機(jī)；電氣框架；工作臺(tái)進(jìn)給電機(jī)；工件旋轉(zhuǎn)電機(jī)；m潤(rùn)滑和冷卻裝置；數(shù)控設(shè)備；3.3.

13、3總平面初步設(shè)計(jì)1.t形床身；2.工作臺(tái)移動(dòng)；3.工作臺(tái)的輪廓傾斜10；4.砂輪架的主軸與床身的導(dǎo)軌傾斜30度；5.頭部的中心線z軸：工作臺(tái)移動(dòng)w軸：工件旋轉(zhuǎn)各軸采用交流伺服電機(jī)，通過(guò)精密無(wú)間隙彈性聯(lián)軸器直接與滾珠絲杠連接；8.單獨(dú)的液壓油箱(減少熱變形，簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和易于維護(hù))；9.電氣框架和機(jī)床采用架空布線；10.機(jī)床前罩采用全封閉結(jié)構(gòu)；3.3.4縱向和橫向尺寸的確定1.縱向尺寸工件的最大長(zhǎng)度；頭框長(zhǎng)度；尾座長(zhǎng)度；上臺(tái)面長(zhǎng)度；下桌面長(zhǎng)度；床長(zhǎng)；后床身長(zhǎng)度(由經(jīng)驗(yàn)給出，考慮砂輪架和修整器的尺寸)；整個(gè)床寬(視覺(jué)效果)；砂輪架中心與機(jī)床床身對(duì)稱線是分開(kāi)的圖3-2研磨機(jī)的

14、縱向尺寸2.橫向尺寸1)以橫向尺寸為基準(zhǔn)繪制床身v形導(dǎo)軌，以床身平面導(dǎo)軌為高度尺寸基準(zhǔn)線，根據(jù)確定的工作臺(tái)參數(shù)，在導(dǎo)軌參數(shù)b1和b2的中心繪制左視圖2)確定上下工作臺(tái)的厚度和寬度(1)厚度：類推上工作臺(tái)中心(3-1)下工作臺(tái)中心(3-2)工作臺(tái)導(dǎo)軌的中心距選擇工作臺(tái)導(dǎo)軌為8075250=0.3250=75毫米=0.38250=95毫米(2)寬度(3-3)*3)確定頭部和尾座中心的中心位置中心的中心位于v型導(dǎo)軌的中心線上，有利于磨削最小直徑的工件，砂輪架不會(huì)碰撞到工作臺(tái)。缺點(diǎn)是導(dǎo)軌的承載壓力大，所以v型導(dǎo)軌的寬度往往適當(dāng)加寬。4)確定從頭尾架中心到床身底部的高度h1左右1根據(jù)工人的身高和經(jīng)驗(yàn)。模擬服用5)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心的位置b96)確定機(jī)床的總高度h因此，h是2000毫米。3.3.5砂輪架相關(guān)尺寸的設(shè)計(jì)(1)砂輪架導(dǎo)軌(v形平面導(dǎo)軌)100904001考慮到砂輪的尺寸和重量以及砂輪架的穩(wěn)定性，l中心=500mm，因此砂輪架的寬度約為600mm，導(dǎo)軌為0.15兆帕圖3-3砂輪架導(dǎo)軌(2)砂輪架的橫向行程長(zhǎng)度(3-4)類型是砂輪架的快速進(jìn)退行程，一般采用。拿著它。(3-5)安全系數(shù)0.1