機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)5

1、第三章 磨 床 Grinding Machine 什么是磨削、磨床 磨削：用砂輪、砂帶、油石或磨料 等對(duì)工件表面的切削加工。 磨床：用砂輪、砂帶作磨具進(jìn)行切 削加工的機(jī)床。 用油石或磨料作磨具進(jìn)行切削加工 的機(jī)床，研磨機(jī)床或超精磨削機(jī)床。 磨削特點(diǎn) 可獲得較高的加工精度及很細(xì)的粗 糙度； 能磨削硬度很高的淬硬鋼、硬質(zhì)合 金或硬度很高的金屬和非金屬材料； 磨削速度高，砂輪與工件的接觸面 積大，故磨削溫度很高； 加工余量小，常作為精加工工序； 砂輪屬于非均質(zhì)切削工具，安裝前 要經(jīng)過(guò)仔細(xì)的靜平衡； 磨削過(guò)程中，要經(jīng)常修整砂輪。 磨床的工藝范圍 內(nèi)外圓柱面 圓錐面 平面 漸開(kāi)線齒廓面 螺旋面 各種成形

2、面 刃磨刀具 切斷 磨 床 類 型 外圓磨床 內(nèi)圓磨床 平面磨床 工具磨床 專門化磨床 砂帶磨床 其它磨床 外圓磨床 萬(wàn)能外圓磨床 普通外圓磨床 無(wú)心外圓磨床 內(nèi)圓磨床 普通內(nèi)圓磨床、 無(wú)心內(nèi)圓磨床 行星式內(nèi)圓磨床 平面磨床 臥軸矩臺(tái)平面磨床 立軸矩臺(tái)平面磨床 臥軸圓臺(tái)平面磨床 立軸圓臺(tái)平面磨床 工具磨床 工具曲線磨床 鉆頭溝槽磨床 絲錐溝槽磨床 專門化磨床 專門用來(lái)磨削特定表面和工件 花鍵軸磨床 凸輪軸磨床 曲軸磨床 齒輪磨床 螺紋磨床 活塞環(huán)磨床 砂帶磨床 以柔性砂帶為切削工具 其它磨床： 珩磨機(jī) 研磨機(jī) 拋光機(jī) 超精加工機(jī)床 砂輪機(jī) 以油石和研磨劑為切 削工具的精磨磨床等 第一節(jié)第一節(jié)

3、外外 圓圓 磨磨 床床 一、外圓磨床的工作方法與主要類型 外圓磨床主要用來(lái)磨削： 外圓柱面 圓錐面 基本磨削方法： 縱磨法 切入磨法 外圓磨床主要類型： 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。 二二.M1432B.M1432B萬(wàn)能外圓磨床萬(wàn)能外圓磨床 應(yīng)用最普遍的一種外圓磨床 工藝范圍較寬，包括 磨削外圓柱面 圓錐面 磨削內(nèi)孔和臺(tái)階面等 IT6-IT7，Ra1.25-0.08m 磨床 特 點(diǎn) 通用性較好 生產(chǎn)率較低 適用于: 單件小批生產(chǎn)車間 工具車間 機(jī)修車間 主要參數(shù) 磨削外圓直徑 用中心架 860mm 不用中心架 8320mm 磨削內(nèi)圓直徑 30

4、100mm 最大磨削長(zhǎng)度 外圓 1000/1500/2000 內(nèi)圓 125mm 砂輪尺寸 40050 203 砂輪架電機(jī) 功率4KW 轉(zhuǎn)速1500rpm 頭架電機(jī) 功率0.55/1.1KW 轉(zhuǎn)速750/1500rpm 內(nèi)圓磨頭電機(jī) 功率1.1KW 轉(zhuǎn)速3000rpm (一)機(jī) 床 的 組 成 床 身 工作臺(tái)3: 上下兩層， 上工作臺(tái)可相對(duì)于下工作臺(tái)在 水平面內(nèi)偏轉(zhuǎn)（l0） 磨削圓錐面 頭架2和尾座6 砂輪架5：裝砂輪主軸及其傳動(dòng)裝置 裝在砂輪架上的內(nèi)磨裝置4 砂輪架和頭架，都可轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度， 磨削錐度較大的圓錐面 (二）機(jī)床的運(yùn)動(dòng)與傳動(dòng) 外磨和內(nèi)磨砂輪的旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)nt(單 位為 r/min）

5、轉(zhuǎn)速較高，通常由電動(dòng)機(jī)通過(guò)三 角帶直接帶動(dòng)砂輪主軸旋轉(zhuǎn) 工件圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)nw（單位為r/min） 轉(zhuǎn)速較低，通常由電動(dòng)機(jī)經(jīng)變速機(jī) 構(gòu)傳動(dòng)。 工件（工作臺(tái)）往復(fù)縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)fa （mmmin）通常采用液壓傳動(dòng) 砂輪橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng) fr（mm工作行程) 由橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)用手動(dòng)或液動(dòng) 其它運(yùn)動(dòng) 砂輪架的快機(jī)進(jìn)快退運(yùn)動(dòng) 尾座套筒的伸縮運(yùn)動(dòng) 目的：裝卸和測(cè)量工件方便，節(jié)省 輔助時(shí)間 砂輪主軸的傳動(dòng)鏈 普通磨削 Vs=30-35米/分 高速磨削 Vs30-35米/分 min/81.31 100060 1520400 100060 min/152098. 0 118 127 1440 m nD V rn ss

6、s s 砂輪不變速 外圓磨床與其它機(jī)床相比，最大的區(qū)別 是主運(yùn)動(dòng)一般不變速。 用不同的砂輪磨削不同材料的工件，磨 削速度的變化范圍極小（砂輪磨損小， 尺寸變化不大） 內(nèi)圓磨具傳動(dòng)鏈 變速：更換皮帶輪 內(nèi)圓砂輪電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與內(nèi)圓磨具支架的位置有 聯(lián)鎖作用 min/15000 32 170 2840 min/10000 50 170 2840 2 1 rn rn 工件主軸的傳動(dòng) 172.7/95 頭架電機(jī)（雙速） I -60/178 178/142.4 75/173 II 46/179撥盤或卡盤-工件 轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)：6 雙速電機(jī)：使頭架體積盡量小，結(jié)構(gòu)盡 可能簡(jiǎn)單 工作臺(tái) 縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

7、 手動(dòng)： 手輪 V 15/72 VI 18/72 18/ 齒條 工作臺(tái)縱向移動(dòng) 移動(dòng)量 mmf6218 72 18 72 15 1 砂輪架橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 手動(dòng)進(jìn)給： 手輪 - VIII - 50/50（粗） IX-44/88 -絲杠 20/80（細(xì)） 粗切入 2mm/r 每格 0.01mm 細(xì)切入 0.5mm/r 每格0.025 mm C有21格，D有200格，C轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)孔距，D轉(zhuǎn)過(guò)1格 1200 110 12 50 48 21 1 (三）主要部件的結(jié)構(gòu) 1砂輪架 2頭 架 3尾 座 4橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu) 1砂輪架 組成: 殼體、砂輪主軸及其軸承、 傳動(dòng)裝置、滑鞍 關(guān)鍵部分:砂輪主軸及其支承部分 砂輪

8、主軸：支承并傳動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)的砂輪 砂輪架要求 要求： 主軸旋轉(zhuǎn)精度高且穩(wěn)定 主軸系統(tǒng)剛性好 振動(dòng)小，發(fā)熱低，不漏油 制造裝配簡(jiǎn)單，調(diào)整方便 23-封口螺釘 22-鎖緊螺釘 21-螺套 20-球頭螺釘 19-軸挖 砂輪架主要特點(diǎn) 前、后支承“短四瓦”動(dòng)壓滑動(dòng)軸承 長(zhǎng)徑比0.75 主軸軸頸與軸瓦間的間隙0.01-0.02mm 球頭中心偏離軸瓦對(duì)稱中心 采用皮帶傳動(dòng) 可在30內(nèi)旋轉(zhuǎn),切入法磨削短圓錐面 砂輪主軸的軸向定位 向右軸向力: 主軸右端軸肩止推法蘭5端 面滑動(dòng)軸承4 向左軸向力: 螺釘7彈簧8 銷釘9 推力 軸承 砂輪架上各零件的靜平衡: 法蘭盤 砂輪 皮帶輪 整個(gè)主軸部件動(dòng)平衡 潤(rùn)滑油裝在砂

9、輪架殼體內(nèi) 砂輪主軸軸承的兩端用橡皮油封密封. 內(nèi)磨裝置 組成支架、內(nèi)圓磨具 磨削內(nèi)圓支架翻下 特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速高 平皮帶傳動(dòng) 軸承：角接觸球軸承 精度P5 2頭 架 頭架組成：殼體、頭架主軸及其軸承、 工件傳動(dòng)裝置與底座等。 主軸軸承：四個(gè)P5級(jí)精度角接觸球軸承 修磨墊圈的厚度，可預(yù)緊軸承 軸承潤(rùn)滑：鉀基脂 主軸前后端密封：橡膠油封 雙速電動(dòng)機(jī)經(jīng)塔輪變速機(jī)構(gòu)和兩組帶輪 帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)，而主軸按 需要可以轉(zhuǎn)動(dòng)或不轉(zhuǎn)動(dòng)。 帶的張緊分別靠轉(zhuǎn)動(dòng)偏心套11和移動(dòng)電 機(jī)座實(shí)現(xiàn)。 主軸上的帶輪7采用卸荷結(jié)構(gòu)，以減少主 軸的彎曲變形 頭架主軸的三種工作方式 1） 頂尖磨削 2）卡盤磨削 3）自磨主軸頂

10、(1）頂尖磨削 工件支承在前后頂尖上，擰動(dòng)螺桿1，頂 緊摩擦環(huán)2，使頭架主軸和頂尖固定不能 轉(zhuǎn)動(dòng)。 工件則由與帶輪7相聯(lián)接的撥盤8上的撥 桿，通過(guò)夾頭帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給 運(yùn)動(dòng)。 （2）卡盤磨削 用三爪或四爪卡盤夾持工件磨削，擰松 螺桿1，使主軸可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。 卡盤裝在法蘭盤12上，而法蘭盤以其錐 柄安裝在主軸錐孔內(nèi)，并用通過(guò)主軸通 孔的拉桿拉緊。 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由撥盤8上的螺釘傳給法蘭盤12， 同時(shí)主軸也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 自磨主軸頂尖 3）自磨主軸頂，將主軸放松. 3尾 座 功用:與頭架主軸上的前頂尖配合一起支 承工件，使工件實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。 用彈簧力預(yù)緊工件, 以便磨削過(guò)程中工 件因熱脹而伸長(zhǎng)時(shí)，可

11、自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償， 避免引起工件彎曲變形和頂尖孔過(guò)分磨 損。 頂緊力的大小可以調(diào)節(jié)。 小 結(jié)： 萬(wàn)能外圓磨床保證加工精度及粗糙 度的主要措施 砂輪架部分： 1.動(dòng)壓滑動(dòng)軸承； 嚴(yán)格要求砂輪架主軸軸承及主軸的制 造精度； 軸頸和軸瓦之間的間隙，經(jīng)精確調(diào)整； 主軸直徑較大，提高主軸抗振性； 2.采用皮帶傳動(dòng)； 3.易引起振動(dòng)的主要件，都經(jīng)過(guò)靜平衡 頭架 部分： 全部采用皮帶傳動(dòng)； 軸承選用精密的P4級(jí)滾動(dòng)軸承，并得 到合適的預(yù)緊力； 死頂尖磨削； 采用卸荷皮帶輪； 尾架部分： 用彈簧力頂緊工件 橫進(jìn)給部分： 采用滾動(dòng)導(dǎo)軌及高剛度的進(jìn)給機(jī)構(gòu) （如絲杠很粗） 用液壓閘缸來(lái)消除絲杠-螺母間的間隙； 快進(jìn)終點(diǎn)

12、由剛性定位件剛性定位 螺釘來(lái)準(zhǔn)確定位； 其它： 提高主要導(dǎo)向及導(dǎo)軌的加工精度； 工作臺(tái)用液壓傳動(dòng)，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。 三、其它類型外圓磨床 （一）普通外圓磨床和半自動(dòng) 寬砂輪外圓磨床 1普通外圓磨床 普通外圓磨床和萬(wàn)能外圓磨床結(jié)構(gòu)上的區(qū)別： 普通外圓磨床的頭架和砂輪架都不能繞垂直軸 線調(diào)整角度； 頭架主軸不能轉(zhuǎn)動(dòng)； 沒(méi)有內(nèi)圓磨具。 工藝范圍較窄，只能磨削外圓柱面和錐 度較小的外圓錐面。 主要部件的結(jié)構(gòu)層次少，剛性好，可采 用較大的磨削用量，因此生產(chǎn)率較高， 同時(shí)也易于保證磨削質(zhì)量。 （三）無(wú)心外圓磨床 工件直接放在砂輪和導(dǎo)輪之間，由托板和導(dǎo)輪支 承，工件被磨削外圓表面即定位基準(zhǔn)面。 工件在磨削力以及導(dǎo)

13、輪和工件間摩擦力的作用下 被帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 高速旋轉(zhuǎn)的砂輪通過(guò)磨削力F切帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，導(dǎo) 輪則依靠摩擦力F1對(duì)工件進(jìn)行“制動(dòng)”，限制工 件的圓周速度，使之基本上等于導(dǎo)輪的圓周線速 度，從而在砂輪和工件間形成很大的速度差，產(chǎn) 生磨削作用。 導(dǎo)輪 導(dǎo)輪是摩擦系數(shù)較大的樹(shù)脂或橡膠結(jié)合劑砂輪 其線速度一般在1050mmin內(nèi) 作用是用于支承工件和控制工件的進(jìn)給速度。 無(wú)心磨床磨削方法 縱磨法 橫磨法 縱磨法 縱磨法：將工件從機(jī)床前面放到導(dǎo)板上， 推入磨削區(qū)； 導(dǎo)輪在垂直平面內(nèi)傾斜角，導(dǎo)輪與工 件接觸處的線速度v導(dǎo)，可分解為分速度v 導(dǎo)水平和v導(dǎo)垂直， v導(dǎo)垂直控制工件的圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)； v

14、導(dǎo)水平使工件作縱向進(jìn)給。 縱磨法 工件進(jìn)入磨削區(qū)后，便既作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),又作軸 向移動(dòng)，穿過(guò)磨削區(qū)，從機(jī)床后面出去，完成 一次走刀。 為了保證導(dǎo)輪和工件間為直線接觸，導(dǎo) 輪的形狀應(yīng)修整成回轉(zhuǎn)雙曲面。 這種磨削方法適用于不帶臺(tái)階的圓柱形 工件。 橫磨法 先將工件放在托板和導(dǎo)輪上，然后由工 件（連同導(dǎo)輪）或砂輪作橫向進(jìn)給。 導(dǎo)輪的中心線僅傾斜微小的角度（約 30），以便對(duì)工件產(chǎn)生一不大的軸向 推力，使之靠住擋塊5，得到可靠的軸向 定位。 適用于具有階梯或成形回轉(zhuǎn)表面的工件。 第二節(jié) 其它類型磨床 一、內(nèi)圓磨床 二平面磨床 一、內(nèi)圓磨床 磨削各種圓柱孔(通孔、盲孔、階梯孔和 斷續(xù)表面的孔等）和圓錐孔 磨

15、削方法有： （1）普通內(nèi)圓磨削 （2）無(wú)心內(nèi)圓磨削 （3）行星內(nèi)圓磨削 內(nèi)圓磨床的主要類型 普通內(nèi)圓磨床 無(wú)心內(nèi)圓磨床 行星式內(nèi)圓磨床 坐標(biāo)磨床等。 內(nèi)圓磨床應(yīng)用最普遍。 磨削時(shí)，根據(jù)工件形狀和尺寸不向，可采用縱 磨法或切入磨法 有些普通內(nèi)圓磨床上備有專門的端磨裝置，可 在工件一次裝夾中磨削內(nèi)孔和端面，易于保證 內(nèi)孔和端面的垂直度，且生產(chǎn)率較高。 普通內(nèi)圓磨床的頭架主軸 普通內(nèi)圓磨床的頭架主軸常用多速電動(dòng) 機(jī)經(jīng)帶傳動(dòng)，或采用單速電動(dòng)機(jī)配以塔 輪變速機(jī)構(gòu)，也有采用機(jī)械無(wú)級(jí)變速器 或直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的。 工作臺(tái)由液壓傳動(dòng)，可無(wú)級(jí)調(diào)速，在快 速退回和趨近過(guò)程中還能自動(dòng)轉(zhuǎn)換速度， 從而可節(jié)省輔助時(shí)間。

16、砂輪架的周期橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)一般是自動(dòng) 的，由液機(jī)械裝置或由擋塊碰撞杠桿 經(jīng)棘輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，工作臺(tái)每完成一個(gè)往 復(fù)行程，砂輪架進(jìn)給一次。 砂輪主軸部件 內(nèi)圓磨具是內(nèi)圓磨床的關(guān)鍵部分。 砂輪外徑受被加工孔徑的限制，尺寸較 小，為了達(dá)到有利的磨削線速度，砂輪 主軸的轉(zhuǎn)速必須很高。 如何保證砂輪主軸在高轉(zhuǎn)速情況下有穩(wěn) 定的旋轉(zhuǎn)精度、足夠的剛度和壽命，是 目前內(nèi)圓磨床發(fā)展中仍需進(jìn)一步解決的 問(wèn)題。 皮帶傳動(dòng)的內(nèi)圓磨床砂輪主軸 中型內(nèi)圓磨床砂輪主軸，轉(zhuǎn)速一般在 10,00020,000rmin左右，常由普通 的交流異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)平帶傳動(dòng)； 特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、成本低， 應(yīng)用仍較廣泛。 在磨削小孔（例如直徑

17、小于10mm ）時(shí)， 要求砂輪主軸的轉(zhuǎn)速高達(dá)80,000 120,000rmin或更高，此時(shí)帶易產(chǎn)生打 滑、發(fā)熱和振動(dòng)等現(xiàn)象，同時(shí)力學(xué)強(qiáng)度 也有一定限制，所以帶傳動(dòng)就不適用了。 二平面磨床 作用：磨削各種工件上的平面 磨削方式：工件安裝在矩形或圓形工作 臺(tái)上，作縱向往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或圓周進(jìn)給 運(yùn)動(dòng)(f1)，用砂輪的周邊或端面進(jìn)行磨削。 用砂輪周邊磨削時(shí)，由于砂輪寬度的限 制，需要沿砂輪軸線方向作橫向進(jìn)給運(yùn) 動(dòng)（f2）。 平面磨床的四種類型： 臥軸矩臺(tái)平面磨床 臥軸圓臺(tái)平面磨床 立軸矩臺(tái)平面磨床 立軸圓臺(tái)平面磨床 端面磨削 周邊磨削 周邊磨削 用砂輪周邊磨削，砂輪和工件接觸較小， 發(fā)熱量少，冷卻和排屑條件較好，可獲 得較高的加工精度和較小的表面粗糙度。 采用臥軸矩臺(tái)的布局形式時(shí)，工藝范圍 較廣，除了用砂輪周邊磨削水平面外， 還