机械制造装备设计5

1、第三章 磨 床Grinding Machine什么是磨削、磨床 磨削：用砂轮、砂带、油石或磨料等对工件表面的切削加工。 磨床：用砂轮、砂带作磨具进行切削加工的机床。 用油石或磨料作磨具进行切削加工的机床，研磨机床或超精磨削机床。磨削特点 可获得较高的加工精度及很细的粗糙度； 能磨削硬度很高的淬硬钢、硬质合金或硬度很高的金属和非金属材料； 磨削速度高，砂轮与工件的接触面积大，故磨削温度很高； 加工余量小，常作为精加工工序； 砂轮属于非均质切削工具，安装前要经过仔细的静平衡； 磨削过程中，要经常修整砂轮。磨床的工艺范围 内外圆柱面 圆锥面 平面 渐开线齿廓面螺旋面 各种成形面刃磨刀具 切断 磨 床

2、 类 型外圆磨床内圆磨床平面磨床工具磨床专门化磨床砂带磨床其它磨床外圆磨床 万能外圆磨床 普通外圆磨床 无心外圆磨床内圆磨床 普通内圆磨床、 无心内圆磨床 行星式内圆磨床平面磨床 卧轴矩台平面磨床 立轴矩台平面磨床 卧轴圆台平面磨床 立轴圆台平面磨床 工具磨床 工具曲线磨床 钻头沟槽磨床 丝锥沟槽磨床专门化磨床 专门用来磨削特定表面和工件 花键轴磨床 凸轮轴磨床 曲轴磨床 齿轮磨床 螺纹磨床 活塞环磨床砂带磨床 以柔性砂带为切削工具其它磨床： 珩磨机 研磨机 抛光机 超精加工机床 砂轮机 以油石和研磨剂为切削工具的精磨磨床等第一节第一节 外外 圆圆 磨磨 床床一、外圆磨床的工作方法与主要类型

3、外圆磨床主要用来磨削： 外圆柱面 圆锥面 基本磨削方法： 纵磨法 切入磨法 外圆磨床主要类型： 普通外圆磨床、 万能外圆磨床、 无心外圆磨床、 宽砂轮外圆磨床 端面外圆磨床等。 二二.M1432B.M1432B万能外圆磨床万能外圆磨床 应用最普遍的一种外圆磨床 工艺范围较宽，包括 磨削外圆柱面 圆锥面 磨削内孔和台阶面等 IT6-IT7，Ra1.25-0.08m 磨床特 点 通用性较好 生产率较低 适用于: 单件小批生产车间 工具车间 机修车间主要参数 磨削外圆直径 用中心架 860mm 不用中心架 8320mm 磨削内圆直径 30100mm 最大磨削长度 外圆 1000/1500/2000

4、内圆 125mm 砂轮尺寸 40050 203 砂轮架电机 功率4KW 转速1500rpm 头架电机 功率0.55/1.1KW 转速750/1500rpm 内圆磨头电机 功率1.1KW 转速3000rpm(一)机 床 的 组 成床 身工作台3: 上下两层， 上工作台可相对于下工作台在水平面内偏转（l0） 磨削圆锥面 头架2和尾座6 砂轮架5：装砂轮主轴及其传动装置 装在砂轮架上的内磨装置4 砂轮架和头架，都可转动一定角度，磨削锥度较大的圆锥面(二）机床的运动与传动 外磨和内磨砂轮的旋转主运动nt(单位为 r/min） 转速较高，通常由电动机通过三角带直接带动砂轮主轴旋转 工件圆周进给运动nw（

5、单位为r/min） 转速较低，通常由电动机经变速机构传动。 工件（工作台）往复纵向进给运动fa（mmmin）通常采用液压传动 砂轮横向进给运动 fr（mm工作行程) 由横向进给机构用手动或液动其它运动 砂轮架的快机进快退运动 尾座套筒的伸缩运动 目的：装卸和测量工件方便，节省辅助时间砂轮主轴的传动链 普通磨削 Vs=30-35米/分 高速磨削 Vs30-35米/分min/81.311000601520400100060min/152098. 01181271440mnDVrnssss砂轮不变速 外圆磨床与其它机床相比，最大的区别是主运动一般不变速。 用不同的砂轮磨削不同材料的工件，磨削速度的变

6、化范围极小（砂轮磨损小，尺寸变化不大）内圆磨具传动链 变速：更换皮带轮 内圆砂轮电动机的启动与内圆磨具支架的位置有联锁作用min/15000321702840min/1000050170284021rnrn工件主轴的传动 172.7/95 头架电机（双速） I -60/178 178/142.4 75/173 II 46/179拨盘或卡盘-工件 转速级数：6 双速电机：使头架体积尽量小，结构尽可能简单工作台 纵向往复运动，液压系统实现。 手动： 手轮 V 15/72 VI 18/72 18/齿条 工作台纵向移动 移动量 mmf6218721872151砂轮架横向进给运动 手动进给： 手轮 -

7、VIII - 50/50（粗） IX-44/88 -丝杠 20/80（细） 粗切入 2mm/r 每格 0.01mm 细切入 0.5mm/r 每格0.025 mm C有21格，D有200格，C转过一个孔距，D转过1格 1200110125048211(三）主要部件的结构1砂轮架2头 架3尾 座4横向进给机构1砂轮架 组成: 壳体、砂轮主轴及其轴承、传动装置、滑鞍 关键部分:砂轮主轴及其支承部分 砂轮主轴：支承并传动高速旋转的砂轮砂轮架要求 要求： 主轴旋转精度高且稳定 主轴系统刚性好 振动小，发热低，不漏油 制造装配简单，调整方便23-封口螺钉22-锁紧螺钉21-螺套20-球头螺钉19-轴挖砂轮

8、架主要特点 前、后支承“短四瓦”动压滑动轴承 长径比0.75 主轴轴颈与轴瓦间的间隙0.01-0.02mm 球头中心偏离轴瓦对称中心 采用皮带传动 可在30内旋转,切入法磨削短圆锥面砂轮主轴的轴向定位 向右轴向力: 主轴右端轴肩止推法兰5端面滑动轴承4 向左轴向力: 螺钉7弹簧8 销钉9 推力轴承 砂轮架上各零件的静平衡: 法兰盘 砂轮 皮带轮 整个主轴部件动平衡 润滑油装在砂轮架壳体内 砂轮主轴轴承的两端用橡皮油封密封.内磨装置 组成支架、内圆磨具 磨削内圆支架翻下 特点：转速高 平皮带传动 轴承：角接触球轴承 精度P5 2头 架 头架组成：壳体、头架主轴及其轴承、工件传动装置与底座等。 主

9、轴轴承：四个P5级精度角接触球轴承 修磨垫圈的厚度，可预紧轴承 轴承润滑：钾基脂 主轴前后端密封：橡胶油封 双速电动机经塔轮变速机构和两组带轮带动工件转动，使传动平稳，而主轴按需要可以转动或不转动。 带的张紧分别靠转动偏心套11和移动电机座实现。 主轴上的带轮7采用卸荷结构，以减少主轴的弯曲变形头架主轴的三种工作方式 1） 顶尖磨削 2）卡盘磨削3）自磨主轴顶(1）顶尖磨削 工件支承在前后顶尖上，拧动螺杆1，顶紧摩擦环2，使头架主轴和顶尖固定不能转动。 工件则由与带轮7相联接的拨盘8上的拨杆，通过夹头带动旋转，实现圆周进给运动。（2）卡盘磨削 用三爪或四爪卡盘夹持工件磨削，拧松螺杆1，使主轴可

10、自由转动。 卡盘装在法兰盘12上，而法兰盘以其锥柄安装在主轴锥孔内，并用通过主轴通孔的拉杆拉紧。 旋转运动由拨盘8上的螺钉传给法兰盘12，同时主轴也随着一起转动。自磨主轴顶尖 3）自磨主轴顶，将主轴放松.3尾 座 功用:与头架主轴上的前顶尖配合一起支承工件，使工件实现准确定位。 用弹簧力预紧工件, 以便磨削过程中工件因热胀而伸长时，可自动进行补偿，避免引起工件弯曲变形和顶尖孔过分磨损。 顶紧力的大小可以调节。小 结： 万能外圆磨床保证加工精度及粗糙度的主要措施 砂轮架部分： 1.动压滑动轴承； 严格要求砂轮架主轴轴承及主轴的制造精度； 轴颈和轴瓦之间的间隙，经精确调整； 主轴直径较大，提高主轴

11、抗振性； 2.采用皮带传动； 3.易引起振动的主要件，都经过静平衡 头架 部分： 全部采用皮带传动； 轴承选用精密的P4级滚动轴承，并得到合适的预紧力； 死顶尖磨削； 采用卸荷皮带轮； 尾架部分： 用弹簧力顶紧工件 横进给部分： 采用滚动导轨及高刚度的进给机构（如丝杠很粗） 用液压闸缸来消除丝杠-螺母间的间隙； 快进终点由刚性定位件刚性定位螺钉来准确定位； 其它： 提高主要导向及导轨的加工精度； 工作台用液压传动，运动平稳。三、其它类型外圆磨床（一）普通外圆磨床和半自动宽砂轮外圆磨床1普通外圆磨床 普通外圆磨床和万能外圆磨床结构上的区别： 普通外圆磨床的头架和砂轮架都不能绕垂直轴线调整角度；

12、头架主轴不能转动； 没有内圆磨具。 工艺范围较窄，只能磨削外圆柱面和锥度较小的外圆锥面。 主要部件的结构层次少，刚性好，可采用较大的磨削用量，因此生产率较高，同时也易于保证磨削质量。（三）无心外圆磨床 工件直接放在砂轮和导轮之间，由托板和导轮支承，工件被磨削外圆表面即定位基准面。 工件在磨削力以及导轮和工件间摩擦力的作用下被带动旋转，实现圆周进给运动。 高速旋转的砂轮通过磨削力F切带动工件旋转，导轮则依靠摩擦力F1对工件进行“制动”，限制工件的圆周速度，使之基本上等于导轮的圆周线速度，从而在砂轮和工件间形成很大的速度差，产生磨削作用。导轮 导轮是摩擦系数较大的树脂或橡胶结合剂砂轮 其线速度一般

13、在1050mmin内 作用是用于支承工件和控制工件的进给速度。无心磨床磨削方法纵磨法横磨法纵磨法 纵磨法：将工件从机床前面放到导板上，推入磨削区； 导轮在垂直平面内倾斜角，导轮与工件接触处的线速度v导，可分解为分速度v导水平和v导垂直， v导垂直控制工件的圆周进给运动； v导水平使工件作纵向进给。纵磨法 工件进入磨削区后，便既作旋转运动,又作轴向移动，穿过磨削区，从机床后面出去，完成一次走刀。 为了保证导轮和工件间为直线接触，导轮的形状应修整成回转双曲面。 这种磨削方法适用于不带台阶的圆柱形工件。横磨法 先将工件放在托板和导轮上，然后由工件（连同导轮）或砂轮作横向进给。 导轮的中心线仅倾斜微小

14、的角度（约30），以便对工件产生一不大的轴向推力，使之靠住挡块5，得到可靠的轴向定位。 适用于具有阶梯或成形回转表面的工件。第二节 其它类型磨床一、内圆磨床二平面磨床一、内圆磨床 磨削各种圆柱孔(通孔、盲孔、阶梯孔和断续表面的孔等）和圆锥孔 磨削方法有：（1）普通内圆磨削（2）无心内圆磨削（3）行星内圆磨削内圆磨床的主要类型 普通内圆磨床 无心内圆磨床 行星式内圆磨床 坐标磨床等。 内圆磨床应用最普遍。 磨削时，根据工件形状和尺寸不向，可采用纵磨法或切入磨法 有些普通内圆磨床上备有专门的端磨装置，可在工件一次装夹中磨削内孔和端面，易于保证内孔和端面的垂直度，且生产率较高。普通内圆磨床的头架主轴

15、 普通内圆磨床的头架主轴常用多速电动机经带传动，或采用单速电动机配以塔轮变速机构，也有采用机械无级变速器或直流电动机传动的。 工作台由液压传动，可无级调速，在快速退回和趋近过程中还能自动转换速度，从而可节省辅助时间。 砂轮架的周期横向进给运动一般是自动的，由液机械装置或由挡块碰撞杠杆经棘轮机构传动，工作台每完成一个往复行程，砂轮架进给一次。 砂轮主轴部件 内圆磨具是内圆磨床的关键部分。 砂轮外径受被加工孔径的限制，尺寸较小，为了达到有利的磨削线速度，砂轮主轴的转速必须很高。 如何保证砂轮主轴在高转速情况下有稳定的旋转精度、足够的刚度和寿命，是目前内圆磨床发展中仍需进一步解决的问题。皮带传动的内

16、圆磨床砂轮主轴 中型内圆磨床砂轮主轴，转速一般在10,00020,000rmin左右，常由普通的交流异步电动机经平带传动； 特点：构造简单、维护方便、成本低，应用仍较广泛。 在磨削小孔（例如直径小于10mm ）时，要求砂轮主轴的转速高达80,000120,000rmin或更高，此时带易产生打滑、发热和振动等现象，同时力学强度也有一定限制，所以带传动就不适用了。二平面磨床 作用：磨削各种工件上的平面 磨削方式：工件安装在矩形或圆形工作台上，作纵向往复直线运动或圆周进给运动(f1)，用砂轮的周边或端面进行磨削。 用砂轮周边磨削时，由于砂轮宽度的限制，需要沿砂轮轴线方向作横向进给运动（f2）。平面磨床的四种类型： 卧轴矩台平面磨床 卧轴圆台平面磨床 立轴矩台平面磨床 立轴圆台平面磨床端面磨削周边磨削周边磨削 用砂轮周边磨削，砂轮和工件接触较小，发热量少，冷却和排屑条件较好，可获得较高的加工精度和较小的表面粗糙度。 采用卧轴矩台的布局形式时，工艺范围较广，除了用砂轮周边磨削水平面外，还可