磨床的工艺特点及类型[1]

1、3.4 磨床3.41 磨床的工艺特点与类型采用磨料或非金属的磨具(如砂轮、砂带、油石和研磨剂等)对工件表面进行加工的机床称为磨床，它是为了适应工件精密加工而出现的一种机床，是精密加工机床的一种。通常磨具旋转为主运动，工件的旋转与移动或磨具的移动为进给运动。通常把使用砂轮加工的机床称为磨床，如外圆磨床、平面磨床，而把用油石、研磨料作为切削工具的机床称为“精磨机床”。 1磨床的工艺特点 (1) 切削工具是由无数细小、坚硬、锋利的非金属磨粒粘结而成的多刃工具，并且作高速旋转的主运动。 (2) 万能性强，适应性广。它能加工其他普通机床不能加工的材料和零件，尤其适用于加工硬度很高的淬火钢件或其他高硬度材

2、料。 (3) 磨床种类多，范围广。由于高速磨削和强力磨削的发展，磨床已经扩展到零件的粗加工领域和精密毛坯制造领域，很多零件可以不必经过其他加工而直接由磨床加工成成品。 (4) 磨削加工余量小，生产效率较高，更容易实现自动化和半自动化，可广泛用于流水线和自动线加工。 (5) 磨削精度高，表面质量好，可进行一般普通精度磨削，也可以进行精密磨削和高精度磨削加工。 2磨床的类型 磨床的种类很多，按用途和采用的工艺方法不同，大致可分为以下几类。 (1)外圆磨床 主要磨削回转表面，包括万能外圆磨床、外圆磨床及无心外圆磨床等。外圆磨床分为普通外圆磨床和万能外圆磨床，在普通外圆磨床上可磨削工件的外圆柱面和外圆

3、锥面，在万能外圆磨床上还能磨削内圆柱面和内圆锥面和端面，外圆磨床的主参数为最大磨削直径。 (2)内圆磨床 主要包括内圆磨床、无心内圆磨床及行星内圆磨床等。 (3)平面磨床 用于磨削各种平面，包括卧轴矩台平面磨床、立轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床及立轴圆台平面磨床等。工作台可分为矩形工作台和圆形工作台两种，矩形工作台平面磨床的主参数为工作台台面宽度，圆台平面磨床的主参数为工作台台面直径。 (4)工具磨床。用于磨削各种工具，如样板或卡板等，包括工具曲线磨床、钻头沟槽(螺旋槽)磨床、卡板磨床及丝锥沟槽磨床等。 (5) 刀具、刃具磨床。用于刃磨各种切削刀具，包括万能工具磨床(能刃磨各种常用刀具)、拉

4、刀刃磨床及滚刀刃磨床等。 (6) 专门化磨床。专门用于磨削一类零件上的一种表面，包括曲轴磨床、凸轮轴磨床、花键轴磨床、活塞环磨床、球轴承套圈沟磨床及滚子轴承套圈滚道磨床等。 (7) 研磨机。以研磨剂为切削工具，用于对工件进行光整加工，以获得很高的精度和很小的表面粗糙度。 (8) 其他磨床。包括珩磨机、抛光机、超精加工机床及砂轮机等。3.4.2 M1432A型万能外圆磨床的主要组成部件 1M1432A型万能外圆磨床的用途 M1432A型万能外圆磨床主要用于磨削内外圆柱面、内外圆锥面、阶梯轴轴肩以及端面和简单的成形回转体表面等。它属于普通精度级机床，磨削加工精度可达IT6IT7级，表面粗糙度Ra为

5、1.250.08m之间。这种磨床万能性强，但磨削效率不高，自动化程度较低，适用于工具车间、维修车间和单件小批量生产类型，其主参数为最大磨削直径320mm。 2M1432A型万能外圆磨床的主要组成部件 M1432A型万能外圆磨床的外形如图3-45所示。它由下列主要部件组成。 床身。它是磨床的基础支承件，用以支承和定位机床的各个部件。头架。它用于装夹和定位工件并带动工件作自转运动。当头架体旋转一个角度时, 可磨削短圆锥面；当头架体作逆时针回转90°时，可磨削小平面。砂轮架。它用以支承并传动砂轮主轴高速旋转，砂轮架装在滑鞍上，回转角度为±30°，当需要磨削短圆锥面时，砂

6、轮架可调至一定的角度位置。内圆磨具。它用于支承磨内孔的砂轮主轴。内圆磨具主轴由单独的内圆砂轮电动机驱动。尾座。尾座上的后顶尖和头架前顶尖一起支承工件。工作台。它由上工作台和下工作台两部分组成。上工作台可绕下工作台的心轴在水平面内调至某一角度位置，用以磨削锥度较小的长圆锥面。工作台台面上装有头架和尾座，这些部件随着工作台一起，沿床身纵向导轨作纵向往复运动。滑鞍及横向进给机构。转动横向进给手轮，通过横向进给机构带动滑鞍及砂轮架5作横向移动；也可利用液压装置，通过脚操纵板使滑鞍及砂轮架作快速进退或周期性自动切入进给。 图3-45 M1432A万能外圆磨床1床身；2头架；3工作台；4内圆磨具；5砂轮架

7、(滑鞍)；6尾座；7脚操纵板3M1432A型万能外圆磨床加工方法 （1）磨外圆 如图3-46所示，加工所需的运动为：砂轮旋转运动nt，它是磨削外圆的主运动；工件旋转运动nw，它是工件的圆周进给运动；工件纵向往复运动fa，它是磨削出工件全长所必需的纵向进给运动；砂轮横向进给运动fr，它是间歇的切入运动。（2）磨长圆锥面 如图3-46(b)所示，所需的运动和磨外圆时一样，所不同的是将工作台调至一定的角度位置。这时，工件的回转中心线与工作台纵向进给方向不平行，所以磨削出来的表面是圆锥面。图3-46 M1432A万能外圆磨床加工方法（3）切入法磨外圆锥面 如图3-46(c)所示，将砂轮调整至一定的角度

8、位置，工件不作往复运动，砂轮作连续的横向切入进给运动。这种方法仅适合磨削短的圆锥面。 （4） 磨内锥孔 如图3-46(d)所示，将工件装夹在卡盘上，并调整至一定的角度位置。这时磨外圆的砂轮不转，磨削内孔的内圆砂轮作高速旋转运动，其他运动与磨外圆时类似。从上述4种典型表面加工的分析中可知，机床应具有下列运动。(1)主运动：磨外圆砂轮的旋转运动nt；磨内孔砂轮的旋转运动nt；主运动由两个电动机分别驱动，并设有互锁装置。(2)进给运动：工件旋转运动nw；工件纵向往复运动fa；砂轮横向进给运动fr；往复纵磨时，横向进给运动是周期性间歇进给；切入式磨削时，是连续进给运动。 (3) 辅助运动：包括砂轮架快

9、速进退(液压)、工作台手动移动以及尾座套筒的退回或液动等。3.4.3 机床的机械传动系统 M1432A型万能外圆磨床各部件的运动是由机械传动装置和液压传动装置联合传动来实现的。在该机床中，除了工作台的纵向往复运动，砂轮架的快速进退和周期自动切入进给，尾座顶尖套筒的缩回，砂轮架丝杠螺母间隙消除机构及手动互锁机构是由液压传动配合机械传动来实现的以外，其余运动都是由机械传动来实现的。 如图3-47所示是M1432A型万能外圆磨床的机械传动系统。图3-47 M1432A万能外圆磨床机械传动系统1外圆磨削砂轮的传动链 砂轮架主轴的运动是由砂轮架电动机(1440r/min，4kW)经4根V带直接传动的，砂

10、轮主轴的转速达到1670r/min的高转速。 2工件头架拨盘(带动工件)的传动链 工件头架拨盘的运动是由双速电动机(700/1 350r/min，0.55/0.1kW)驱动，经V带塔轮及两级V带传动，使头架的拨盘或卡盘带动工件，实现圆周运动。 3内圆磨具的传动链 内圆磨削砂轮主轴由内圆砂轮电动机(2840r/min，1.1kW)经平带直接传动。更换平带轮可使内圆砂轮主轴得到两种转速(10 000r/min和15 000r/min)。内圆磨具装在支架上，为了保证工作安全，内圆砂轮电动机的启动与内圆磨具支架的位置有互锁作用。只有当支架翻到工作位置时，电动机才能启动。这时，砂轮架快速进退手柄在原位上

11、自动锁住，不能快速移动。 4工作台的手动驱动传动链 调整机床及磨削阶梯轴的台阶时，工作台还可由手轮A驱动，如图3-47所示。为了避免工作台纵向运动时带动手轮A快速转动碰伤操作者，采用了互锁油缸。轴的互锁油缸和液压系统相通，工作台运动时压力油推动轴上的双联齿轮移动，使齿轮z18与z72脱开。因此，液压驱动工作台纵向运动时手轮A并不转动。当工作台不用液压传动时，互锁油缸上腔通油池，在油缸内的弹簧作用下，使齿轮副18/72重新啮合传动，转动手轮A，经过齿轮副15/72和18/72及齿轮齿条副，便可实现工作台手动纵向直线移动。 5滑鞍及砂轮架的横向进给运动传动链 横向进给运动，可摇动手轮B来实现，如图

12、3-47所示，也可由进给液压缸的柱塞驱动，实现周期的自动进给。横向手动进给分粗进给和精进给，粗进给时，将手柄E正向前推，转动手轮B经齿轮副50/50和44/88、丝杠使砂轮架作横向粗进给运动，手轮B转1周，砂轮架横向移动2mm，手轮B的刻度盘D上分为200格，则每格的进给量为0.01mm：细进给时，将手柄E拉到图示位置，经齿轮副20/80和44/88啮合传动，则砂轮架作横向细进给，手轮B转1周，砂轮架横向移动0.5mm，刻度盘上每格进给量为0.0025mm。 定程磨削法。磨削一批工件时，为了简化操作及节省时间，通常在试磨第一个工件达到要求的直径后，调整刻度盘上挡块F的位置，使它在横向进给磨削达

13、到所需要直径时，正好与固定在床身前罩上的定位爪相碰。因此，磨削后续工件时只需摇动横向进给手轮(或开动液压自动进给)，挡块F碰在定位爪上时，停止进给(或液压自动停止进给)，就可达到所需的磨削直径，上述过程就叫定程磨削。 砂轮磨损调整法。当砂轮磨损或修整后，由于挡块F控制的工件直径变大了，这时，必须调整砂轮架的行程终点位置，也就是调整刻度盘D上挡块F的位置。调整的方法是：拔出旋钮C，使它与手轮B上的销子脱开，顺时针方向转动旋钮C，经齿轮副48/50带动齿轮z12旋转，z12与刻度盘D的内齿轮z110相啮合，于是使刻度盘D逆时针方向转动。刻度盘D应转过的格数，根据砂轮直径减小所引起的工件尺寸变化量确

14、定。调整妥当后将旋钮C的销孔推入手轮B的销子上，使旋钮C和手轮B成一个整体。3.4.4 M1432A型万能外圆磨床的主要结构 1砂轮架 砂轮架由壳体、主轴及轴承、传动装置及滑鞍等组成。砂轮主轴及其支承部分的结构和性能，直接影响工件的加工精度和表面粗糙度，它是该磨床及砂轮架部件的关键。砂轮主轴应具有较高的旋转精度、刚度、抗振性和良好的耐磨性。为保证砂轮运转平稳和加工质量，新装的砂轮及主轴上的零件都需进行静平衡，整个主轴部件还要进行动平衡。 如图3-48所示是M1432A型万能外圆磨床砂轮架的结构图。 主轴的两端以锥体定位，前端通过压盘l安装砂轮，末端通过锥体安装V带轮13，并用轴端的螺母进行压紧

15、。主轴由两个短三瓦调位动压轴承来支承，每个轴承各由3块均布在主轴轴颈周围，包角约为60°的扇形轴瓦19组成。每块轴瓦上都由可调节的球头螺钉20支承。而球头螺钉的球面与轴瓦的球面经过配做(偶件加工法)，能保证有良好的接触刚度，并使轴瓦能灵活地绕球头螺钉自由摆动。螺钉的球头(支承点)位置在轴向处于轴瓦的正中，而在周向则偏离中间一些距离。这样，当主轴旋转时，3块轴瓦各自在螺钉的球头上自由摆动到一定平衡位置，其内表面与主轴轴颈间形成楔形缝隙，于是在轴颈周围产生3个独立的压力油膜，使主轴悬浮在3块轴瓦的中间，形成液体摩擦作用，以保证主轴有高的精度保持性。当砂轮主轴受磨削载荷而产生向某一轴瓦偏移

16、时，这一轴瓦的楔缝变小，油膜压力升高；而在另一方向的轴瓦的楔缝便变大，油膜压力减小。这样，砂轮主轴就能自动调节到原中心位置，保持主轴有高的旋转精度。轴承间隙用球头螺钉20进行调整，调整时，先卸下封口螺钉23、锁紧螺钉22和螺套2l，然后转动球头螺钉20，使轴瓦与轴颈间的间隙合适为止(一般情况下，其间隙为0.010.02mm，用厚薄规测量)。实际调整时一般只调整最下面的一块轴瓦即可。调整好后，必须重新用螺套21和螺钉22将球头螺钉20锁紧在壳体4的螺孔中，以保证支承刚度。图3-48 M1432A型万能外圆磨床砂轮架的结构图1压盘；2、9轴承盖；3、7轴承；4壳体；5主轴；6电机；8止推环；10推

17、力球轴承； 11弹簧；12螺钉；13V带轮；14销；15刻度盘；16滑鞍；17定位轴销；18半螺母； 19扇形轴瓦；20球头螺钉；21螺套；22锁紧螺钉；23封口螺钉 主轴由止推环8和推力球轴承10作轴向定位，并承受左右两个方向的轴向力，推力球轴承的间隙由装在皮带内的6根弹簧11通过销14自动消除，由于自动消除间隙的弹簧11的力量不可能很大，所以推力球轴承只能承受较小的相左的轴向力。因此，本机床只宜用砂轮的左端面磨削工件的台肩断面。 砂轮的壳体4固定在滑鞍16上，利用滑鞍下面的导轨与床身顶面后部的横导轨配合，并通过横向进给机构和半螺母18，使砂轮作横向进给运动或快速向前或向后移动。壳体4可绕定

18、位轴销17回转一定角度，以磨削锥度大的短锥体。2内圆磨具主轴部件 如图3-49所示是M1432A万能外圆磨床内圆磨具主轴部件结构。由于磨削内圆时砂轮直径较小，所以内圆磨具主轴应具有很高的转速，内圆磨具应保证高转速下运动平稳，并且主轴轴承应具有足够的刚度和寿命。内圆磨具主轴由平带传动。主轴前、后支承各用两个D级精度的角接触球轴承，均匀分布的8个弹簧3的作用力通过套筒2、4顶紧轴承外圈。当轴承磨损产生间隙或主轴受热膨胀时，由弹簧自动补偿调整，从而保证了主轴轴承刚度和稳定的预紧力。图3-49 M1432A万能外圆磨床内圆磨具主轴部件结构1接长轴；2套筒；3弹簧；4套筒主轴的前端有一莫氏锥孔，可根据磨

19、削孔深度的不同安装不同的内磨接长轴l；后端有一外锥体，以安装带轮，由电机通过平带直接传动主轴。内圆磨具装在支架的孔中，如果不磨削内圆，内圆磨具支架翻向上方。 内圆磨具主轴的轴承用锂基润滑脂润滑。 3头架 如图3-50所示是M1432A万能外圆磨床的头架结构，头架主轴和前顶尖根据不同的工作需要，可以转动或固定不动。图3-50 M1432A万能外圆磨床的头架结构1摩擦环；2螺杆； 3、11轴承盖；4、5、8隔套；6电动机；7拨杆；9拨盘； 10头架主轴；12带轮；13偏心套；14壳体；15底座；16轴销；17销子； 18固定销；19拨块；20拉杆；21拨销；22法兰盘 (1)工件支承在前、后顶尖上

20、，拨盘9的拨杆7拨动工件夹头，使工件旋转，这时头架主轴和前顶尖固定不动。固定主轴的方法是拧螺杆2，使摩擦环l顶紧主轴后端，则主轴及前顶尖固定不动，避免了主轴回转精度误差对加工精度的影响。 (2) 用自定心三爪或单动四爪卡盘装夹工件。这时，在头架主轴前端安装卡盘，卡盘固定在法兰盘22上，法兰盘22装在主轴的锥孔中，并用拉杆拉紧。运动由拨盘9经拨销2l带动法兰盘22及卡盘旋转。这时，头架主轴由法兰盘22带动，也随着一起旋转。(3) 自磨主轴顶尖。此时将主轴放松，把主轴顶尖装入主轴锥孔，同时用拨块19将拨盘9和头架主轴10相连(见图3-50(b)，使拨盘9直接带动主轴和顶尖旋转，依靠机床自身修磨以提

21、高工件的定位精度。头架壳体14可绕底座15上的轴销16转动，调整头架角度位置的范围为逆时针方向0°90°。 4横向进给机构 如图3-41所示是横向进给机构。它用于实现砂轮架横向工作进给，调整位移和快速进退，以确定砂轮和工件的相对位置和控制工件尺寸等，调整位移为手动。快速进退的距离是固定的，用液压传动。 如图3-51(a)所示，砂轮架的快速进退由液压缸l实现，液压缸的活塞杆右端用角接触球轴承与丝杠16连接，它们之间可以相对转动，但不能作相对轴向移动。丝杠16右端用花键与齿轮z88连接并能在齿轮花键孔中滑移。当液压缸l的左腔或右腔通压力油时，活塞带动丝杠16经半螺母15带动砂轮

22、架快速向前趋近工件或快速向后退离工件。砂轮架快进至终点位置时，丝杠16端头顶在刚性定位螺钉6上而实现准确定位。图3-51 横向进给机构1液压缸；2挡块；3、18柱塞；4闸缸；5砂轮架；6定位螺钉；7遮板； 8棘轮；9刻度盘；10挡销；11手轮；12销钉；13旋钮；14挡块； 15半螺母；16丝杠；17中间体；19棘爪；20齿轮为减少摩擦阻力，防止爬行和提高进给精度，砂轮架滑鞍与床身的横向导轨采用滚动导轨。为消除丝杠16与半螺母15之间的间隙，提高进给精度和重复定位精度，其上设置有闸缸4。机床工作时，闸缸4便通上压力油，经柱塞3，挡块2使砂轮受到一个向后的F作用力，此力与径向磨削分力同向，因此，

23、半螺母15与丝杠16始终紧靠在螺纹的一侧工作。 周期自动进给是由进给液压缸的柱塞18驱动(见图3-51(b)，当工作台换向时，进给液压缸右腔接通压力油，推动柱塞18向左移动，这时用销轴连接在柱塞18槽内的棘爪19，推动固定在中间体17上的棘轮8转过一个角度，实现自动进给一次(此时手轮11也被带动旋转)。进给完毕后，进给液压缸右腔与回油路接通，于是柱塞18在左端的弹簧作用下复位。转动齿轮z20(通过齿轮z20轴上的手把操纵，调整好后由钢球定位，图中未表示)，使遮板7转动一个位置(其短臂的外圆与棘轮外圆大小相同)，可以改变棘爪19所能推动的棘轮齿数，从而改变每次进给量的大小。当横向自动进给至所需尺

24、寸时，装在刻度盘上的撞块14，正好处于正下方，由于撞块的外圆与棘轮外圆大小相同，因此将棘爪19压下，使其无法与棘轮相啮合，于是横向进给便自动停止。 工作台的特点：要保证砂轮架的进给精度，还应该注意避免在微量进给时产生“爬行现象”。产生“爬行现象”的主要原因之一是在砂轮架作微量径向进给时，由于滑鞍与垫板导轨间静、动摩擦系数的差异，造成砂轮架进给时的爬行。为此，M1432A型万能外圆磨床的垫板导轨是采用V型和平面组合的液动导轨，由于液动导轨摩擦力小，减少了动、静摩擦系数的差异，从而减小或防止了“爬行现象”，提高了进给精度，但由于滚柱和导轨面是线接触，抗振性较差，所以对滚动导轨的加工精度及表面硬度的

25、要求，也应比普通滑动导轨高。3.4.5 其他磨床 1无心外圆磨床 （1）无心外圆磨床的外形结构 如图3-52所示是目前生产中较普遍使用的无心外圆磨床的外形。砂轮架3固定在床身1的左边，装在其上的砂轮主轴通常是不变速的，由装在床身内的电动机经V带直接传动。导轮架装在床身右边的滑板9上，它由转动体5和座架6两部分组成。转动体可在垂直平面内相对座架转位，以使装在其上的导轮主轴根据加工需要对水平线偏转一个角度。导轮可有级或无级变速，它的传动装置装在座架内。在砂轮架左上方以及导轮架转动体的上面，分别装有砂轮修整器2和导轮修整器4，在滑板9的左端装有工件座架11，其上装着支承工件用的托板16，以及使工件在

26、进入与离开磨削区时保持正确运动方向的导板15。利用快速进给手柄10或微量进给手轮7，可使导轮沿滑板9上的导轨移动(此时滑板9被锁紧在回转底座8上)，以调整导轮和托板间的相对位置；或者使导轮架、工件座架同滑板9一起，沿回转底座8上导轨移动(此时导轮架被锁紧在滑板9上)，实现横向进给运动。回转底座8可在水平面内扳转角度，以便磨削锥度不大的圆锥面。（2） 无心外圆磨床的加工 如图3-52(b)所示为无心外圆磨床加工示意图。无心外圆磨床工作时，工件不是支承在顶尖上或夹持在卡盘中，而是放在砂轮和导轮之间，以被磨削外回转表面作定位基准，支撑在托板和导轮上，在磨削力以及导轮和工件间的摩檫力作用下被带动旋转，

27、实现圆周进给运动。导轮是摩擦系较大的树脂或橡胶结合剂砂轮，其转速较低，线速度一般在2080m/min范围内，它不起磨削作用，而是用于支承工件和控制工件的进给速度。在正常磨削情况下，高速旋转的磨削轮通过切向磨削力带动工件旋转，导轮则依靠摩擦力对工件进行“制动”，限制工件的圆周线速度，使之基本上等于导轮的线速度，从而在磨削轮和工件间形成很大的速度差，产生磨削作用。改变导轮的转速，可调节工件的圆周进给速度。 无心外圆磨床磨削时，工件直接由砂轮、导轮及托板定位、支承，磨削质量较好，刚度和生产率高。适宜磨削细长轴或长度短而无法装夹的圆柱面，如滚针、滚柱和心轴等，但不能加工有轴向槽的圆柱面或内外圆有同轴度

28、要求的柱面。如配备自动装料和卸料机构，易实现自动化，但机床调整费时，常用于大批大量生产。 无心磨削时，工件的中心必须高于导轮和砂轮中心连线(高出的距离一般等于0.15d0.25d，d为工件直径)，如图3-52(a)所示，使工件与砂轮、导轮间的接触点不在工件同一直径线上，从而工件在多次转动中逐渐被磨圆。图3-52 无心外圆磨床加工示意图1砂轮；2工件；3导轮；4托板（3）无心外圆磨床的磨削方法 无心外圆磨床有两种磨削方法：纵磨法和横磨法。纵磨法(图3-53(a)是将工件从机床前面放到前导板上，推入磨削区。由于导轮在垂直平面内倾斜角，导轮与工件接触处的线速度可分解为水平和垂直两个方向的分速度v导水

29、平和v导垂直，垂直方向控制工件的圆周进给运动，水平方向的速度使工件作纵向进给，所以工件进入磨削区后，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。磨削时，工件一个接一个地通过磨削区，加工是连续进行的。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形。这种磨削方法适用于不带台阶的圆柱形工件。横磨法(图3-53(b)是先将工件放在托板和导轮上，然后由工件连同导轮作横向进给。由于工件不需纵向进给，导轮的中心线仅倾斜微小的角度，以便对工件产生一个不大的轴向推力。使之靠住挡块4，得到可靠的轴向定位，此法适用于具有阶梯或成形回转表面的工件。图3-53 无心外圆磨床加

30、工示意图1砂轮；2导轮；3托板；4挡块；5工件3.4.6 平面磨床 1平面磨床的结构 如图3-54 所示为卧轴矩台平面磨床外形图。这种机床的砂轮主轴通常是由内连式异步电动机直接驱动的。通常电机轴就是主轴，电动机的定子就装在砂轮架3的壳体内，砂轮架3 可沿滑座4的燕尾导轨作间歇的横向进给运动(手动或液动，滑座4 和砂轮架3 一起沿立柱5 的导轨作间歇的垂直切入运动(手动)，工作台2 沿床身1 的导轨作纵向往复运动(液压传动)。 我国生产的卧轴矩台式平面磨床分为普通精度级和高精度级。使用普通精度级机床精磨后，加工面对定位基准的平行度为0.015mm/1000mm，表面粗糙度Ra为0.320.63m

31、；使用高精度级机床精磨后，加工面对定位基准的平行度为0.005mm/1 000mm，表面粗糙度Ra为0.040.01m。图3-54 平面磨床结构1床身；2工作台；3砂轮架；4滑座；5立柱2平面磨床的类型 平面磨床磨削时，工件安放在带电磁吸盘的工作台上，适宜加工中小型钢件或铸铁件的平面，磨削后工件上有剩磁，应去磁。多件磨削时高度一致，磨削刚性好，操作方便，生产率高。 平面磨床用于磨削各种零件的平面。根据砂轮的工作面不同，平面磨床可分为用砂轮轮缘(即圆周)进行磨削和砂轮端面进行磨削两类。用砂轮轮缘磨削的平面磨床，砂轮主轴常处于水平位置；而用砂轮端面磨削的平面磨床，砂轮主轴通常为立式的。根据工作台的

32、形状不同，平面磨床又可分为矩形工作台和圆形工作台两类。 因此，根据砂轮工作面和工作台形状的不同，普通平面磨床可分为4类：卧轴矩台式平面磨床(图3-55(a)；立轴矩台式平面磨床(图3-55 (b)；卧轴圆台式平面磨床(图3-55 (c)；立轴圆台式平面磨床(图3-55 (d)。(a) 卧轴矩台； (b) 立轴矩台； (c) 卧轴圆台； (d) 立轴圆台图3-55 平面磨床加工示意图3平面磨床的加工特点 在上述4种平面磨床中，用砂轮端面磨削的平面磨床与用砂轮轮缘磨削的平面磨床相比较，由于端面磨削的砂轮直径往往比较大，能同时磨出工件的全宽，磨削面积较大，所以生产率较高。但是端面磨削时，冷却困难，切

33、屑也不易排除，所以加工精度和表面质量不高。圆台式平面磨床与矩台式平面磨床相比，由于圆台式是连续进给，圆台式生产率较高。圆台式只适用于磨削小零件和大直径的环形零件端面，不能磨削长零件，而矩台式可方便磨削各种常用零件，包括直径小于矩台宽度的环形零件。 在机械制造行业中，用得较多的是卧轴矩台式平面磨床和立轴圆台式平面磨床。 3.4.7 内圆磨床 内圆磨床主要用于磨削各种圆柱孔(包括通孔、盲孔、阶梯孔和断续表面的孔等)和圆锥孔。内圆磨床的主要类型有普通内圆磨床、无心内圆磨床、行星式内圆磨床和坐标磨床等。 (1) 普通内圆磨床 普通内圆磨床是生产中应用最广泛的一种内圆磨床，其磨削方法如图3-56所示。磨

34、削时，工件用卡盘或其他的夹具安装在主轴上，由主轴带动工件旋转作圆周进给运动，用符号nw表示。砂轮高速旋转完成主运动，用符号nt表示。砂轮或工件往复直线运动完成纵向进给运动(也称为轴向运动)，用符号fa表示。在完成纵向进给运动后，砂轮或工件还要作一次横向进给运动(也称为径向运动)，用符号fr表示。实际磨削时，根据工件形状和尺寸的不同，可采用纵磨法或切入法磨削内孔，如图3-56 (b)所示。某些普通内圆磨床上装备有专门的端磨装置，采用这种端磨装置，可在工件一次装夹中完成内孔和端面的磨削，如图3-56 (c)、(d)所示。这样既容易保证孔和端面的垂直度，又可提高生产效率。图3-56 普通内圆磨床的磨

35、削方法(2)无心内圆磨床 无心内圆磨床的工作原理如图3-57所示。磨削时，工件支承在滚轮1和导轮3上，压紧轮2使工件紧靠导轮，由导轮带动工件旋转，实现圆周进给运动(nw)。砂轮除了完成主运动(nt)外，还作纵向进给运动(fn)和周期横向进给运动(fr)。加工结束时，压紧轮沿箭头的方向摆开，以便装卸工件。磨削锥孔时，可将滚轮1、导轮3和工件4一起偏转一定角度。这种磨床主要适用于大批大量生产中，加工那些外圆表面已经精加工且又不宜用卡盘装夹的薄壁工件以及内、外圆同轴度要求较高的工件，如轴承环之类的零件。(3) 行星式内圆磨床 行星式内圆磨床的工作原理如图3-58所示。磨削时，工件固定不转，砂轮除了绕

36、自身轴线高速旋转实现主运动(nt)外，同时还要绕被磨削孔的轴线以缓慢的速度作公转，实现圆周进给运动(nw)。此外，砂轮还作周期性的横向进给运动(fr)及纵向进给运动(fa)(纵向进给也可由工件的移动来实现)。由于砂轮所需运动种类较多，致使砂轮架的结构复杂，刚度较差，主要适用于磨削重量和体积较大、形状不太规整、不适宜旋转的工件，例如磨削高速大型柴油机大连杆上的孔和发动机的各种孔等。1 滚轮；2压紧轮；3导轮；4工件 图3-58 行星式内圆磨床的工作原理图3-57 无心内圆磨床的工作原理3.4.8 砂带磨削 1外圆表面的砂带磨削 如图3-59所示砂带磨削外圆表面的加工示意图。砂带磨削是根据被加工零

37、件的形状选择相应的接触方式，在一定压力作用下，高速运动着的砂带与工件接触产生摩擦，从而使工件加工表面余量逐步磨除或抛磨光滑的磨削方法。(a) 中心磨 (b) 无心磨 (c) 自由磨图3-59砂带磨削外圆柱表面的磨削示意图 1工件；2砂带；3张紧轮；4接触轮；5导轮2砂带磨削特点 砂带磨削设备简单，加工成本低，可用于加工成形表面；砂带尺寸可以很大，适于进行大面积高效率加工，砂带磨削的散热条件好，不易烧伤工件表面。 砂带和工件是弹性接触，且砂带不能修整，故其加工精度不及砂轮磨削，另外，砂带消耗一般也比砂轮消耗大。 砂带磨削适用于各种耐热钢、淬火钢、不锈钢及有色金属，还可加工橡胶、陶瓷和玻璃等非金属

38、材料。 3.4.9 磨床的发展方向 现代磨床的主要发展趋势是提高磨削效率，提高机床的自动化程度及继续提高机床的加工质量。 1提高磨削效率 随着磨料磨具的发展(如新型磨料立方碳化硼的出现，粘结剂及砂轮结构的改进)及磨床结构的改进，在磨削加工中采用了高速磨削，强力磨削，宽砂轮和多砂轮磨削以及其他的磨削工艺(如砂带磨削、电解磨削)，使磨削效率不断提高。高速磨削是指将砂轮的线速度从目前的35m/s水平提高到5060m/s(目前国外个别磨床的线速度达120m/s)。砂轮线速度提高后可以提高磨削效率及表面质量，延长砂轮使用寿命。强力磨削是指以大的磨削深度进行磨削，它可以代替车削或铣削，直接将毛坯磨削到加工

39、要求，因此可以显著提高效率。强力磨削在加工难切削材料方面效果特别显著。强力磨削时磨削力很大，因此，强力磨削机床(尤其是主轴组件)的刚度很高，而且砂轮电动机的功率也提高了好几倍。 宽砂轮磨削适合在大批大量生产中用切入磨削法磨削较短零件表面，尤其是成形表面。多砂轮磨削适用于同时磨削多个表面，例如同时磨削曲轴或凸轮轴的几个轴颈。这类磨床也仅适用于大批大量生产中。 2提高机床的自动化程度 近年来，普通磨床的自动化程度在不断提高。自动化的措施有自动进给、砂轮的自动修整和补偿、自动分度、自动装卸料及其自动测量等。应用于中、小批生产的磨床，其自动化的显著趋势是向数控磨床及适应控制磨削方向发展。 3进一步提高

40、加工质量 目前，对磨削加工精度和表面质量要求愈来愈高。为了达到上述高精度及高表面质量的要求，在机床结构中采取了一系列提高精度和抗振性的措施。其中主要的措施有：采用高刚度及高旋转精度的新型主轴轴承；提高整机及主要部件的动态特性，尤其是动刚度以及静刚度；采用精密微量进给机构；严格控制机床的热变形，隔绝各种振源，采用各种高精度的自动测量装置以及高效率的冷却液净化装置等。3.4 齿轮加工机床3.4.1 Y3150E型滚齿机的组成和传动系统 1齿轮的加工方法 齿轮加工机床用于加工各种齿轮的轮齿。由于齿轮传动准确可靠、效率高，在高速重载下的齿轮传动装置体积较小，所以，齿轮在各种机械及仪表中被广泛应用。随着

41、科学技术的不断发展，对齿轮的需求量、传动精度和圆周速度等的要求日益提高，为此，齿轮加工机床已成为机械制造业中一种重要的技术装备。 按形成齿轮轮齿的原理来分，齿轮的加工方法可分为仿形法和展成法两类。现分别介绍如下。 2仿形法 仿形法加工齿轮，所采用的刀具为成形刀具，其刀刃形状与被加工齿轮齿槽一般情况下，当齿轮模数m小于10时，可采用模数盘铣刀进行加工(图3-60(a)所示)当m大于10时，则采用模数指状铣刀进行加工(如图3-60 (b)所示)。用这种方法加工，每次只加工一个齿槽，然后用分度装置进行分度而依次切出齿轮来。这种方法的优点是既可以在专门的齿轮加工机床上加工，也可以在通用机床如升降台万能

42、铣床或刨床上用分度装置进行加工；缺点是不能获得准确的渐开线齿形，因为同一模数的齿轮齿数不同，齿形曲线也不相同，但同一模数的铣刀，一般一套只有8把(见表3-3)，每一把铣刀只能加工一定齿数范围的齿轮，其齿形曲线是按该范围内最小齿数的齿形制造的，因此，在加工其他齿数的齿轮时就存在着不同程度的齿形误差。所以，它只适用于单件小批生产和机修车间中加工精度不高的齿轮。 图3-60 仿形法齿轮加工表3-3 模数铣刀的刀号和加工范围基本组导程P增倍组11.251.51.7522.252.533.544.555.56789101112在大批量生产中，也可采用多齿廓成形刀具来加工齿轮，如用齿轮拉刀、齿轮推刀或多齿

43、刀盘等刀具同时加工出齿轮的各个齿槽。 3展成法 按展成法加工圆柱齿轮的基本原理是建立在齿轮的啮合原理基础上的，下面以滚齿加工为例加以说明。 在滚齿机上滚齿加工的过程，相当于一对螺旋齿轮互相啮合运动的过程(如图图3-61 (a)所示)，只是其中一个螺旋齿轮的齿数极少(常用的齿数为1)，且分度圆上的螺旋升角也很小，所以这个螺旋齿轮便成了蜗杆形状(如图3-61(b)所示)。如果在这个蜗杆形螺旋齿轮的圆柱面上等分地开有一定数量的槽，加以铲背、淬火以及刃磨出前面和后面，就形成一把刀齿分布在蜗杆螺纹表面上的齿轮滚刀(如图图3-61(c)所示)。一般蜗杆螺纹的法向截面形状近似齿条形，因此，当齿轮滚刀按给定的

44、切削速度作旋转运动时，它在空间便形成一个以等速v移动着的假想齿条，当这个假想齿条与被切齿轮作一定速比的啮合运动过程时，便在轮坯上铣出渐开线齿形。渐开线齿形是滚刀在旋转中依次对轮坯切削的数条刀刃线包络而成的。 展成法切齿所用的刀具，其切削刃的形状相当于齿条或齿轮的齿廓，它与被加工齿轮的齿数没有关系。用展成法加工齿轮，可以用同一把刀具加工同一模数不同齿数的齿轮，其加工精度和生产率较高，因此，各种齿轮加工机床广泛应用这种方法。图3-61 展成法齿轮加工3.4.2 齿轮加工机床的分类 1圆柱齿轮加工机床 按加工精度和采用的刀具不同可分为圆柱齿轮切齿机和圆柱齿轮精加工机床两大类。 切齿机床中，主要有滚齿

45、机和插齿机。滚齿机与插齿机都属于展成法加工的机床。滚齿机适用于加工外啮合的直齿、斜齿圆柱齿轮和蜗轮；插齿机适用于加工内外啮合齿轮，特别适用于加工多联齿轮、扇形齿轮和齿条等。两者的加工精度基本相同，但插齿的分齿精度略低于滚齿，而滚齿的齿形精度略低于插齿，滚齿的生产率一般高于插齿。滚齿机和插齿机在单件小批量及大批量生产中均被广泛使用。 精加工机床中，主要有剃齿机、珩齿机和各类磨齿机。剃齿机主要用于加工滚齿或插齿后未经淬火(35HRC以下)的直齿和斜齿圆柱齿轮。剃齿可提高齿形精度和齿向精度，但不能修正分齿误差。其加工精度一般只能提高一级。剃齿生产率很高，多用于大批量生产。珩齿机多用于剃齿和高频淬后齿

46、形的精加工，主要是消除齿面氧化皮、毛刺及压痕，可有效降低表面粗糙度，但对修整齿形和齿向误差的作用不大。磨齿机用于齿形淬硬后的精加工。磨齿加工的精度较高，但生产效率一般较低，加工成本较高。 2圆锥齿轮加工机床 对加工圆锥齿轮的机床，一般按轮齿形状和加工方法分为直齿圆锥齿轮刨齿机、直齿圆锥齿轮铣齿机和圆弧齿锥齿轮铣齿机等。 3.4.3 Y3150E型滚齿机的主要部件结构 Y3150E型滚齿机用于加工直齿和螺旋齿圆柱齿轮，并可用手动径向进给加工蜗轮。 机床的主要技术参数：加工齿轮最大直径为500mm，最大宽度为250mm，最大模数为8mm，最小齿数为5K(K为滚刀头数)，允许安装滚刀最大直径为160

47、mm，最大长度为160mm。 如图3-62所示，机床由床身1、立柱2、刀架溜板3、滚刀架5、后立柱8和工作台9等主要部件组成。立柱2固定在床身上。刀架溜板3带动滚刀架5可沿立柱导轨作垂直进给运动和快速移动；安装滚刀的刀杆4装在滚刀架5的主轴上；滚刀架连同滚刀一起可沿刀架溜板的圆形导轨在240°角度范围内套装调整安装角度。工件安装在工作台9的心轴7上或直接安装在工作台上，随同工作台一起作旋转运动。工作台和后立柱装在同一溜板上，并沿床身的水平导轨作水平调整移动，以调整工件的径向位置或作手动径向进给运动。后立柱上的支架6可通过轴套或顶尖支承工件心轴的上端，以增加心轴的刚度，从而增加滚切工作

48、的平稳性。1床身；2立柱；3刀架溜板；4刀杆；5滚刀架； 6支架；7心轴；8后立柱；9工作台；10床鞍图3-62 Y3150E型滚齿机3.4.4 机床的传动系统 1机床的运动和传动原理图 齿轮齿廓由渐开线表面所组成。这些渐开线表面，就其几何形成原理而言，是由渐开线的母线沿着直线的运动轨迹运动，形成的直齿渐开线表面。若沿着螺旋线的运动轨迹运动，则形成螺旋齿渐开线表面。在滚齿机上加工齿轮，为形成渐开线齿廓，需具有如下运动。 当加工直齿圆柱齿轮时：主体运动。主体运动即滚刀的旋转运动。根据合理的切削速度和滚刀直径，即可决定其转速大小。展成运动(亦称分齿运动)。展成运动即工件相对于滚刀所作的啮合对滚运动

49、。滚刀与工件间必须准确地保持一对啮合齿轮的传动比关系。设滚刀头数为k，工件齿数为z，则每当滚刀转一转时，工件应转z/k转。上述两个运动，共同形成渐开线的母线。垂直进给运动。垂直进给运动即滚刀沿工件轴线方向作连续的进给运动，以形成直线的运动轨迹，从而在工件上切出整个齿宽上的齿形。为了实现上述3个运动，机床必须有3条传动链，而在每一传动链中，又必须有可调环节，以保证传动链两个端件之间的运动关系。传动原理图用简单的符号表示传动链，如用虚线表示定比传动副，用菱形块表示可调环节(即变速机构)并在其旁边标注出其传动比。 如图3-63所示，滚切直齿圆柱齿轮时，轮齿表面成形运动有形成渐开线(母线)的运动和形成

50、直线(导线)的运动。渐开线是在滚刀旋转(B11)与工件旋转(B12)两个运动单元复合的展成运动中形成；轮齿表面成形运动中所需要的直线是由滚刀的旋转(B11)和刀架沿工件轴线的直线运动(A2)形成，这两个运动属于简单运动。由滚刀主轴经“45ux67”传动工作台的传动链为展成运动传动链，该传动链可实现滚刀与工件之间严格的运动关系，这一传动联系为内联系传动链。ux为传动链的换置机构，是根据滚刀头数和被加工齿轮的齿数确定的，以保证展成运动所需的运动关系。滚刀加工圆柱齿轮的过程相当于一对螺旋齿轮啮合，因此，滚刀和工件的旋转方向必须符合螺旋齿啮合传动时的相对运动方向，并在调整换置机构传动比时通过槽轮使其符

51、合这一要求。图3-63 加工圆柱直齿轮的传动原理图 上述展成运动传动链确定了滚刀与工件之间所需的准确运动关系，但要实现展成运动，还需接入动力源，使滚刀和工件获得所需的速度。这条传动链由动力源M(电动机)经“12uv34”传动滚刀主轴，通常将联系动力源M与滚刀主轴的传动链称为主运动传动链，该传动链属外联系传动链。传动链中的换置机构uv用来调整渐开线成形运动的快慢。 从理论上讲，滚刀刀架沿工件轴线方向作轴向进给运动是一个独立的简单成形运动，可由电动机单独驱动。但是从工艺上分析，工件每转一转，刀架沿其轴线进给量的大小对轮齿表面的粗糙度影响较大，因此，将工作台作为间接动力源，工作台经“78uf910”

52、传动滚刀刀架的传动链称轴向进给运动传动链，该传动链也属于外联系传动链。传动链中的换置机构uf用于调整工件转一转时刀架轴向位移量的大小，以满足工艺上的要求。 当加工螺旋齿圆柱齿轮时(如图3-64所示)除加工直齿圆柱齿轮所需的3个运动外，为了形成螺旋线的运动轨迹，必须给工件一个附加运动。这个附加运动就象普通车床切削螺纹一样，当刀具沿工件轴线进给等于工件螺旋线的一个导程T时，工件应转一转，并通过可调环节予以保证。图3-64 加工圆柱斜齿轮的传动原理图展成运动要求工件作有规律的旋转运动，而附加运动又要求工件作有规律的补充旋转运动，因此，传动链中必须设置一合成运动的机构，称为运动合成机构，一般用周转轮系

53、作为合成机构。2Y3150E滚齿机运动合成机构 如图3-65所示为Y3150E滚齿机运动合成机构。它由4个模数为3、齿数为30、螺旋角为0°的弧齿锥齿轮所组成的行星机构构成，有两个自由度，运动分别由zx与zy输入，经合成由轴输出，这时，应使用离合器M2。离合器M2空套在套筒G(用键与轴连接)上，其端面齿与空套齿轮zy端面齿、转臂H的端面齿相啮合，将它们联接起来，使zy输入的运动驱动转臂H独立旋转。图3-65 Y3150E滚齿机运动合成机构由机械原理周转轮系的传动比计算方法，可得输入轴(轴)和输出轴(轴)的传动比计算式：其中轴、轴、转臂H 的转速分别为n9、n10、nH，“-1”的正负

54、由锥齿轮传动的旋转方向确定。将锥齿轮齿数zl=z2=z3=30 代人上式可得：将上式整理，可得运动合成机构的输出轴(轴)与两个运动输入轴(轴与转臂H)之间的关系式：在展成运动传动链的调整计算中，设nH=0，滚刀的旋转运动经zx 输入，使运动合成机构的输入轴与输出轴之间的传动比为： 在附加运动传动链的调整计算中，设n9=0，滚刀刀架的直线运动或工作台的旋转运动由zx 输入，使运动合成机构的输入轴(转臂H)与输出轴之间的传动比为：综上所述，加工斜齿圆柱齿轮，大质数齿轮以及用切向法加工蜗轮时，展成运动和附加运动同时经合成机构传动，并分别按传动比u合1=-1及u合2=2经轴X 和齿轮e，传向工作台。

55、加工直齿圆柱齿轮时，不需要附加运动，在展成运动传动链的调整计算中，运动合成机构的输入轴和输出轴之间的传动比为：其原因是用了离合器M1，使整个运动合成机构联成一体，成为一根轴。3.4.5 传动链的调整计算 1加工直齿圆柱齿轮的调整计算 根据上面讨论的机床运动和传动原理图，即可从图3-66所示的传动系统图中找出各个运动的传动链并进行传动调整计算。 1.主运动传动链 在电动机与轴之间采用具有一定吸振能力的V 带传动。换置机构采用三联滑移齿轮和交换齿轮组合的方案：(1)主运动传动链的两端件。电动机滚刀主轴(2)计算位移量：n电(r/min)n刀(r/min) 图3-66 Y3150E 滚齿机的传动系统

56、图(3)运动平衡式。(4)调整公式。式中 u2-3轴-之间的传动比，有3 种；挂轮传动比，有3 种。 滚刀主轴共有9 级转速，见表3-4。 表3-4 滚刀主轴转速滚齿时滚刀转速根据被加工齿轮材料、切削液的种类及加工精度的要求等因素来确定； 在机床说明书中通常都提供滚刀主轴转速的交换齿轮表，一般不必计算。 2.展成运动传动链 (1)展成运动传动链的两端件。滚刀主轴工作台(2)计算位移量。滚刀主轴转速1 转工作台转速K/z其中K 为滚刀的头数；z为被切齿轮的齿数。(3) 列出运动平衡式。(4) 调整公式。式中的交换齿轮f/e 用于调整传动比，使其成为较为合适的数值。因为在使用单头滚刀时能加工的最小齿数为5，最大齿数可超过250，调整公式中的分子与分母相差倍数过大， 会出现小齿轮带动很大的齿轮，或者相反的情况，这对挂轮齿数的选择和安装都不利。 交换齿轮f/e 根据被加工齿轮的齿数选取：5z/K20 时， e=48，f=24；21z/K142 时，e=36，f=36；143z/K 时， e=24，f=48。 3.轴向进给传动链 轴向进给传动链同样由三联滑移齿轮和交换齿轮组成其变速机构，其进给换向机构可使机床采用“顺铣”或“逆铣”。(1)轴向进给传动链的两端件。工作台滚刀刀架(2)计算位移量。工作台转1 转滚刀刀架