2MK2180 磨床结构设计.doc

2MK2180-12M型无缝钢管外圆专用磨床共有六个磨头，其中前四组磨头安装砂轮；后两组为砂带磨头，采用砂轮和砂带对工件外圆进行磨削和抛光加工。工件自转并连续送进，工件可成批连续加工，具有加工精度稳定、表面质量好、工效高、加工成本低、劳动强度低的特点。磨削过程采用干磨方式，更能稳定控制磨削质量和改善生产环境，适合于管材和棒材零件外圆表面加工的批量生产。技术规格参数 砂带规格4000150mm（周长宽）砂带粒度：2436砂轮规格61012776mm 砂轮使用最小直径350 mm砂轮粒度1624材质：锆钢玉工件直径范围 400820mm工件长度范围：412.5m 工件材料20钢 15CrMo 12 CrMoV 1Cr5Mo等合金钢管工件允许弯曲度3/1000mm 磨削压力3-10kN表面粗糙度Ra12.5m 单个工件重量12000kg单次磨削余量0.5mm砂带接触轮规格400150mm（直径宽度）托轮倾角010（手动同步调整） 砂带线速度 30m/s砂轮线速度60m/s托轮直径30075mm（直径宽度）托轮转速2050r/min（变频可调） 工件轴向进给速度0.14.5m/min 砂轮磨头电机功率(4台) 75 kW 砂带磨头电机功率(2台) 30 kW 托轮驱动电机功率(2台) 7.5 kW (变频调节) 磨头抬刀调整电机(3台)功率0.75 kW 托轮同步移动调整电机功率 4 kW 除尘器电机功率7.5 kW(2台) 风量：3500m3/h 电源交流3相380v 50Hz输入功率400 kW 气源0.4Mpa0.6Mpa 18m3/h运行噪音 85dB(A)(需制做设备整体护罩，本协议只含设备磨削区域护罩)机床外形尺寸38000X3700X2800mm (长X宽X高) 设备重量： 约56T该机床主要由砂带(砂轮)磨头机构（其中前四组磨头安装砂轮；后两组为砂带磨头）、托轮机构、床身、电气控制系统及除尘系统等几部分组成。1、磨头机构总共有六套均布排列组成，每组磨头主要由磨头主体、磨头抬刀机构、磨头浮动机构组成。1）磨头主体主要由砂带气动张紧机构、砂带调偏机构、驱动电机、皮带传动机构、砂带（砂轮）、磨头主轴、接触轮、铰链机构和砂轮法兰盘等组成。磨头主体为设备的核心部件。通过磨头电机带动皮带机构，驱动磨头主轴和接触轮(砂轮)作高速旋转，配合磨头浮动机构压力可调（通过触摸屏调节浮动气缸的压力值来调节磨削压力，触摸屏能直接显示磨头压力，三个磨头压力能以压力值增减的方式实现单独调节）沿铰链机构上下浮动，用砂带或砂轮压住工件外圆表面进行磨削。砂带采用气缸张紧，通过控制气缸进气/排气，完成砂带的张紧/换带。砂带调偏机构用于调整砂带位置确保砂带位于接触轮中间。2)磨头抬刀机构主要完成磨头的进给和退让功能。主要由减速机、抬刀浮动气缸组成。该机构通过丝杆升降机构调整磨头与工件的初始位置，再由气缸控制磨头的进刀和抬刀，其目的是保证磨头有一个恒定的抬刀量，以控制磨头接触工件外圆时的平稳性，防止磨头冲击工件。3)磨头浮动机构采用气缸控制接触轮及砂轮的磨削压力，通过传感器反馈的电流信号自动调节比例阀进气压力，从而改变磨削压力的大小来控制磨削量。控制原理：磨头设定电流值： SP人工设定 磨头工作电流值： PV电流传感器检测 电流偏差E(v)： PL比较处理 压力输出值V： 比例阀调节E(v) = SP- PV， E(v)=0 ；V不变（保持磨削压力不变） E(v)0 ；V自动减小（比例阀压力减小，增大磨削压力） E(v)0 ；V自动增大（比例阀压增大，减小磨削压力） 4）位置传感器安装支架：用于安装传感器检测工件位置实现磨头的自动进、退刀。安装支架可手动任意调节位置来满足对不同直径大小工件的检测。2、托轮机构:该机构主要由被动托轮组、主动托轮组、托轮同步移动调整机构、托轮倾角调整机构及托轮驱动机构组成。1)被动托轮组（共24组）：统一安装在一个横梁上，通过托轮同步移动(电动)调整机构改变被动托轮组的支承位置，以满足对不同直径工件的支承。2）主动托轮组（共24组）：通过整体横梁安装在专用地基上，其位置固定不变，与被动托轮组相对应。在电机的驱动下，通过减速机构和万向联轴器的传递，带动每个托轮旋转；主动托轮带动工件作旋转和轴向移动。3)被动托轮同步移动调整机构：主要由丝杆传动支承座(12组)、导轨付(12组)，蜗轮减速机构(12组)，万向联轴器、驱动电机、皮带传动机构和整体横梁组成。当加工工件直径发生变化时，由驱动电机通过皮带传动机构带动万向联轴器，同步驱动蜗轮减速机构(12组)和导轨付(12组)，使整体横梁和被动托轮组按要求的轨迹移动。4)主动托轮倾角调整机构：由手动调整机构带动托轮牵引机构，使拨销同步移动，拨动每个主动托轮座，使其发生偏转(角度标尺表示)，改变托轮的倾角，从而调节工件的轴向进给速度。5)托轮驱动机构：主要由驱动电机、万向联轴器组成。启动驱动电机通过万向联轴器同步带动主动托轮旋转，该机构采用变频调速控制托轮转速，以适应磨削不同直径的工件。、 被动托轮：支承工件。、 主动托轮：支承工件并通过驱动减速机带动工件旋转。、 托轮同步移动调整机构：全部被动托轮安装在横梁上，并通过驱动减速装置带动被动托轮同步移动。、 托轮驱动机构：托轮及横梁同步调整的动力。、 托轮倾角调整机构：控制工件的轴向进给速度。3、床身：采用型钢与钢板组焊后加工而成，用于安装支承所有零件。4、除尘系统：该系统安装在机床的后方，主要由主机防护罩、两台YSYT-4除尘器和抽尘管路组成。其作用为降低机床的噪音和将磨削时形成的粉尘抽掉并过滤。5、电气控制系统 1)、系统功能：、完成设备主机、辅机以及各系统部件的电气控制和电动功能。、完成设备的半自动/手动加工控制。、对整个加工过程中的各个要素如气压不足、磨头过载、托轮驱动过载、托轮滑车过载、磨头滑车过载、吸尘器电机过载等进行实时监控和报警显示(声光报警提示)。2)、系统配置：自动化控制设备及元件、常用低压电器元件选用施耐德产品；、设备动作位置传感器选用天津图尔克接近开关。、托轮调速驱动变频器选用西门子产品，并留有合理的过载裕量。、电气控制主控单元PLC可编程控制器选用西门子S7-300型系列、对变频传动装置的主要配置要求： 进线配置开关（正泰或德力西） 出线滤波器（磁环滤波）、软件要求：采用软件为授权软件，提供PLC应用程序的源程序，数据库不加密。、PLC配置要求： 输入/输出点15%装机备用。、变频调速控制的电机选用变频电机。3)、PLC信号 、 开关量信号： DC24V、信号内容：待料信号、正在加工信号、故障报警信息（气压不足、磨头过载、断带）等。4)、系统图：在设计审查时最终确定。5)、主要元件的型号：具体型号详见附件2第三项电气元件外购清单,在设计审查时最终确定。6)、甲方提供的电源条件 、 低压： AC380V10，3相 、 生产线低压配电方式： 3相 四线、 频率： 49-50.5Hz，或50Hz2Hz 、电气系统总装机容量： 400kW。7)、乙方供货设备内部的控制电压要求（由乙方提供） 、交流控制电压： AC220V，50Hz、直流控制电压： DC24V、电磁阀电压： DC24V8)、对电气柜、操作台、接线箱的要求 、电气柜靠墙单面安装、安装在车间内机旁现场（电气柜具体数量和安装位置在设计联络时最终确定）。、操作台（尺寸高1.0米，宽0.8米,厚0.45米）布置在设备的正前方2米处或操作室内。、外接电气元件必须经接线箱接入电气柜，其防护等级不低于IP54。、置于车间内机旁现场电气柜、操作箱、I/O箱、接线箱，防护等级不低于IP54。 、动力线与控制线必须分开布线，以防干扰。10、 气动系统1)、系统功能：、满足砂带的张紧、更换。、满足磨头离开和接触工件。、满足在磨削过程中磨头具有的浮动性和接触工件压力的可调性。2) 、系统配置：、 由储气装置、三联件、比例调节阀、压力表及压力表开关、电磁阀、调压阀、执行气缸及管线组成。、 元件采用西南气动元件厂产品，比例调节阀选用SMC产品。3)、主要参数：0.30.5MPa4)、系统图：见气动系统原理图，最终设计在设计审查时确定。5)、主要元件的型号：见气动系统原理图，最终型号在设计审查时确定。所有机构的运动，通过操作台上的电气操作完成。1、 按工艺要求确定磨头的磨削方式（砂带或砂轮），并安装相应的砂带或砂轮。2、 将待磨削工件摆放上料托轮组上。不同规格的工件，通过启动托轮同步移动调 整机构，调整工件的水平支承点，使工件保持稳定的支承位置。3、启动托轮驱动电机，由主动托轮带动工件旋转，并使工件轴向移动，进入磨削区进行磨削。1)、磨头调整：磨削前，启动磨头抬刀机构，调整磨头的初始位置，使砂带（砂轮）的下沿离工件的上端磨削面25mm左右，以保持磨削的最佳位置。2)、通过变频器调节托轮驱动电机的频率，可改变工件的旋转速度。一般工件直径越大转速越低。(具体数据见使用说明书)3)、通过托轮倾角调整机构，可调整托轮的倾度；从而调节工件每旋转一周轴向移动的距离。(具体数据见使用说明书)4、工件进入磨削区后，通过位置传感器发出信号，使该区磨头下降接触工件进行磨削，三个磨头依次进入磨削。1)、控制系统自动调节浮动气缸压力从而调节磨头的磨削压力。5、 加工完成后，通过传感器检测到的信号控制设备停机，取下工件。 6、操作方式分为手动、半自动。1)、手动方式：主要用于设备的调试、调整、检修等，实现各机构独立的动作。2)、半自动方式：、主要的控制对象为磨头自动进刀或退刀；工件自动上料和自动下料。、用于设备的磨削加工。通过安装在磨头前端的位置传感器感应有无工件后发出信号，控制磨头进刀或退刀，实现工件的自动加工。（四）、润滑1)、系统功能：对轨道面、转动面、丝杆等具有相对运动的表面进行润滑保护。2)、润滑油型号： 2030机油/钙基脂（五