外圆磨床设计

1、第一章引言1.1研磨机的类型和用途1.1.1磨床的类型和特点使用磨具(砂轮、砂带、油石和磨料等)的机床。)用于切割的机器统称为磨床，是为精加工和硬表面的需要而开发的。磨床有很多种，包括外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床和用于磨削特定表面和工件的专用磨床，如花键轴磨床、凸轮轴磨床、曲轴磨床等。对于外圆磨床，可分为普通外圆磨床、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。以上都是使用砂轮作为切割工具的磨床。此外，还有使用柔性砂带作为切割工具的砂带研磨机，以及使用油石和磨料作为切割工具的细磨研磨机。与其他机床相比，磨床具有以下特点：1.磨床的磨具(砂轮)相对工件高速旋转(一般砂轮

2、的圆周线速度约为35 m/s，目前已发展到200 m/s以上)；2.可加工高表面硬度的金属和非金属工件；3.它能使工件表面获得高精度和光滑度；4.易于实现自动化和自动化流水线，实现高效生产；5.磨床通常是电机-油泵-启动部件，它通过机械、电气和液压传动部件驱动工件和砂轮相对运动-工件的一部分1。1.1.2研磨机的使用磨床可以加工各种表面，如内外圆柱面和锥面、平面、渐开线齿廓、螺旋面和各种成形面。磨床可用于粗加工、粗加工、精加工和超精加工，可用于加工各种高硬度和超硬材料，也可刃磨刀具和刀具等。而且工艺范围非常广。随着科学技术的发展，对机械零件的精度和表面质量要求越来越高，各种高硬度材料的应用越来

3、越多。随着精密铸造和精密锻造技术的发展，将毛坯直接研磨成成品成为可能。高速磨削和强力磨削进一步提高了磨削效率。因此，磨床的使用范围日益扩大。它在金属切削机床中的比例正在增加。目前，在工业化国家，磨床在机床总数中的比例已经达到30%-40%。根据1997年欧洲机床展览会的调查数据，25%的企业认为磨削是他们应用的最重要的加工技术，车削仅占23%，钻削占22%，其他占8%。磨床占机床的42%，车床的23%，铣床的22%，钻床的14%。可以看出，在精密加工中，很多零件都是通过精密磨削来满足要求的，而精密磨削需要在相应的精密磨床上进行，因此精密磨床在精密加工中起着重要的作用。然而，为了实现精密磨削，所

4、用的磨床应满足以下基本要求：1.高几何精度。精密磨床应具有较高的几何精度，主要包括砂轮主轴的旋转精度和导轨的直线度，以保证工件的几何精度。主轴轴承可以是静压轴承、短三瓦或长三瓦油膜轴承、整体油楔动压轴承和混合轴承。目前，动压轴承和动静压轴承被广泛使用。主轴的径向圆跳动通常应小于1微米，轴向圆跳动应限制在2-3微米。2.低速进给运动的稳定性。由于要求砂轮修整速度为10-15毫米/分钟，工作台必须低速进给，要求工作平稳，无爬行和冲击。3.减少振动。如果在精密磨削过程中发生振动，将对加工质量产生严重的不利影响。因此，对于精密磨床，应在结构上考虑减振。4.减少热变形。精密磨削中热变形引起的加工误差会增

5、大在外圆磨削过程中，工件安装在两个中心的中心之间，砂轮旋转是切削旋转的主要来源和原因。有两种基本的外圆磨削方法，即横向磨削和纵向磨削，如图1-1和图1-2所示。事实上，外圆磨削可以通过以下其他方法实现：(1)转移法：该方法中，砂轮和工件的旋转和径向进给应满足全部长度，切削深度由砂轮到工件的纵向进给来调节。(2)冲压切割法：该方法通过砂轮的纵向进给和非轴向进给来完成磨削。正如我们所看到的，只有当表面变圆柱的宽度小于砂轮的磨损宽度时，这种方法才能完成。图1-1用横向磨削法磨削外圆图1-2用纵向磨削法磨削外圆(3)整块深度切割法：该方法与转移法非常相似，除了磨削过程中的间隙调整。同时，除了磨削短轴和

6、粗轴外，这种方法具有代表性。2.端面外圆磨床及其特点端面外圆磨床是外圆磨床的变形机床，适用于大量磨削带肩轴类工件，生产率高。其特点如下(1)该磨床的布局形式和运动连接与外圆磨床相似，只是砂轮架、头架和尾座中心之间的连接线倾斜一个角度(通常为10、15、26.23、30、45)，如图1-3所示，数控端面外圆磨床mks1632a的砂轮架、头架和尾座中心之间的连接线倾斜30。为了避免砂轮架与工件或尾座的碰撞，砂轮安装在砂轮架的右侧，砂轮架倾斜切入，一次磨削工件的外圆和端面。(2)由于适合大批量生产，具有自动研磨循环，可完成快速进给(长切削)-粗磨-细磨-无花研磨。工件的尺寸由测距装置或自动测量装置控

7、制。(3)配有砂轮整形修整器，用于磨削工件外圆和端面的整形砂轮根据模板进行修整。为了确保端面的尺寸稳定性和操作安全性，通常提供轴向工具设置装置。图1-3砂轮架与头架和尾架中心的连线倾斜一个角度1.2磨床的现状和发展趋势随着机械产品精度、可靠性和使用寿命的不断提高，新材料的应用越来越多，磨削技术正向超硬磨具方向发展，向精密和超精密磨削(从微米和亚微米磨削到纳米磨削)方向发展，向高精度、高刚度、多轴自动磨床方向发展4。例如，用于超精密磨削的树脂结合剂砂轮的金刚石磨粒平均半径可小至4m，磨削精度可高达0.025微米；使用电主轴单元，砂轮线速度可高达400米/秒，但这种线速度一般只在实验室使用，实际生

8、产中常用的砂轮线速度为40-60米/秒；精度方面，定位精度2微米，重复定位精度1m的机床越来越多；主轴转速方面，8.2千瓦的主轴转速达到60000转/分，13千瓦的主轴转速达到42000转/分。高速不再是低功率主轴的独有特征。从刚性的角度来看，已经有一个加工中心可以加工硬度为60hrc的材料。北京第二机床厂生产的ga (p) 62-63数控外圆/数控端面外圆磨床，进口原砂轮架，砂轮线速度可达60m/s，砂轮架主轴采用高刚度动静轴承，提高了旋转精度。丰田机械有限公司的gc32-ecnc磨床专用数控系统可以实现两轴(x和z)到四轴(x，z)另外，对磨床的环保要求越来越高，大多数机床都采用全封闭外壳

9、，所以绝对没有本项目的目的是让学生运用自己在大学四年所学的知识，设计数控端面外圆磨床mks1632a及其砂轮架，树立理论联系实际的作风和严谨的科学态度。本课题要求绘制磨床总图和装配图、砂轮架部件装配图、磨床液压系统图和磨床零件图，并最终编写设计说明书。此外，还要求学生与导师和研究生一起参与一些科学研究，进行研磨温度测试实验，并撰写科学研究报告。3.任务和要求：(1)机床总图和装配图(0 #)；(2)部件装配图(砂轮架0 #)；(3)零件图(3 #)；(4)液压传动示意图(1 #)；(5)电气控制图(1 #)；(六)撰写科研报告；4.用途和规格(1)加工对象带肩多级轴(如齿轮轴)需要一次完成端面

10、外圆的零件端面较大的圆盘零件作为一般的外圆磨床(2)主要规格a加工直径20-320毫米b的最大加工长度为750毫米c .最大加工重量为200 u 1319砂轮线速度60m/s机床中心高1095毫米工件的转速范围为30 300转/分(3)主运动砂轮旋转工件旋转工作台的纵向运动砂轮架的倾斜进给运动砂轮修整器的斜进给运动f砂轮修整器的旋转运动5.设计重点和难点(1)确定研磨机总体布局中每个部件的尺寸；(2)砂轮架主轴和轴承的设计与选择；(3)皮带的选择和滑轮的设计；(4)磨床液压系统设计；(5)研磨温度科学研究报告。6.拟采用的方式和方法(1)查阅国内外磨床的相关资料，确定各部件的尺寸(如砂轮架、头

11、架、尾架等)。)在磨床的总体布局中；(2)检查主轴前端扰动，确保主轴刚性；(3)砂轮架采用动静压轴承，提高旋转精度，增强抗振性，延长轴承使用寿命；(4)用皮带和花键副带动主轴转动，减少主轴变形，使载荷分布均匀；(5)用汽车cad绘制装配图和零件图；(6)参考水利工程资料，设计磨床液压系统；(7)参考有关磨削温度测试的研究论文，认真虚心向导师和研究生学习，开展大量磨削温度测试实验。第三章磨床总体布局3.1磨床的总体设计1.加工零件的工艺分析(表面形状、尺寸、材料、技术条件、批量、加工余量等)；2.调查比较国内外同类机床，总结经验，进行改革创新；3.图纸设计(总图、部件装配图、零件图、工艺卡、目录

12、、标准件、外购件目录、铸件和锻件目录、说明书、装箱单和批准证书)；4.制造、组装和调试；5.小批量生产和设计改进；3.2。总体设计中的注意事项1.保证机床满足加工精度要求，具有良好的刚性和稳定性；2.传输系统应该短；3.操作和调节方便；4.安全保护、冷却剂供应、回收和废渣清除。3.3磨床总体布局设计3.3.1加工零件带肩多级轴，精度低于it7，ra1.6 - ra0.4，材料45#，40cr，球墨铸铁等。3.3.2初步估算的组成部分a.床；工作面；头部框架；尾座；砂轮架；梳妆台；测量装置；砂轮进给电机；梳妆台进给电机；电气框架；工作台进给电机；工件旋转电机；m润滑和冷却装置；数控设备；3.3.

13、3总平面初步设计1.t形床身；2.工作台移动；3.工作台的轮廓倾斜10；4.砂轮架的主轴与床身的导轨倾斜30度；5.头部的中心线z轴：工作台移动w轴：工件旋转各轴采用交流伺服电机，通过精密无间隙弹性联轴器直接与滚珠丝杠连接；8.单独的液压油箱(减少热变形，简化机床结构，易于实现标准化、通用化和易于维护)；9.电气框架和机床采用架空布线；10.机床前罩采用全封闭结构；3.3.4纵向和横向尺寸的确定1.纵向尺寸工件的最大长度；头框长度；尾座长度；上台面长度；下桌面长度；床长；后床身长度(由经验给出，考虑砂轮架和修整器的尺寸)；整个床宽(视觉效果)；砂轮架中心与机床床身对称线是分开的图3-2研磨机的

14、纵向尺寸2.横向尺寸1)以横向尺寸为基准绘制床身v形导轨，以床身平面导轨为高度尺寸基准线，根据确定的工作台参数，在导轨参数b1和b2的中心绘制左视图2)确定上下工作台的厚度和宽度(1)厚度：类推上工作台中心(3-1)下工作台中心(3-2)工作台导轨的中心距选择工作台导轨为8075250=0.3250=75毫米=0.38250=95毫米(2)宽度(3-3)*3)确定头部和尾座中心的中心位置中心的中心位于v型导轨的中心线上，有利于磨削最小直径的工件，砂轮架不会碰撞到工作台。缺点是导轨的承载压力大，所以v型导轨的宽度往往适当加宽。4)确定从头尾架中心到床身底部的高度h1左右1根据工人的身高和经验。模拟服用5)工作台旋转中心的位置b96)确定机床的总高度h因此，h是2000毫米。3.3.5砂轮架相关尺寸的设计(1)砂轮架导轨(v形平面导轨)100904001考虑到砂轮的尺寸和重量以及砂轮架的稳定性，l中心=500mm，因此砂轮架的宽度约为600mm，导轨为0.15兆帕图3-3砂轮架导轨(2)砂轮架的横向行程长度(3-4)类型是砂轮架的快速进退行程，一般采用。拿着它。(3-5)安全系数0.1