第五章 磨床

第五章磨床GrindingMachine磨床定义•磨床：用磨料磨具（砂轮、砂带、油石或研磨料等）作为工具对工件表面进行切削加工的机床。磨床的工艺范围内外圆柱面及圆锥面、平面、螺旋面、齿轮的轮齿表面以及各种成形面等，还可以刃磨刀具和进行切断磨床类型•外圆磨床•内圆磨床•平面磨床•工具磨床•刀具刃磨磨床•专门化磨床•其它磨床生产中，应用最广泛的是外圆磨床、内圆磨床、平面磨床。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刀具刃磨磨床万能工具磨床拉刀刃磨床滚刀刃磨床专门化磨床专门用来磨削某一类零件的磨床，如: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其它磨床珩磨机研磨机抛光机超精加工机床砂轮机第五章磨床第一节外圆磨床第二节其它类型磨床第三节磨床的发展方向第一节外圆磨床•一、机床的布局和用途•二、机床的运动•三、机床的机械传动•四、机床的主要结构•普通外圆磨床与万能外圆磨床结构上的区别（附加）第一节外圆磨床•应用最普遍的一种外圆磨床•工艺范围较宽，包括磨削内外圆柱面、内外圆锥面、阶梯轴的轴肩和端面、圆角等•普通精度级IT6-IT7，Ra1.25-0.08m•工艺范围广，通用性较好，但是生产率较低一、M1432A万能外圆磨床特点•适用于:工具车间机修车间用途单件小批生产车间(一)机床的主要组成部件及技术性能组成部件•床身：基础支承件，保证其它部件在工作时有准确的相对位置。•头架：安装及夹持工件，并带动其旋转。在水平面内可逆时针转90°。•内圆磨具：支承磨内孔的砂轮主轴。•尾座：和头架的前顶尖一起支承工件。组成部件•砂轮架：支承并传动高速旋转的砂轮主轴。装在滑鞍上，可在水平面内调整至一定角度位置（±30°）。•滑鞍和横向进给机构：使砂轮架做横向进给。•工作台：上下两层，上工作台可相对于下工作台在水平面内回转±l0°。带动头架和尾座一起沿床身导轨作纵向往复运动。组成部件•8—320mm•1000/1500/2000•30—100mm•125mm主要技术性能外圆磨削直径外圆最大磨削长度内孔磨削直径内孔最大磨削长度•砂轮尺寸和转速400×50×203，1670r/min•头架主轴转速6级25；50；80；112；160；224r/min•内圆砂轮转速10000；15000r/min•工作台纵向移动速度0.05~4m/min主要技术性能M1432A型万能外圆磨床典型加工示意图(二)机床的运动万能外圆磨床主要用来磨削内外圆柱面、圆锥面。基本磨削方法：纵向磨削法切入磨削法工作台作纵向往复运动宽砂轮作横向切入运动•主运动：砂轮的旋转运动nt•进给运动：工件旋转运动nw砂轮的横向进给运动fr1.磨外圆工件纵向进给运动fa•与磨外圆所需的运动一样，所不同的是将工作台调至一定的角度2.磨长圆锥面•将砂轮调整一定角度，工件不做往复运动，砂轮做连续的横向切入运动3.切入法磨外圆锥面工件装夹在卡盘上，调整一定角度4.磨内锥孔机床所需运动•磨外圆砂轮和磨内孔砂轮的旋转主运动nt•工件圆周进给运动nw•工件往复纵向进给运动fa•砂轮横向进给运动fr往复纵磨时：周期的间歇运动。切入磨削时：连续的横向进给运动。•砂轮架可作横向快进和快退运动•尾座套筒能作伸缩运动总结(三)机床的机械传动系统M1432A型磨床的运动是由机械和液压联合传动的。液压传动的有：工作台纵向往复运动砂轮架快速进退周期径向自动切入运动尾座顶尖套筒缩回1.外圆磨削砂轮的传动链）砂轮（n—112126—主电机砂•砂轮主轴的转速达1670r/min•转速级数：6级•双速电机：使头架体积尽量小，结构尽可能简单）拨盘或卡盘（f—17768—Ⅲ—18461——Ⅱ1644810911190130—Ⅰ—电机周头架（双速）2.头架拨盘的传动链Ø49Ø111Ø130700/1360/min0.5/1.1KWØ164Ø109Ø90Ø184Ø61Ø177Ø683.内圆磨具的传动链为了保证工作安全，内圆砂轮电动机的启动与内圆磨具支架的位置有联锁作用。这时砂轮架快速进退手柄在原位上自动锁住，不能快速移动。15000r/min321702840n10000r/min501702840n21变速：更换平带轮移动量4.工作台的手动驱动调整机床及磨削阶梯轴的台肩面和倒角时，还可以手轮A驱动。工作台纵向移动—手轮A—齿条18—Ⅶ—7218—Ⅵ—7215—Vmmf6218721872151•纵向往复运动，液压系统实现。•为了避免工作台纵向往复运动时带动手轮快速转动碰伤工人，在液压传动和手轮之间采用了联锁装置。5.滑鞍及砂轮架的横向进给运动横向进给运动可用手摇手轮B来实现，也可由进给液压缸的活塞G驱动，实现周期的自动进给。Ⅸ刻度盘，上有200格，内圈有内齿轮补偿旋钮，开有21个孔手动进给：•顺时针转手轮，实现径向切入：•粗进给时，手轮转一转，砂轮横移量2mm/r，手轮转一格，进给0.01mm•细进给时，手轮转一转，砂轮横移量0.5mm/r，手轮转一格，进给0.0025mm半螺母—4)丝杠(t—8844—Ⅸ—（细）8020（粗）5050—Ⅷ—手轮B计算手轮转一转，横向移动多少毫米？手轮每格表示多少毫米？定程机构磨削一批工件时，通常先试磨一个工件，待磨到尺寸后，调定程机构（挡块）F的位置使之与床身前罩上的定位爪N相接触。每次横向进给磨削到所需直径时，正好F与N相碰，停止进给。加工同一批工件的过程中，如果砂轮磨损或者修整后，会出现什么现象？如何调整？拔出旋钮C，握住手轮B，转动C，使刻度盘倒转，从而使挡块F远离定位爪N。调好后，推入旋钮，使小孔和销子K接合。刻度盘倒转的格数取决于因砂轮直径减小而引起的工件径向尺寸的增大值。•补偿旋钮C有21格，刻度盘D有200格，C转过一个孔距，D转过1格•C每转过一个孔，粗进给时附加横向进给量为0.01mm；细进给时为0.0025mm)(1200110125048211格计算：C有21个孔，刻度盘D有200格，C转过一个孔距，D转过多少格？（四）机床主要部件的结构砂轮架内圆磨具及其支架头架尾座横向进给机构1.砂轮架1.组成:壳体、砂轮主轴及其支承、传动装置等•关键部分:砂轮主轴及其支承部分的结构将直接影响工件的加工质量。支承并传动高速旋转的砂轮A支承：“短三瓦动压型液体滑动轴承”工作原理使主轴有高的精度保持性，高的旋转精度（刚度高）球头螺钉的球头位置在轴向处于轴瓦的正中，在周向则偏离轴瓦对称中心主轴旋转轴瓦摆动平衡位置楔形缝隙压力油膜主轴悬浮形成纯液体摩擦状态，保证主轴有高的精度保持性此轴瓦楔缝减小油膜压力升高其余楔缝增大，油压降低砂轮主轴自动调节，减小偏移当砂轮主轴受磨削载荷而产生向某一轴瓦偏移时保持主轴有高的旋转精度（高刚度）23-封口螺钉22-锁紧螺钉21-螺套20-球头螺钉19-轴瓦壳体A间隙的调整主轴轴颈与轴瓦间的间隙0.015-0.025mmB砂轮主轴的轴向定位及间隙调整•向右轴向力:主轴右端轴肩2——止推环3（止推滑动轴承环）•向左轴向力:弹簧5——小滑柱4——推力球轴承（止推滚动轴承）•止推滚动轴承的间隙由装在皮带轮内的六根弹簧通过小滑柱自动消除。轴承盖皮带轮C润滑油装在砂轮架壳体内砂轮主轴轴承的两端用橡胶油封密封D砂轮主轴运转的平稳性对磨削表面质量影响很大，所以砂轮架上各零件都要经过仔细静平衡。尤其是砂轮要静平衡。E砂轮运动速度很高（线速度35m/s），所以砂轮周围要安装安全防护罩(砂轮罩)F砂轮架的壳体紧固在滑鞍上，可绕定心圆柱销18在±30°范围内回转,切入法磨削短圆锥面。2.内圆磨具及其支架磨削内孔——支架翻下电气联锁装置，当翻下时，发出电气信号，使砂轮架不能快速移动。此时才能启动内磨电机；当翻上时，发出电气信号，使内磨电机不能启动。平带传动接杆套筒套筒8根弹簧主轴后螺母内圆磨具是磨内孔用的砂轮主轴部件，它做成独立部件，装在支架中，可方便更换。每台万能外圆磨床备有几套尺寸不同的内圆磨具，供磨削不同直径内孔选用。砂轮直径小，砂轮轴转速高。因此要求它具有高的平稳性，主轴轴承应具有足够的刚度和寿命。4个D级角接触球轴承自动补偿间隙3.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。头架可绕底座上的圆柱销逆时针转动0~90°。头架主轴的三种工作方式•（1）工件支承在前后顶尖上•（2）卡盘夹持工件•（3）机床自磨顶尖（1）工件支承在前后顶尖上•工件支承在前后顶尖上，拧螺杆1，使摩擦环2顶紧主轴后端，则头架主轴和顶尖固定不能转动。12“死顶尖”，避免了主轴回转误差对加工精度的影响。工件则由与带轮7相联接的拨盘8上的拨杆G，通过鸡心夹头带动旋转，实现圆周进给运动。8与带轮螺钉连接G（2）卡盘夹持工件•用三爪或四爪卡盘夹持工件磨削，拧松螺杆1，使主轴可自由转动。•卡盘装在法兰盘6上，而法兰盘以其锥柄安装在主轴锥孔内，并用拉杆拉紧。•旋转运动由拨盘8上的螺钉D传给法兰盘6，同时主轴也随着一起转动。12D（3）机床自磨顶尖机床自磨主轴顶尖时，将主轴放松，把主轴顶尖装入锥孔，同时用杆10把拨盘和主轴相连，使拨盘直接带动主轴和顶尖一起转动。主轴顶尖套筒•功用:利用尾座套筒顶尖来顶紧工件,并与头架主轴顶尖一起支承工件，作为工件磨削时的定位基准。•尾座本身要有足够的刚度。4.尾座手柄9:调节顶紧力的大小弹簧2:顶紧工件在磨削过程中工件因热胀而伸长时，弹簧可自动进行补偿，避免引起工件弯曲变形和顶尖孔过分磨损。拨杆手柄套筒轴液压缸活塞杆下拨杆套筒螺钉•尾座套筒的退回,可以手动，也可以液动。•磨削时，尾座用T型螺钉14紧固在上工作台的斜面上。•尾座前端密封盖上装有修整砂轮用的金刚笔孔。金刚笔用螺钉3固定。5.横向进给机构•横向进给机构能实现砂轮架的横向工作进给和快速进退。•现介绍快速进、退机构。横向快速进退机构81液压缸活塞半螺母丝杠滑鞍隔离架滚柱（滚动导轨）10定位螺钉丝杠和半螺母的间隙将影响进给精度，如何消除？•为了提高进给精度，横进给导轨采用滚动导轨。滚动导轨的特点：摩擦系数小，可以减少爬行，与普通导轨相比能提高微量进给的精度。但是由于滚柱和导轨之间为线接触，抗振性差，对进一步提高磨削表面质量（细化粗糙度、减小振纹）带来不良影响。二、普通外圆磨床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；头架主轴不能转动；没有内圆磨具。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。特点工艺范围较窄磨削外圆柱面和锥度较小的外圆锥面三、半自动宽砂轮外圆磨床•工作台不作往复运动（可纵向调整位置），砂轮架作连续横进给。•切入磨削时，作连续的横进给，生产率高。使用于成批、大量生产。四、无心外圆磨床•磨削时，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。（一）工作原理•高速旋转的砂轮通过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。砂轮直径约为导轮的70~80倍，所以圆周速度很大导轮摩擦系数很大，限制工件旋转，使工件线速度基本上等于导轮线速度。•导轮是摩擦系数较大的树脂或橡胶作粘结剂制成刚玉砂轮•其线速度一般在10～50m／min内•导轮的作用：用于支承工件和控制工件的进给速度。•工件中心高于砂轮和导轮中心连线是工件磨圆的关键。•实践证明，工件中心越高，越易获得较高的圆度，磨圆过程也越快。一般取h=(0.15～0.25)dd—工件直径工件中心必须高于磨削轮和导轮中心连线。（二）磨削方式•（贯穿磨削法）•（切入磨削法）纵磨法横磨法纵磨法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