3MZ1420是雙頭自動(dòng)球軸承外溝磨床
3MZ1420是雙頭自動(dòng)球軸承外溝磨床,mz1420,是雙頭,自動(dòng),球軸承,磨床
摘 要
本文首先對(duì)3MZ1310軸承內(nèi)溝磨床進(jìn)行了總體的概述，在對(duì)3MZ1310軸承內(nèi)溝磨床的加工工藝進(jìn)行分析時(shí)，重點(diǎn)講解了磨床的加工工藝路線，砂輪成形及溝道磨削的方法，質(zhì)量控制等一些問(wèn)題，其次將原磨床的規(guī)格，主要部件的結(jié)構(gòu)和功能等也都一一講述。在磨頭的設(shè)計(jì)與計(jì)算中本文主要對(duì)帶，砂輪軸進(jìn)行了受力分析以及各方面的校核與保證質(zhì)量。
砂輪在磨削時(shí)不可避免地將發(fā)生磨損，磨損后工件與砂輪的相對(duì)位置發(fā)生變化，為保持工件與砂輪的相對(duì)位置不變，設(shè)計(jì)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)對(duì)3MZ1310軸承內(nèi)溝磨床進(jìn)行改進(jìn)。隨后本文又對(duì)夾具進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，其中對(duì)電磁無(wú)心夾具的結(jié)構(gòu)等都做了介紹，使之達(dá)到要求。
關(guān)鍵詞：溝道磨削 電磁無(wú)心夾具 磨頭
Abstract
In this paper, firstly, we summarized several aspects about the 3MZ1310 inner groove grinding system. When anslysing the machining technics of this system, emphases were attached to the machining route, the figuration of gringing wheels, grooving method and quality control. Furthermore, we introduced standards of the grinding system. Also the structure and function of each main components was presented respectively. Finally, in the design and analysis of grinding head, we mainly dealed with force analysis, examining and quality guarantee of belt and grinding wheel bearing.
The grinding system was improved by adding a compensation mechanism. In all grinding process, the abrasion of grinding wheel is inevitable and this causes the relative position of gringding wheel to the workpiece changed. The compesation mechanism was developed for solving this problem. In succession, we designed and analysed the fixture. In this part, the structure and positioning errors of electromeganetic centreless fixture obtained particular introduce.
KEYWORDS: Groove grinding Electromeganetic centreless fixture Grinding head
第1章緒論
1．13MZ1310軸承內(nèi)溝磨床的概述
軸承內(nèi)溝磨床的改進(jìn)作為重要的軸承生產(chǎn)設(shè)備，已經(jīng)經(jīng)歷多年的歷史。伴隨著現(xiàn)代化工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等規(guī)模的不斷擴(kuò)大，以及人們對(duì)各種機(jī)械產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性、高效性、可靠性要求的提高，內(nèi)溝磨床的研制在軸承業(yè)已經(jīng)快速的發(fā)展起來(lái)。所開(kāi)發(fā)的軸承主要為汽車、農(nóng)機(jī)、機(jī)車車輛、電機(jī)電器、工程機(jī)械、機(jī)床、輕工紡織、冶金、礦山機(jī)械、石油化工、航空航天、國(guó)防軍工等行業(yè)和企業(yè)配套服務(wù)?，F(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)形成了布局比較合理，比較完整的機(jī)床工業(yè)體系。機(jī)床產(chǎn)量除了滿足國(guó)內(nèi)建設(shè)的需求以外還有一部分產(chǎn)品遠(yuǎn)銷國(guó)外，我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入世界工業(yè)軸承生產(chǎn)大國(guó)，為邁進(jìn)世界軸承工業(yè)強(qiáng)國(guó)奠定了良好的基礎(chǔ)。
3MZ1310型磨床全自動(dòng)球軸承內(nèi)圈溝磨床，主要用以磨削單列球軸承內(nèi)環(huán)溝道，此產(chǎn)品可列入自動(dòng)線工作或作全自動(dòng)單機(jī)使用與大量生產(chǎn)，磨削E級(jí)精度軸承。主要應(yīng)用于軸承制造領(lǐng)域，為軸承的開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
3MZ1310這種機(jī)床由電氣、液壓系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)、半自動(dòng)、手工工作循環(huán)。當(dāng)選擇手動(dòng)扭在手動(dòng)位置時(shí)，機(jī)床各部件都可在電器操縱板上進(jìn)行單獨(dú)操縱，因此調(diào)整方便簡(jiǎn)單。機(jī)床采取無(wú)心磨式布局操作安全，調(diào)整使用方便。采用陶瓷砂輪成型切入磨削工藝，機(jī)床工作穩(wěn)定精度高，以溝道定位，磨削溝道，隨后又以溝道定位磨削孔，以獲得高精度。本機(jī)床粗磨采用控速和控壓相結(jié)合的驅(qū)動(dòng)方式，機(jī)床適應(yīng)性強(qiáng)，進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精磨尺寸由死定程序控制，機(jī)床可在循環(huán)過(guò)程中自動(dòng)修正砂輪，自動(dòng)補(bǔ)償。下面我們就對(duì)3MZ1310軸承內(nèi)溝磨床進(jìn)行了詳細(xì)的分析。
第2章 3MZ1310軸承內(nèi)溝磨床的加工工藝分析
2.1 3MZ1310軸承磨削工藝的概述
軸承工藝是指軸承產(chǎn)品的制造方法。軸承的加工工藝就是完成軸承成品的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，包括零件的加工過(guò)程和產(chǎn)品的包裝過(guò)程，它是通過(guò)不同的加工方式，直接改變?cè)牧系某叽纭⑿螤詈托阅?，使之成為滿足要求的成品的過(guò)程。
軸承類型尺寸的不同，其套圈的磨削工藝過(guò)程也不一樣，內(nèi)圈磨削工藝為磨端面、磨內(nèi)外徑、磨內(nèi)徑、磨內(nèi)溝道、超精內(nèi)溝道，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，要根據(jù)流量的大小，決定是否采用粗、精二次磨削、根據(jù)精度等級(jí)要求，決定是否用附加回火等工藝，從而來(lái)達(dá)到產(chǎn)品的技術(shù)要求。
3MZ1310軸承內(nèi)溝磨床加工工藝路線：自動(dòng)上料—粗磨內(nèi)溝—精磨內(nèi)溝—自動(dòng)下料。
2．2 砂輪
砂輪是由許多細(xì)小菱形多角且極硬的磨粒經(jīng)黏合劑黏結(jié)而成的一種切削工具。把磨料黏結(jié)在一起的黏結(jié)材料叫做黏合劑。粘結(jié)時(shí)，黏合劑并沒(méi)有完全堵滿磨粒之間的全部空隙，因而磨粒與結(jié)合劑之間有許多空隙存在，空隙起著散熱和容納磨屑的作用，所以說(shuō)砂輪由磨料、黏合劑、和空隙三大要素組成。
2．2．1 砂輪的選擇
砂輪對(duì)磨削加工影響的效果是多方面的，為了獲得良好的磨削效果，必須按照具體的加工條件，正確的選擇砂輪，這是十分重要的，選擇砂輪時(shí)主要考慮如下因素：
1、 工件材料的物理力學(xué)性能。
2、 工件熱處理方法。
3、 工件加工精度和表面粗糙度的要求。
4、 工件磨削余量。
5、 工件的形狀和尺寸。
6、 磨削方式。
綜合以上因素本機(jī)床磨削內(nèi)溝采用陶瓷結(jié)合劑砂輪。
陶瓷結(jié)合劑它是一種無(wú)機(jī)結(jié)合劑，應(yīng)用十分廣泛，能制成各種粒度、硬度、組織、形狀和尺寸的砂輪，其主要的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定、不受天氣干濕溫度變化以及儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短的影響；耐熱性和腐蝕性都很好，既可干磨又可適合多種切削液的磨削，另外陶瓷結(jié)合劑與磨粒的黏結(jié)離較大，砂輪磨損小，能很好的保護(hù)好砂輪的外形輪廓。
2．2．2 砂輪的平衡
砂輪平衡是由于砂輪重心與旋轉(zhuǎn)軸線不重合而引起的。不平衡的砂輪作高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生迫使砂輪偏離軸心線的離心力，引起機(jī)床振動(dòng)，主軸軸承迅速磨損，被加工表面產(chǎn)生振紋，增大表面粗糙度，甚至?xí)股拜喥屏?，造成人身設(shè)備事故，因而砂輪的平衡是一項(xiàng)十分重要的工作。
砂輪產(chǎn)生不平衡的因素一般有以下幾個(gè)：
1、 砂輪本身各部分的密度不均勻。
2、 砂輪的外形不正確，形狀不對(duì)稱，如內(nèi)孔與外孔不同心，兩端面不平行。
3、 砂輪安裝在發(fā)蘭盤(pán)上有偏心。
由于砂輪中心位置的不同，所產(chǎn)生的平衡可分為動(dòng)平衡和靜平衡兩種情況。靜力不平衡在砂輪靜止時(shí)就會(huì)顯示出來(lái)，它只產(chǎn)生不平衡的離心力；動(dòng)力不平衡則在砂輪旋轉(zhuǎn)時(shí)才產(chǎn)生，此時(shí)產(chǎn)生不平衡力偶爾會(huì)使砂輪產(chǎn)生扭擺。通常我們使用砂輪在厚度和直徑都不大的情況下，其所引起的不平衡離心力和力偶較小，所以不經(jīng)平衡就使用了。但是當(dāng)砂輪直徑較大或高速磨削時(shí)必須進(jìn)行砂輪平衡。平衡砂輪就是使砂輪的重心與它的回轉(zhuǎn)軸線相重合，目前平衡砂輪的方法有兩種即靜平衡和動(dòng)平衡但是通常情況下只進(jìn)行靜平衡就可以了。
下面介紹一種砂輪靜平衡的方法：
1、將編有序號(hào)的3個(gè)平衡塊以120度的間隔均勻的布置在發(fā)蘭盤(pán)的環(huán)形槽內(nèi)，并固定好平衡塊，防止滑動(dòng)。如下圖所示：
圖2-2-2 砂輪靜平衡
2、將己裝好的砂輪的法蘭盤(pán)裝上平衡心軸，放在已調(diào)好水平的平衡支架的平行軸上，并使平衡心軸的軸心線垂直于兩根平行軸的軸線。
3、轉(zhuǎn)動(dòng)砂輪，使第一個(gè)平衡塊處于最高點(diǎn)，若砂輪像左或像右偏轉(zhuǎn)時(shí)，則像右或像左調(diào)節(jié)平衡塊，直至砂輪靜止不動(dòng)后，緊固平衡塊。
4、將砂輪轉(zhuǎn)過(guò)120度，使第2個(gè)平衡塊處于高點(diǎn)，用同樣的方法調(diào)節(jié)平衡塊，使砂輪靜止不動(dòng)然后上緊平衡塊。
5、再將砂輪轉(zhuǎn)過(guò)120度，使第3個(gè)平衡塊處于高點(diǎn)，用同樣的方法調(diào)節(jié)平衡塊，再使砂輪靜止不動(dòng)然后上緊平衡塊。
6、然后用手輕輕撥動(dòng)砂輪，如果在任何位置都能保持砂輪靜止不動(dòng)，，說(shuō)明以平衡好，此時(shí)將平衡塊固定上緊，否則，繼續(xù)對(duì)砂輪進(jìn)行平衡，直至平衡為止，然后從心軸上卸下來(lái)裝到機(jī)床使用。
2．2．3砂輪的安裝和拆卸
在磨削加工中，砂輪的安裝是一項(xiàng)很重要的工作，安裝的熟練程度直接影響到生產(chǎn)效率和工作質(zhì)量因?yàn)樯拜喒ぷ鲿r(shí)轉(zhuǎn)速很高，而砂輪性質(zhì)較脆，如果安裝的不正確將會(huì)直接使砂輪失去平衡而引起振動(dòng)，影響加工精度和機(jī)床精度，嚴(yán)重的還可能導(dǎo)致砂輪碎裂飛出而造成嚴(yán)重事故。
本機(jī)床用的是臺(tái)階法蘭盤(pán)裝夾砂輪，它主要適用于孔徑較大的平形砂輪，砂輪首先用幾個(gè)螺母或螺釘夾緊在兩個(gè)法蘭盤(pán)之間，然后在裝到砂輪主軸的外錐體上，用螺母夾緊。
砂輪在拆卸的時(shí)候要注意不要把壓緊螺母的螺旋方向搞錯(cuò)，否則會(huì)增加拆卸工作的困難程度，甚至可能損壞機(jī)床零件。
2．3溝道的磨削
套圈的滾道是軸承工作時(shí)承受負(fù)荷的工作表面，也是滾動(dòng)體的軌道。滾道加工質(zhì)量（如表面粗糙度、尺寸和幾何精度）的好壞，將會(huì)直接影響軸承使用時(shí)的工作性能和壽命。如表面粗糙度差，增大軸承的摩擦力矩，引起軸承的振動(dòng)與噪聲。滾道表面的形狀和滾道位置誤差，會(huì)影響軸承的放置精度等。因此滾道磨削是提高軸承產(chǎn)品質(zhì)量的重要工序。
2．3．1內(nèi)圈滾道磨削方法
機(jī)床采用的是砂輪成型切入磨削先進(jìn)工藝。
切入磨削法適合于任何形狀的滾道，其工作原理圖2-2，它是按成型砂輪的原理在套圈上磨出滾道的，工作中砂輪表面磨損不均勻，其自銳性不能充分發(fā)揮，因此需要修整砂輪，另外砂輪的磨削軌跡總在一個(gè)位置，是表面粗糙度有所增加，易于燒傷。同時(shí)要求機(jī)床剛性好，砂輪質(zhì)量均勻、上道工序的加工誤差要小等缺點(diǎn)。此切如法機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整環(huán)節(jié)少，加工穩(wěn)定性好，易于實(shí)現(xiàn)高速及自動(dòng)化等。
圖 2-3-1切入磨削原理圖
1—砂輪修整器件 2—砂輪軸 3—工件軸 4—內(nèi)圈
5—傳動(dòng)頭 6—砂輪 7—支承
2．3．2內(nèi)圈滾道的磨削成圓過(guò)程
軸承內(nèi)溝，磨削的是外表面，磨削時(shí)都采用電磁無(wú)心夾具進(jìn)行自身定位。下圖為內(nèi)滾道磨削原理簡(jiǎn)圖2-3，
圖2-3-2 內(nèi)滾道磨削的幾何布局
若用上圖表示內(nèi)滾道的成圓情況，則其成圓情況可用下述磨圓系數(shù)來(lái)描述：
內(nèi)滾道磨削的成圓情況和無(wú)心外圓磨削的幾何成圓情況一樣，可用之值表示如下：
1）若〈0，則工件處于幾何不穩(wěn)定狀態(tài)，滾道將不能成圓。
2）若=0，則工件處于臨界狀態(tài)，也是不穩(wěn)定的，滾道將不能成圓。
3）若〉0，則工件處于幾何穩(wěn)定狀態(tài)，滾道將很快成圓。
2．3．3內(nèi)滾道磨削質(zhì)量問(wèn)題
1磨削軸承內(nèi)圈溝道的工藝參數(shù)對(duì)圓度的影響規(guī)律
滾動(dòng)軸承內(nèi)圈溝道圓度是一項(xiàng)重要的質(zhì)量指標(biāo)，直接影響軸承的工作精度、平穩(wěn)性和使用壽命。磨削通常是內(nèi)圈溝道的半精加工或精加工工序，對(duì)成品內(nèi)圈溝道的圓度起決定性作用，內(nèi)圈溝道磨削的圓度除了取決于磨削工藝系統(tǒng)的精度和動(dòng)態(tài)特性外，還與磨削的工藝參數(shù)密切相關(guān)。
軸承內(nèi)圈溝道通常采用邊進(jìn)給速度切入磨削方式，其磨削循環(huán)可分為：工件快速趨進(jìn)、粗進(jìn)給、細(xì)進(jìn)給和無(wú)進(jìn)給磨削四個(gè)階段。影響磨削軸承溝道圓度的主要因素歸納為：
1） 磨削過(guò)程中工藝系統(tǒng)的精度，這取決于磨床的精度和夾具的定位原理、結(jié)構(gòu)參數(shù)及精度；
2） 工藝系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，特別是砂輪的平衡狀態(tài)；在修整和磨削過(guò)程中，砂輪不平衡，會(huì)引起強(qiáng)迫振動(dòng)，由于修整砂輪時(shí)修整器和砂輪的相對(duì)位置與磨削時(shí)工件和砂輪的相對(duì)位置的差異，以及這兩種不同情況下工藝系統(tǒng)剛度的不同使振動(dòng)造成磨削的工件表面不圓；而磨削工藝參數(shù)會(huì)影響砂輪與工件的接觸剛度、砂輪的磨損過(guò)程以及工藝系統(tǒng)振動(dòng)的阻尼特性，從而影響磨削過(guò)程的振動(dòng)特性，最終反映在磨削工件的幾何形狀和其他表面質(zhì)量上；
3） 工藝系統(tǒng)的彈性變形引起的工件原始誤差復(fù)映；分析磨削循環(huán)工件幾何形狀誤差變化規(guī)律可知，磨削后的工件幾何形狀誤差復(fù)映主要取決于工藝系統(tǒng)剛度、磨削工藝參數(shù)、砂輪磨損速度以及工件原始誤差。綜合考慮以上影響因素，當(dāng)工藝系統(tǒng)剛度和動(dòng)態(tài)特性一定時(shí)（尤其砂輪必須經(jīng)過(guò)良好的平衡），磨削工件的圓度誤差主要取決于磨削工藝參數(shù)。
最后需要指出的是：砂輪不平衡或其他因素引起的機(jī)床振動(dòng)，會(huì)嚴(yán)重影響磨削工件的圓度。此外，砂輪硬度、組織以及磨粒粒度和磨料種類不同，還有冷卻液成分不同，都會(huì)對(duì)磨削的圓度產(chǎn)生一定的影響。
2軸承溝道磨削參數(shù)與表面粗糙度的關(guān)系
磨削過(guò)程是復(fù)雜的，盡管如此，仍可通過(guò)分析磨削表面粗糙度形成的幾何關(guān)系和影響砂輪形貌的因素，同時(shí)考慮軸承溝道磨削是變切入進(jìn)給速度，有光磨階段磨削循環(huán)的特點(diǎn)，可確定影響軸承內(nèi)圈溝道磨削表面粗糙度的因素：
1）決定砂輪初始形貌的砂輪粒度、硬度和組織，修整砂輪的深度和導(dǎo)程，修整器尖端的形狀和光修砂輪次數(shù)；
2）磨削用量，包括：砂輪和工件的線速度，粗進(jìn)給和細(xì)進(jìn)給時(shí)工件每轉(zhuǎn)磨削深度；
3）細(xì)進(jìn)給磨削行程；
4）砂輪等效直徑；
5）磨削液的冷卻性、潤(rùn)滑性、防粘附性以及對(duì)砂輪表面的清洗情況；
6）砂輪的平衡狀態(tài)。
4溝道形狀不正確
用切入法磨削溝道時(shí)，產(chǎn)生溝道形狀不正確的原因是工件原始精度差、修整器旋轉(zhuǎn)精度低，砂輪沒(méi)修整好、砂輪過(guò)軟、金剛石過(guò)鈍或安裝的不牢固、橫向進(jìn)給量過(guò)大，光磨時(shí)間短、支承磨損或偏心量沒(méi)對(duì)好等。
5溝道對(duì)端面平行度過(guò)大
用切入法磨削溝道時(shí)，造成的原因可能是夾具磁力不夠、磁極沒(méi)修整好、磁極安裝不牢固，磁極已磨損、工件主軸有軸向竄動(dòng)、工件原始精度差、冷卻液不充足等。
6溝道磨削燒傷
用切入法磨削溝道時(shí)，造成的原因可能是砂輪太硬、切削深度太大、冷卻液不充足、粗磨時(shí)燒傷過(guò)深、磁力不足，工件有停轉(zhuǎn)現(xiàn)象、工件轉(zhuǎn)速過(guò)低、砂輪主軸振擺過(guò)大、金剛石不鋒利（切入磨）、砂輪修整不好（切入磨）等。
第3章 原磨床的結(jié)構(gòu)和功能分析
3.1原磨床的結(jié)構(gòu)分析
3.1.1 機(jī)床的總體布局
(1)保證工藝方法所要求的工件和刀具的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)；
(2)保證機(jī)床具有與所要求的加工精度相適應(yīng)的剛度和抗震性；
(3)使用方便，具體的說(shuō)，便于操作、調(diào)整、修理機(jī)床；便于輸送、裝卸工件、排除切削；
(4)經(jīng)濟(jì)效果好，如節(jié)省材料、減少機(jī)床占地面積等；
(5)造型美觀。
3.1.2 原磨床的主要規(guī)格
機(jī)床的主要規(guī)格如下：
加工范圍： 孔徑 25mm -100mm
外徑最大 125mm
寬度 10-40mm
工件轉(zhuǎn)速： 190，268，335，387，546，680轉(zhuǎn)/分（6級(jí)）
砂輪尺寸： 外徑 600mm-450mm
孔徑 305mm
寬度 50mm
砂輪轉(zhuǎn)速： 1600轉(zhuǎn)/分
進(jìn) 給： 快速引進(jìn)量 20mm
總切入量（可調(diào)） 0-2mm
頭架粗磨進(jìn)給速度 0-10mm/分
頭架精磨進(jìn)給速度 0-3mm/分
光磨延時(shí)器 0-30秒
微動(dòng)、對(duì)刀手輪刻度值
每格 0.0005mm
每轉(zhuǎn) 0.025mm
修正補(bǔ)償輪刻度值
每格 0.01 mm
每轉(zhuǎn) 3 mm
修整器： 擺角
曲率半徑 0-20 mm
電動(dòng)機(jī)：砂輪電機(jī) 380V 5.5KW 1450轉(zhuǎn)/分
工件電機(jī) 380V 0.75KW/0.30KW
1360轉(zhuǎn)/分 670轉(zhuǎn)/分
油泵電機(jī) 380V 1.1KW 1410轉(zhuǎn)/分
冷卻泵電機(jī) JCB-22 380V 0.125KW 2790轉(zhuǎn)/分
機(jī)床中心高： 1100 mm
機(jī)床外形尺寸： （長(zhǎng)×寬×高）1950×1560×1721
機(jī)床重量： 約3000kg
3.2 3MZ1310內(nèi)溝磨床的主要部件結(jié)構(gòu)說(shuō)明
3．2．1床身
圖3-1 床頭箱
工件主軸由雙速電機(jī)經(jīng)過(guò)三級(jí)的三角皮帶傳動(dòng)獲得的六種速度。通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和下后蓋調(diào)整皮帶塔輪達(dá)到。松開(kāi)斜鐵工件箱能借件縱向移動(dòng)以適應(yīng)不同尺寸的工件，用專用搬把轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠能調(diào)整工件橫向的位置，使溝道對(duì)準(zhǔn)砂輪圓弧以調(diào)整溝道的位置，工作臺(tái)安裝在十字叉滾柱導(dǎo)軌上，借進(jìn)給油缸能做靈活的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，機(jī)身上的撞塊，壓上行程開(kāi)關(guān)時(shí)，表示砂輪以磨損到極限尺寸機(jī)床仃車車，需要更換新砂輪。
3．2．2 自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)
機(jī)床自動(dòng)上下料采用雙臂強(qiáng)制式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，上下料機(jī)械手的擺動(dòng)，由油缸傳動(dòng)，機(jī)械手的嵌入和拔出工件有另兩油缸傳動(dòng)。兩機(jī)械手同時(shí)動(dòng)作，大大節(jié)省了輔助時(shí)間。螺釘是當(dāng)機(jī)械手?jǐn)[動(dòng)到位后用來(lái)消除傳動(dòng)間隙用的。
3．2．3進(jìn)給部件
在液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)作用下實(shí)現(xiàn)工件快進(jìn)、快速趨進(jìn)，粗磨、精磨、光磨、快退、砂輪記時(shí)修正以及砂輪工件的補(bǔ)償，工作臺(tái)的快速進(jìn)給壓力油由右端進(jìn)入油腔，由油腔推動(dòng)工作臺(tái)向前至活塞左端回頂死為止。引進(jìn)速度可通過(guò)一個(gè)單向節(jié)流閥來(lái)調(diào)節(jié)，當(dāng)液壓油由另一端進(jìn)入時(shí)工作臺(tái)快速退回原位。工作臺(tái)始終在一個(gè)匣缸下工作，使絲杠左端始終靠緊杠桿頂點(diǎn)。工作臺(tái)在兩個(gè)位置是分別壓兩個(gè)行程開(kāi)關(guān)，控制快速進(jìn)退開(kāi)始和上下料。在差動(dòng)油缸作用下，推動(dòng)支承在滾動(dòng)軸承上的杠桿擺動(dòng)，在推動(dòng)進(jìn)給絲桿移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)粗磨，此處是控制力和控速，相結(jié)合的機(jī)構(gòu)，去實(shí)現(xiàn)這一驅(qū)動(dòng)的當(dāng)杠桿頂點(diǎn)接觸精進(jìn)給凸輪時(shí)，接地開(kāi)關(guān)動(dòng)作。此時(shí)精進(jìn)給油缸和助力油缸動(dòng)作，精進(jìn)給凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由高點(diǎn)轉(zhuǎn)到低點(diǎn)，杠桿連續(xù)擺動(dòng)，工件做精進(jìn)給，當(dāng)達(dá)到需要的精磨量時(shí)杠桿上的頂點(diǎn)，頂住預(yù)先調(diào)整好的給定程序此時(shí)光磨開(kāi)始，待光磨延時(shí)到精進(jìn)給退回，退到底時(shí)壓開(kāi)關(guān)3XK控制下一循環(huán)開(kāi)始，精進(jìn)給速度可通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流閥達(dá)到，在精進(jìn)給退回的同時(shí)，快速進(jìn)給也同時(shí)退回。當(dāng)通過(guò)手輪轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠時(shí)可以在對(duì)刀時(shí)微量調(diào)節(jié)工件與砂輪的距離，在機(jī)床的右端箱體內(nèi)裝有三滾輪組成的補(bǔ)償裝置，可在砂輪修正時(shí)工作臺(tái)自動(dòng)補(bǔ)償砂輪的修正量，補(bǔ)償量可由螺帽調(diào)整然后用螺母鎖緊。
3．2．4 砂輪架
砂輪架主軸前后支承均采用動(dòng)壓式契形油膜短五片瓦結(jié)構(gòu)，其軸向力有退力滑動(dòng)軸承承受。主軸傳動(dòng)皮帶輪采用卸荷裝置，砂輪夾盤(pán)以1：5錐度與主軸箱配合其右端楔形槽中有平衡塊，借以平衡砂輪用。
機(jī)床出廠的時(shí)候已經(jīng)調(diào)整好了軸瓦間隙，在磨削過(guò)程中發(fā)現(xiàn)確因軸承調(diào)整不當(dāng)而影響磨削質(zhì)量時(shí)，始能將螺帽松開(kāi)重新調(diào)整。但是調(diào)整的時(shí)候還需要注意幾點(diǎn)
1拆下主軸時(shí)，要先去下各徑向軸承和只推軸承。切忌主軸、瓦片工作面的磕碰。
2一般情況下不要擰出螺釘，如若拆卸此部分，應(yīng)更換紫銅密封圈以防漏油。
3剖面中，軸瓦支承釘均能方便的調(diào)整，調(diào)整時(shí)要注意主軸中心線要座在殼體孔中心位置，且保證主軸軸心線對(duì)殼體底面不平行。
4調(diào)整時(shí)要以木榔頭錘擊主軸，減小調(diào)好后的間隙走力。
5按合格證測(cè)主軸徑向跳動(dòng)和軸向傳動(dòng)，主軸軸向串動(dòng)通過(guò)件進(jìn)行調(diào)整，另外油池內(nèi)潤(rùn)滑油有冷卻液通過(guò)銅管冷卻。
3．2．4 工件架
用以支件承工件主軸，安裝電磁無(wú)心夾具，工件箱，上下料機(jī)構(gòu)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，砂輪修整器等部件通過(guò)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工件架的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
3．2．5電磁無(wú)心夾具
機(jī)床采用單極電磁無(wú)心卡具，簡(jiǎn)單可靠。端面支承根據(jù)加工零件更換，支承端面支承回轉(zhuǎn)鐵芯以莫氏4號(hào)錐孔定位，拉桿緊拉。在拉緊狀態(tài)下本機(jī)上以砂輪側(cè)面回轉(zhuǎn)修整端面支承面。徑向支承采用兩種形式：固定支承用于磨削外徑Ф50- Ф100mm范圍的套圈。
3．3機(jī)床的使用和調(diào)整
本機(jī)床由機(jī)械，液壓，電氣傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)，半自動(dòng)，全自動(dòng)工作。通過(guò)各操縱手輪，手柄，調(diào)節(jié)螺釘，通過(guò)調(diào)節(jié)有關(guān)電氣元件及機(jī)床電氣操縱板各按紐及調(diào)整液壓系統(tǒng)而得到所要求的動(dòng)作和工作速度，實(shí)現(xiàn)磨削過(guò)程。
機(jī)床調(diào)整時(shí)，先進(jìn)行手動(dòng)磨削調(diào)整，進(jìn)而進(jìn)行半自動(dòng)工作循環(huán)調(diào)整，確認(rèn)半自動(dòng)工作正常后方進(jìn)行全自動(dòng)工作循環(huán)調(diào)整。
（一）調(diào)整說(shuō)明及注意的問(wèn)題
1 選擇砂輪
根據(jù)工件大小、毛坯狀態(tài)、加工精度、光潔度等選擇砂輪。
2平衡砂輪
砂輪應(yīng)連同砂輪盤(pán)一起平衡，平衡前最好在車床上把砂輪外圓車圓并將砂輪修整到所需厚度，未經(jīng)過(guò)車削的砂輪在粗修以后還得進(jìn)行一次精平衡，在條件允許的情況下，最好將砂輪裝在主軸上后進(jìn)行動(dòng)平衡。關(guān)于砂輪的平衡前面已經(jīng)介紹過(guò)在此不做過(guò)多介紹。
3液壓系統(tǒng)調(diào)整
調(diào)節(jié)各油路中油壓數(shù)值達(dá)液壓系統(tǒng)中數(shù)值要求，各動(dòng)作的速度通過(guò)各相應(yīng)節(jié)流閥進(jìn)行調(diào)整。
4機(jī)床開(kāi)動(dòng)前，檢查各手輪，手柄旋扭是否在所需的位置。
5砂輪主軸油池內(nèi)須注高速主軸油，開(kāi)動(dòng)砂輪前必須檢查油池內(nèi)油面高度。
6選擇砂輪側(cè)修整裝置的合理位置，通過(guò)搖動(dòng)手輪可一次或分?jǐn)?shù)次逐段修薄砂輪側(cè)面，工作中可利用附件砂輪修整桿隨時(shí)修整砂輪側(cè)面。
7電磁無(wú)心夾具的調(diào)整，在后面將做詳細(xì)介紹。
（二）手動(dòng)試磨工件的調(diào)整
1按上述（一）做好有關(guān)準(zhǔn)備調(diào)整。
2工作方式在“手動(dòng)”位置。
3通過(guò)方頭絲杠，調(diào)整工作臺(tái)橫向進(jìn)給，以滿足工件位置要求。
4調(diào)整電磁卡盤(pán)吸力大小。
5快速引進(jìn)工件，然后根據(jù)工件大小利用方頭絲杠調(diào)整床頭箱縱向位置，在通過(guò)微調(diào)手輪進(jìn)行微調(diào)整。
6搖動(dòng)手輪手動(dòng)進(jìn)給磨削工件。
（三）半自動(dòng)工作循環(huán)調(diào)整
在手動(dòng)工作調(diào)整后的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整。
1總切入量的調(diào)整：
總切入量=毛坯最大余量（半徑上）+0.1mm
調(diào)整死定程和回跳頂點(diǎn)的距離即是總切入量，此距離應(yīng)是總切入量的四倍。
2 根據(jù)工件大小調(diào)整上下料機(jī)構(gòu)，動(dòng)作靈活，能使正常上下料無(wú)卡死，竄出工件等現(xiàn)象。
3工件方式在半自動(dòng)位置上，按循環(huán)開(kāi)始按扭。
4調(diào)整粗磨速度和精磨速度。
5半自動(dòng)試磨工件，溝道尺寸差值用對(duì)刀手輪微調(diào)。
（四）全自動(dòng)調(diào)整
在半自動(dòng)工作調(diào)整完成并正常工作以后進(jìn)行全自動(dòng)調(diào)整。
1工作方式在“全自動(dòng)”位置。
2選擇砂輪修整周期。
3按循環(huán)開(kāi)始按扭，機(jī)床自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行。
3．4機(jī)床的搬運(yùn)和安裝
機(jī)床搬運(yùn)時(shí)，先將油池中油抽出，拆開(kāi)冷卻箱水管和插頭，拆開(kāi)電源進(jìn)線，機(jī)床工作臺(tái)滑板需用壓板固定。機(jī)床吊運(yùn)時(shí)，在機(jī)床兩側(cè)有四個(gè)螺孔將吊運(yùn)螺釘擰入，用鋼絲吊起，拆箱應(yīng)檢查機(jī)床外表面和根據(jù)裝箱單檢查技術(shù)文件和機(jī)床附有無(wú)缺少，搬運(yùn)時(shí)機(jī)床不應(yīng)傾斜很大，機(jī)床安裝時(shí)應(yīng)找水平，水平儀放在修正器滑板上，橫向，縱向精度為0.04/1000，接通電源后，手動(dòng)開(kāi)關(guān)機(jī)床各部位，單獨(dú)檢查電機(jī)轉(zhuǎn)向是否正常。然后才能調(diào)正機(jī)床，進(jìn)行磨削。
第四章 磨床的改進(jìn)方案
4．1磨床砂輪補(bǔ)償改進(jìn)
在原加工中，砂輪是不斷磨損的，砂輪表面上的磨粒銳角變鈍，脫落性能降低，摩擦力增大，工件加工表面質(zhì)量也隨之降低，嚴(yán)重者會(huì)引起工件表面燒傷，因此砂輪用舊后要進(jìn)行修整，即用金剛石筆修磨砂輪工作表面，使砂輪表面磨粒破碎，形成新的銳利切削刃和準(zhǔn)確的外型，一般砂輪在工作中的磨損量是非常小的，而修整時(shí)的修整量較大，一般在0.01mm左右,修整砂輪以后砂輪外徑變小,工件與砂輪間的位置發(fā)生了變化,為了使磨削能夠正常進(jìn)行，這時(shí)就需要補(bǔ)償裝置進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)償,如果補(bǔ)償不即時(shí),在下一循環(huán)中,工件的空程量將增加一個(gè)值,為保證預(yù)先設(shè)定的進(jìn)給量保持不變,可由補(bǔ)償機(jī)構(gòu)在工作循環(huán)動(dòng)作結(jié)束時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償,補(bǔ)償值等于修正值，為了保證磨削過(guò)程的連續(xù)性，必須設(shè)置補(bǔ)償裝置，該裝置的設(shè)置即為該設(shè)計(jì)的改進(jìn)之處。砂輪補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)還要進(jìn)行砂輪修整。
砂輪圓弧靠修整器擺桿繞定軸做圓弧擺動(dòng)而修出修正的運(yùn)動(dòng)由油缸活塞運(yùn)動(dòng)，通過(guò)鋼絲繩帶動(dòng)擺動(dòng)擺桿實(shí)現(xiàn)。金剛石對(duì)砂輪中心高的調(diào)整借轉(zhuǎn)動(dòng)偏心套實(shí)現(xiàn)，修整砂輪圓弧尺寸的大小，用旋轉(zhuǎn)刻度盤(pán)實(shí)現(xiàn)?？潭缺P(pán)上的刻度每格0.01mm。工件規(guī)格的變化磨削需做補(bǔ)償時(shí)，修整器對(duì)砂輪的位置與工件架同時(shí)移動(dòng)。此移動(dòng)通過(guò)螺母絲桿實(shí)現(xiàn)。修整器安裝在十字交叉滾子導(dǎo)軌上，運(yùn)動(dòng)靈活，精度高，在修正時(shí)擺桿中間有冷卻水管，以便修正時(shí)冷卻金剛石。砂輪側(cè)面修正靠側(cè)面修正裝置及附件端面修正桿實(shí)現(xiàn)。
4．2砂輪修整
砂輪圓弧修整器主要完成砂輪成形面的修整,它分為圓弧修整和端面修整,砂輪在磨削過(guò)程中砂輪上的磨粒會(huì)發(fā)生鈍化而喪失切削能力,或失去正確的幾何形狀,即砂輪磨損。達(dá)到一定的程度后就需要用砂輪修整器進(jìn)行修整，使其保持正常的切削能力與正確的幾何形狀，滿足磨削需要。
4．2．1砂輪磨損
砂輪主要是在磨削過(guò)程中，磨粒發(fā)生鈍化而喪失了切削能力或失去正確的幾何形狀，砂輪就磨損了。砂輪的磨損通常可分為三個(gè)階段：a初磨損b正常磨損c最后磨損，修整砂輪時(shí)應(yīng)該在2階段，此時(shí)砂輪未全部失去切削能力，從而提高砂輪的使用壽命，如果在最后階段修整砂輪則要修去一層很厚的砂層才能使砂輪恢復(fù)切削能力，這樣砂輪的使用壽命就降低了。
圖4-2-1砂輪磨損階段
4.2.2砂輪修整的方法
砂輪的修整的質(zhì)量多磨削效果有很大的影響，砂輪表面修整的粗糙，磨削效率就高，但是工件粗糙度上升；反之，砂輪表面修整的平整，表面粗糙度就下降，但磨削效率卻降低。在實(shí)際生產(chǎn)中，一般根據(jù)工件的精度要求、砂輪的性質(zhì)、工件的材料和加工方式等來(lái)決定修整的方法，本機(jī)床采用金剛石為工具用切削形式來(lái)修整砂輪的方法，它是以大顆粒金剛石鑲焊在特制的刀桿上，修整砂輪時(shí)金剛石倒桿裝在專門(mén)的修整器中以縱向走刀進(jìn)行修整，由于金剛石硬度極高，棱角鋒利，能把砂輪修整的正確而細(xì)致，可獲得很高的加工精度和很低的表面粗糙度，是目前比較常用的一種修整方法。
4.2.3砂輪修整器的調(diào)整：
砂輪修整的內(nèi)容包括端面修整和圓弧修整
1） 端面修整：裝好圓弧修整金剛筆后將其退到底，手動(dòng)控制修整拖板前進(jìn)，觀察躬形架的回轉(zhuǎn)軸線，使其與砂輪的外圓相切，停止拖板運(yùn)動(dòng)，使躬形假來(lái)回?cái)[動(dòng)，觀察其在兩極限位置時(shí)，金剛筆尖與砂輪的距離，調(diào)整修整器的位置，使兩側(cè)距離相近，固定修整器座，裝好端面修整金剛筆，使端面修整器自由轉(zhuǎn)動(dòng)，擰動(dòng)微調(diào)螺釘，直到端面修整器的金剛石筆尖蹭到砂輪端面為止。此時(shí)即可進(jìn)行手動(dòng)端面修整，一邊手動(dòng)擰動(dòng)微調(diào)螺母進(jìn)給，一邊修整，直到修整砂輪的厚度達(dá)到要求。
2）圓弧修整：根據(jù)圓弧修整金剛筆與砂輪邊沿兩個(gè)尖角的距離來(lái)調(diào)整躬形架回轉(zhuǎn)軸線與砂輪的對(duì)應(yīng)關(guān)系，調(diào)好后手動(dòng)操作躬形架來(lái)回?cái)[，同時(shí)擰緊圓弧修整用的微調(diào)螺釘進(jìn)給，直到圓弧修整器的金剛石筆尖蹭到砂輪端面為止，用長(zhǎng)修將砂輪修成圓弧形，并在紙片上磨缺口來(lái)初步檢查圓弧半徑大小，調(diào)節(jié)圓弧修整用的微調(diào)螺釘調(diào)整R的大小，并通過(guò)試磨工件，進(jìn)一步調(diào)整R的大小，直到符合要求為止
4．3滾動(dòng)導(dǎo)軌
本機(jī)床采用十字交叉滾柱導(dǎo)軌，它是一對(duì)倒軌之間是截面為正方形的空腔，在空腔內(nèi)裝入滾柱，前后相鄰的滾柱的軸線交叉成90度，使導(dǎo)軌無(wú)論哪一方向受力，都有相應(yīng)的滾柱支承。
為了避免摩擦端面，取滾柱的長(zhǎng)度比直徑小0.15-0.25mm之間.各個(gè)滾柱由保持器隔開(kāi).這種導(dǎo)軌的特點(diǎn)是精度高,動(dòng)作靈敏,剛度高,結(jié)構(gòu)比較緊湊。
4．4動(dòng)壓軸承
動(dòng)壓軸承的工作原理是當(dāng)主軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí),油被帶入主軸和軸承間所形成的楔形縫隙逐漸變窄,使油壓升高,將主軸抬器而形成油楔。
動(dòng)壓軸承按照油楔形式可分為單油楔動(dòng)壓軸承和多油楔動(dòng)壓軸承，而本砂輪架所采用的就是多油楔動(dòng)壓軸承。本動(dòng)壓軸承為短五瓦動(dòng)壓軸承，由五塊扇形軸瓦組成，為了使軸瓦有足夠的剛性，同時(shí)其內(nèi)表面又柔軟又耐磨，固采用鋼鑲銅的結(jié)構(gòu)，也就是在剛制軸瓦的內(nèi)表面澆灌一薄層青銅，每塊軸瓦的后面都不和軸承座孔直接接觸，而是支承在可調(diào)節(jié)的球頭螺釘上，支承點(diǎn)位置在軸線方向處于軸的正中間，在圓周方向偏離中間一些距離為了說(shuō)明它的工作原理，下面看一下動(dòng)壓軸承的工作情況。
圖4-3 動(dòng)壓軸承
主軸軸徑與軸瓦內(nèi)孔之間存在一定間隙，其間充滿潤(rùn)滑油。當(dāng)主軸靜止不轉(zhuǎn)時(shí)，由于其本身重量而下垂，軸徑和軸瓦的下部接觸，并在他們之間形成斜楔形油隙，如果主軸按箭頭方向旋轉(zhuǎn)，則由于潤(rùn)滑油和軸徑表面的黏附作用以及潤(rùn)滑油分子間有摩擦作用，潤(rùn)滑油被帶著從間隙大處向小處流動(dòng)，。因?yàn)殚g隙是逐漸減小的，油液流動(dòng)時(shí)阻力增大，使帶入的油量來(lái)不及全部流出，縫隙中油量有愈積愈多的趨勢(shì)，結(jié)果造成該處油液壓力升高，將軸抬起，在軸和軸瓦之間形成一層很薄而有承載力的油膜。楔形縫隙中油膜液力由小到大而后減小，經(jīng)縫隙最小處后，因間隙由小變大，固油壓下降為零。主軸轉(zhuǎn)速越高，潤(rùn)滑油越易帶入楔形縫隙內(nèi)，油膜壓力越大，承載能力也越大，動(dòng)壓軸承工作時(shí)，由于有承載油膜將軸徑與軸瓦隔開(kāi)，金屬表面不直接接觸，而只有潤(rùn)滑油分子之間的摩擦，固摩擦阻力很小，軸徑與軸瓦磨損也很小，使用壽命可大為提高，此外，因?yàn)橛湍び形鹦阅?，固主軸運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。
“短五塊”動(dòng)壓軸承的短五塊軸瓦,由于都支承在球頭螺釘上,能自由擺動(dòng),主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)可自動(dòng)調(diào)整位置,使其與軸徑外圓表面形成適當(dāng)?shù)男ㄐ慰p隙,而產(chǎn)生五個(gè)獨(dú)立的承載油膜,由于主軸徑被均勻的分布圓周上的五個(gè)承載油膜支承著,固主軸軸心線的位移較小,旋轉(zhuǎn)精度得以提高。
為了使主軸能良好的工作，主軸軸徑和軸瓦之間保持適當(dāng)間隙是十分重要的，減小軸承間隙雖然可以提高主軸旋轉(zhuǎn)精度，并使軸承在旋轉(zhuǎn)時(shí)有較好的剛性，但間隙過(guò)小，會(huì)造成旋轉(zhuǎn)時(shí)溫升過(guò)高，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生“抱軸”故障，新軸承的軸承間隙是在制造廠調(diào)整好的，冷態(tài)時(shí)的間隙在0.015-0.025mm之間,在工作過(guò)程中,如果發(fā)現(xiàn)因?yàn)檩S承間隙調(diào)整失效而影響加工質(zhì)量時(shí),則虛由機(jī)修工進(jìn)行調(diào)整.
第五章 磨頭的設(shè)計(jì)計(jì)算
5．1電動(dòng)機(jī)的選型
依照給定的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，通過(guò)查閱資料得其主要技術(shù)參數(shù)如下表，電機(jī)參數(shù)：
電機(jī)參數(shù)
砂輪電機(jī)型號(hào)
功率(kw)
轉(zhuǎn)速(n/min)
電壓（V）
5．5
1450
380
5．2 V帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高，中間加一帶傳動(dòng)裝置，帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，造價(jià)低廉以及緩沖吸振等特點(diǎn)，在近代機(jī)械中被廣泛使用。設(shè)計(jì)V帶輪的原始數(shù)據(jù)為：傳遞的功率P=5.5kw，主動(dòng)輪n=1450r/min，從動(dòng)輪r/min。
1. 確定計(jì)算功率
由工作條件取=1.1
2.選擇帶型
根據(jù)和n,選定A型帶，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》2選擇。
3.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和
（1）初選主動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑為125㎜，
則 =125+2×2=129㎜
(2)驗(yàn)算帶的速度v
=9.78m/s＜=25~30ｍ/ｓ
知符合要求。
（3）計(jì)算從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑
由=113.6㎜，圓整為=112㎜，=116㎜，
其中 ｉ=1.1
（4）確定中心距ａ和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
初定中心距
計(jì)算得 166〈〈474 取=295㎜
帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
計(jì)算得≈962㎜，選取和相近的ｖ帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度=990㎜，由計(jì)算實(shí)際中心距 =309㎜
（5）驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角
根據(jù)對(duì)包角的要求，應(yīng)保證：
=175.5°〉120°
（6）確定帶的根數(shù)Z
= 根<10根
其中 為包角系數(shù)，
為長(zhǎng)度系數(shù)。
為單根ｖ帶的基本額定功率。
為計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí)，單根ｖ帶額定功率的增量。
（7）確定帶的預(yù)緊力
在考慮離心力的不利影響時(shí)，并考慮包角對(duì)所需預(yù)緊力的影響。
（8）計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力
為了設(shè)計(jì)安裝帶輪的軸和軸承，必須確定帶傳動(dòng)作用在軸上的力，如果不考慮帶的兩邊的拉力差，則壓軸力可以近似地按帶的兩邊的預(yù)緊力的合力來(lái)計(jì)算。即
(9)帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
帶輪的材料主要采用鑄鐵，選用HT150，因?yàn)閹л喕鶞?zhǔn)直徑≤2.5，
帶輪的輪槽尺寸圖
其中 B=11 ㎜ =2.75㎜ =11㎜ =15㎜ =9㎜ =205㎜ =215㎜
ｖ帶輪的結(jié)構(gòu)采用實(shí)心式
其中 =160㎜ =187㎜ =76㎜
=112㎜
5．3砂輪軸的校核
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。
軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型，尺寸，數(shù)量以及和軸聯(lián)結(jié)的方法；載荷的性質(zhì)，大小，方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)時(shí)，必須針對(duì)不同情況進(jìn)行具體的分析。但是。不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。
5．3．1．初步估算軸徑
選擇軸的材料為38CrMoAlA ，調(diào)質(zhì)，由文獻(xiàn)[1]表19.1-1查得材料的機(jī)械性能數(shù)據(jù)為： =1000 Mpa = 850Mpa
=495 Mpa =285 Mpa
由于材料是38CrMoAlA，由文獻(xiàn)[1]表19.3-1初步計(jì)算軸徑，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由表19.3-2選取A= 100 ，則得
dmin= A = = 15.6 mm
為了使所選的軸直徑與帶傳動(dòng)的孔徑相適應(yīng)，綜合帶傳動(dòng)，最小軸徑為42m結(jié)構(gòu)圖如下：
圖5-3-1砂輪軸
5．3．2軸上受力分析：
圖5-3-2 軸受力分析
1砂輪軸傳遞的轉(zhuǎn)矩:
T= ==36.11
式中T── 一軸傳遞扭矩
P ── 傳輸功率 P＝6.05kW
── 砂輪電機(jī)轉(zhuǎn)速 n1＝1600rpm
因?yàn)檩S在徑向力主要由前后動(dòng)壓軸承來(lái)承受，其軸向力則由推力軸承來(lái)承受.軸對(duì)帶承受的力為
4、 求支反力繪制彎矩圖
圖5-3-3 支反力圖
W──為砂輪及法蘭重取300N，
──為工件對(duì)砂輪切反力的切向
在ZOX平面內(nèi)，
下面是垂直的剪力圖、彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖
圖3—6—3
5．4軸的校核
要確定軸的工作能力，首先要滿足強(qiáng)度要求。因此必須進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。
5．4．1軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核
軸的扭轉(zhuǎn)角所有作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力傳遞。
--軸所受的扭矩，單位
--軸的材料剪切力彈性模量。單位，對(duì)于鋼材
--軸截面的極慣性矩，單位，對(duì)于圓軸
軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為：
式中為軸每米長(zhǎng)的允許扭轉(zhuǎn)角，與軸的使用場(chǎng)合有關(guān)。對(duì)于一般傳動(dòng)軸，可取，對(duì)于精密傳動(dòng)軸，可取，對(duì)于精密度要求不高的軸，可大于。
所以扭轉(zhuǎn)剛度符合。
5．4．2軸的強(qiáng)度校核
1、確定危險(xiǎn)截面
由以上可知，危險(xiǎn)面A處，此處彎矩最大。
下面進(jìn)行危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度校核
軸的疲勞系數(shù)校核：
—只考慮彎矩作用時(shí)的安全系數(shù)
--只考慮扭矩作用時(shí)的安全系數(shù)
其中：
--對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力下的材料彎曲疲勞極限，單位，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表5-1-1，=495
--對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力下的材料扭轉(zhuǎn)疲勞極限，單位，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表5-1-1，=285
--彎曲時(shí)的有效應(yīng)力集中系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表19.3-6，=1.45
--扭曲時(shí)的有效應(yīng)力集中系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表19.3-6，=1.31
--表面質(zhì)量系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表19.3-8，=1
--彎曲時(shí)尺寸影響系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表19.3-11，=0.7
--扭轉(zhuǎn)時(shí)尺寸影響系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表19.3-11，=0.7
--材料拉伸的平均應(yīng)力折算系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表19.3-13，=0.36
--材料扭轉(zhuǎn)的平均應(yīng)力折算系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表19.3-13,=0.29
--彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅，單位
--平均應(yīng)力
--扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的應(yīng)力幅，單位
--平均應(yīng)力
彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅：
扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的應(yīng)力幅：
2、強(qiáng)度校核計(jì)算
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，取
即 故滿足設(shè)計(jì)要求。
第六章 夾具的設(shè)計(jì)及其它部件選型
6．1套圈磨削用夾具
滾動(dòng)軸承主要有定心夾具和無(wú)心夾具兩種，定心夾具以逐步被無(wú)心夾具所代替，3MZ1310內(nèi)溝磨床的磨削主要采用電磁式無(wú)心夾具，無(wú)心夾具與定心夾具的根本區(qū)別在于工件轉(zhuǎn)動(dòng)軸線隨定位表面的實(shí)際尺寸與幾何形狀的差異而變動(dòng)，它的優(yōu)點(diǎn)是重復(fù)定位精度高，主軸徑向跳動(dòng)不影響加工精度，而主軸軸向跳動(dòng)好不是一比一的傳遞給加工誤差；無(wú)夾緊變形；調(diào)整方便；裝卸工件容易，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。其中電磁式無(wú)心夾具是效果較好、廣泛應(yīng)用于軸承套圈磨削的一種無(wú)心夾具，下面將詳細(xì)介紹。
6．1．1電磁無(wú)心夾具的結(jié)構(gòu)
電磁無(wú)心夾具依磁極分為單極式、雙極式和多極式，我們所采用的是一個(gè)單極式電磁無(wú)心夾具。它由工件驅(qū)動(dòng)和工件定位兩部分組成，工件驅(qū)動(dòng)部分由鐵芯、磁盤(pán)和磁極等組成。工件定位部分由夾具、支承，和半圓盤(pán)等組成。線圈安裝在夾具體上的線框內(nèi)，兩個(gè)可動(dòng)支撐座可在半圓上沿軸向調(diào)整位置，以獲得所需要的支撐角度；同時(shí)，它們有可以沿徑向調(diào)整，以適應(yīng)工件尺寸變化的要求。兩個(gè)支撐在支承座上可作徑向和軸向調(diào)整，并可作左右傾斜接觸調(diào)整，以滿足工件尺寸、偏心大小和偏心方向變化的要求，共使支承和工件保持良好的接觸。單極式電磁無(wú)心夾具具有剛度好、吸力足、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
圖 夾具圖
電磁無(wú)心夾具定位磨削方式原則上可分為三種方式，（a）以端面和外表定位磨削外表面，稱支外磨外；（b）以端面和外表面定位磨削內(nèi)表面，支外磨內(nèi)；（c）以端面和內(nèi)表面定位磨削外表面，支內(nèi)磨外。我們所采用的是磨方式是支外磨外。
6．1．2電磁無(wú)心夾具力學(xué)分析（夾持原理）
—工件主軸回轉(zhuǎn)中心
—工件回轉(zhuǎn)中心 — 偏心量
圖6-1-2夾具力學(xué)分析圖
工件被直流電磁線圈產(chǎn)生的磁力吸在磁極端面上，工件不能繞工件軸軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，而只能繞前后兩支承所決定的幾何中心轉(zhuǎn)動(dòng)，這就使磁極和工件端面之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，因而產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力，這摩擦力可合成為一個(gè)合力F和一個(gè)合力矩M，F(xiàn)垂直于偏心e，指向兩支撐之間，作用點(diǎn)為工件中心，這樣，F(xiàn)起徑向夾持作用，保證磨削過(guò)程中工件被穩(wěn)定地夾持在支承塊上，而M作為驅(qū)動(dòng)力矩，繞工件軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。但是，如果偏心量e和偏心方位角γ選擇不當(dāng)，工件就不能被夾緊而飛出磨削區(qū)，如上圖，支外磨外時(shí)，偏心方位角γ應(yīng)使磁極中心O，位于工件中心的左上方，這樣，就可以使夾持力F指向兩支承中間，從而保證不發(fā)生夾持失穩(wěn)現(xiàn)象。偏心方位角γ與前支承角α和后支承角β有關(guān)，下表是使用的參數(shù)范圍。
磨削方式
支外磨外
粗磨
在磨削時(shí)，工件受軸向力、徑向力、切向力，其中切向力最大，所以主要考慮切向力。
理論受粗磨時(shí)夾持力：
==
實(shí)際的夾持力F：
F=K=
生產(chǎn)中，使用支外磨外方式中自身方位方法磨削套圈，還要考慮磨削余量Z對(duì)偏心量e和偏心方位角γ的影響，以免夾持失穩(wěn)。
6．1．3無(wú)心夾具的定位誤差
三種電磁無(wú)心夾具定位磨削方式中，本機(jī)床所采用的支外磨外主要包括自身定位和非自身定位兩種方式。對(duì)于自身定位而言，主要考慮合成誤差，分析方法和外圓無(wú)心磨削以及內(nèi)滾道（自身定位）磨削一樣，主要分析成圓系數(shù)。對(duì)于非自身定位而言，主要考慮定位誤差。浮動(dòng)支承和固定支承的定位誤差是不一樣的。實(shí)踐表明浮動(dòng)支承的定位誤差比固定支承的定位誤差小，本夾具采用的即為浮動(dòng)支承。
減小定位誤差除了合理選擇參數(shù)α和β外另一個(gè)有效途徑是合理選擇支承塊，具體措施如下：
1支撐采用預(yù)磨組合件，即把支承、支承架和支承座裝配成組合件，安裝到預(yù)磨專用夾具上，在內(nèi)圓磨床按工件支承面尺寸，用綠色碳化硅砂輪或金剛石砂輪進(jìn)行預(yù)磨，預(yù)磨尺寸精度為馳騁面尺寸0.01mm，使用再將支承組件整體安裝到機(jī)床上，由于機(jī)床上安裝支承組件定位弧形槽中心與專用夾具上的定位弧形槽徑向中心嚴(yán)格一致，因此只要事先將機(jī)床上的定位槽中心與主軸中心調(diào)整到選定的偏心量上，則支承組件安裝到機(jī)床后就可加工。此法支承面平滑、精確，定位精度高。
2支承與工件采用圓弧包容接觸。在支承外徑和內(nèi)徑時(shí)，為圓弧接觸；支承球面內(nèi)滾道時(shí)，為圓弧線接觸。預(yù)磨后的光滑支承與工件圓弧包容接觸，與點(diǎn)接觸的支承比較，單位支承面上的壓力減小，工件支承面的磨損得到改善，同時(shí)，削弱了無(wú)心磨削中圓形誤差的形成條件，可以消除和減輕支承面圓形誤差及波紋向加工表面?zhèn)鬟f，從而獲得良好的工藝條件。
6．2電磁無(wú)心夾具的調(diào)整
電磁無(wú)心夾具偏心方向在第四象限內(nèi),與X軸正方向夾角45度左右,偏心量大小也在0.15~0.3mm之間,兩支承夾角在95度~110度之間,偏心量過(guò)小時(shí)會(huì)出現(xiàn)懸空和跳動(dòng)現(xiàn)象,偏心量過(guò)大時(shí)可能造成工件外圓和支承劃傷。
1）調(diào)整工件和支承座夾角，使工件水平中心線與上支承的夾角為0度~5度之間，兩支承的夾角在95度~110度之間，將支承座緊固。
2）將工件吸在磁極端面上，旋轉(zhuǎn)工件軸，使工件和磁極基本同心，然后停止轉(zhuǎn)動(dòng)，預(yù)調(diào)偏心量，使其移動(dòng)量大約在0.15~0.3mm之間，將兩支承與工件接觸后稍稍緊固，用涂色法調(diào)整，使兩工件與支承有良好的接觸。
3）檢查工件旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，使工件離開(kāi)兩支承2~3 mm，然后開(kāi)動(dòng)工件軸，若工件很快靠近兩支承，則證明偏心已經(jīng)調(diào)好，否則還要繼續(xù)反復(fù)調(diào)整，直到使工件達(dá)到穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)為止。
4）磁力調(diào)整：調(diào)整上磁電壓即可獲得合適磁力，一般用手徑向拉工件，以稍用些力就能拉到工件為合適，此時(shí)拉力約等于20~40N。
結(jié) 論
經(jīng)過(guò)這四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我收獲甚多，在對(duì)3MZ1310軸承內(nèi)溝磨床的改進(jìn)設(shè)計(jì)中，將補(bǔ)償機(jī)構(gòu)合理的運(yùn)用，最終在砂輪磨削工件的過(guò)程中節(jié)省了時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，在本次設(shè)計(jì)中對(duì)于3MZ1310軸承內(nèi)溝磨床的加工工藝和原磨床的結(jié)構(gòu)功能都進(jìn)行了分析，在工廠中對(duì)于其也進(jìn)行了認(rèn)真的學(xué)習(xí)總結(jié)，在設(shè)計(jì)計(jì)算中磨頭的設(shè)計(jì)計(jì)算和夾具設(shè)計(jì)也都認(rèn)真完成，并且在規(guī)定的時(shí)間完成要求的圖量，并且作出相關(guān)的外文翻譯。
本文只針對(duì)以上幾個(gè)問(wèn)題給予了相應(yīng)的講解，在對(duì)3MZ1310軸承內(nèi)溝磨床的改進(jìn)設(shè)計(jì)中還存在著許多問(wèn)題待以解決，受文章篇幅所限，其它問(wèn)題在這里就不一一闡述了。本人學(xué)識(shí)尚淺，文章中難免會(huì)存在缺點(diǎn)和不足，望老師給予批評(píng)和指正。
致謝
本論文是我在指導(dǎo)老師都維剛教授的悉心指導(dǎo)下認(rèn)真完成的，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段日子里，無(wú)論是在軸承廠實(shí)習(xí)，查閱相關(guān)資料還是在圖紙的繪制，說(shuō)明書(shū)的編排，中期檢查，最后定稿都老師都在時(shí)刻鼓勵(lì)著我，讓我在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段日子里，從困難中見(jiàn)到光明，這期間凝聚了老師無(wú)數(shù)的心血，也讓我看到了老師對(duì)待工作時(shí)的一絲不茍的精神，老師的這種治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和一絲不茍的精神也為我在大學(xué)畢業(yè)后的工作和生活中都樹(shù)立了良好的榜樣，我會(huì)時(shí)刻記住老師的教誨。
在此謹(jǐn)向尊敬的導(dǎo)師致以由衷的感謝和崇高的敬意！
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