第三章磨床介绍

2020/2/61第三章磨床目的和要求：1、熟悉磨床功用、加工特点和类型；2、掌握M1432B型万能外圆磨床的用途、运动；3、了解M1432B型万能外圆磨床的机械传动系统和主要部件的结构；4、了解无心磨削的特点和磨削方法；5、熟悉内圆磨削和平面磨削的方法及适用场合。2020/2/62主要教学内容：第一节磨床的功用和类型第二节M1432A型万能外圆磨床一、机床的布局和用途二、机床的运动三、机床的机械传动系统四、机床的主要结构第三节其它磨床简介一、平面磨床二、普通外圆磨床三、无心外圆磨床四、内圆磨床2020/2/63第三章磨床第一节磨床的功用和类型磨床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加工的机床。磨削特点、用途：磨削加工易得到高的加工精度和好的表面质量，所以磨床主要应用于零件精加工，尤其是淬硬钢件和高硬度特殊材料的精加工。磨床用于磨削各种表面，如内、外圆柱面和圆锥面、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，应用范围非常广泛。精加工精度IT7～IT5级，Ra0.8～0.04um，也可粗加工，高速磨、强力磨；可磨普通材料，又可磨高硬度难加工材料；适应各种工件形状、表面及生产批量。2020/2/64第三章磨床磨床种类：（1）外圆磨床普通、万能、无心外圆磨床等。（2）内圆磨床普通、无心、行星式内圆磨床等。（3）平面磨床卧轴(立轴)矩台(圆台)平面磨床等。（4）工具磨床工具曲线磨床、钻头沟槽磨床等。（5）刀具刃磨床万能工具磨床、拉刀、滚刀磨床等。（6）专门化磨床曲轴、花键轴、齿轮、螺纹磨床等。（7）其它磨床研磨机、珩磨机、抛光机等。2020/2/65第二节M1432A型万能外圆磨床一、机床的布局和用途（一）机床的总布局（图3-1）组成部分：床身1、头架2、砂轮架4、尾座5、滑鞍及横向进给机构6、工作台8。（二）机床的用途（图3-2）用途（普通精度级万能外圆磨床）：主要用于磨削IT6—IT7级精度的圆柱形或圆锥形的外圆和内孔，表面粗糙度在Ra1.25～0.08m之间。特点：通用性较好，但生产率较低，适用于单件小批生产。2020/2/662020/2/672020/2/68二、机床的运动（一）表面成型运动1、纵向磨削法（图3-2a,b,d）（1）主运动：砂轮旋转运动(m/s)（2）工件旋转运动（周向进给运动）（3）工件纵向往复运动(轴向进给运动)2、切入磨削法（图3-2c）（二）砂轮横向进给运动砂轮横向进给运动f横（往复纵磨时是周期的间歇运动；切入磨削时是连续进给运动）。此外，机床还有两个辅助运动：砂轮架的横向快速进退运动；尾架套筒的伸缩移动。2020/2/69三、机床的机械传动系统2.砂轮的传动①外圆砂轮的传动砂轮电机(1440r/min)—Φ127/Φ113—砂轮旋转（一般取v砂≈35m/s）②内圆磨具的传动磨具电机(2840r/min)—Φ170/Φ50或Φ170/Φ32—磨具旋转(2种转速)3.工作台的手动驱动手轮A—Ⅴ—15/72—Ⅵ—18/72—Ⅶ—Z18/齿条—工作台纵向移动手轮A转1转，工作台纵向移动量为：1×15/72×18/72×18×2π≈6mm工作台手动驱动与液压驱动之间有互锁装置。4.砂轮架的横向进给运动手轮B—Ⅷ—50/50（粗进给）或20/80（细进给）—Ⅸ—44/88—横向进给丝杠(t=4mm)—砂轮架的横向移动粗进给时,手轮B转1转,砂轮横移量为：1×50/50×44/88×4=2mm手轮圆周刻度为200格，转1格进给0.01mm；细进给时转1格进0.0025mm2020/2/610四、机床的主要结构（一）砂轮架（图3-4）功用：（１）执行机床主运动——砂轮旋转ｎt（２）完成砂轮横向进给运动ƒr（３）完成砂轮水平面内回转、调整主要部件：工作时特点：转速高、切入力小。工作时要求：具有很高的回转精度、刚度、抗振性、耐磨性。支承：（双）前后径向支承为短三瓦调位动压滑动轴承——用于承受径向力。轴向支承——使主轴平稳准确地运转，保证磨削加工精度和得到细的表面粗糙度。2020/2/611动压滑动轴承的工作原理，图３－4。轴瓦均布在主轴轴颈周围，背面支承在球头支承螺钉11#上，工作时形成三个独立的油契，于是在轴颈周围产生三个独立的压力油膜，使主轴悬浮在三个轴瓦中间。该轴承工作特点：•回转精度高、高速时刚度大。•承载力大、抗振性好、无噪声、摩擦功耗小。•主轴能自动调位。•低速时无承载能力。主轴轴向定位•左：2＃（主轴）-——螺母、垫圈——5#螺钉——4#弹簧——推力球轴承——挡板——止推滑动轴承盖3＃——箱体（由于传递元件中有弹性元件5＃，故向左无承载能力，5＃使得主轴始终靠向一面——自动清除间隙右：2＃——主轴轴肩——止推滑动轴承盖3＃——箱体间隙调整：•径向：球头螺钉6＃•轴向：工作时自动调整（靠5＃）主轴箱密封：工作时两主轴轴承全浸在油中，用轴承端盖和橡胶密封圈密封。2020/2/612•（二）内圆磨具及其刀架（图3－５）•特点：因砂轮直径较小，内圆磨具主轴应具有很高的转速。•要求：高速下运动平稳，并且有足够的刚度、寿命。•支承：4个Ｄ级、角接触球轴承。•机构：自动补偿机构。•当轴承磨损产生间隙或主轴受热膨胀时，由弹簧３＃自动补偿，从而保证主轴轴承刚度和稳定的预紧力。•弹簧３＃自动补偿过程：套筒2用销子固定在壳体上，弹簧力通过4#将后轴承的外圈向右推紧，又通过滚子、内圈、主轴后螺母及主轴传到前端的轴肩，使前轴承内圈也向右拉紧。•前端莫氏锥孔：安装不同的内磨接长轴。2020/2/613（三）头架（图3-7）功用：支承工件，并使之完成周向进给运动ƒa。头架有三种工作方式：（1）工件支承在前后顶尖上，８＃上拨杆G（安装在3＃上）拨动夹紧在工件上的鸡心夹头，带动工件运动，这时主轴和顶尖不转。这种装夹方式有助于提高工件的旋转精度（避免顶尖旋转误差的影响）及主轴部件刚度。（2）工件夹持在卡盘中，８＃上螺钉D带动法兰6＃转动（与主轴一起转动）（3）自磨主轴顶尖，拨盘通过杆1０＃带动头架主轴旋转。2020/2/614（四）尾架（图3-8）安装在工作头架右面。功用：同头架配合使用，用顶尖支承工件。具有的运动：（１）尾架整体沿工作台长度方向移动（２）尾架套筒1#的进退（３）尾架横向微量移动特殊机构（自动补偿机构）：（补偿磨削过程中工件的热胀）作用：避免引起工件弯曲和顶尖过分磨损。•工件热胀伸长顶尖右移1#右移弹簧2#压缩调整2020/2/615（五）砂轮架的横向进给机构（图3-9）功用：用于实现砂轮架的间隙或连续的横向进给ƒa，调整和快移。对该机构的要求：很高的定位精度、很高的进给精度，微量进给时，避免产生爬行。（ａ）工件直径尺寸的控制定位：被加工工件直径至尺寸时，刻度盘上的固定销碰固定在床身上的定位块。补偿：补偿磨削过程中砂轮直径减小，对工件直径的影响靠定位调整。2020/2/616（ｂ）快退、快进（由液压缸１＃完成）1#左腔通入压力油，使活塞向右移动——推动丝杠7#——6#半螺母——使滑鞍8#及砂轮架快速趋近工件。当丝杠7#碰螺钉10#，使砂轮架停止进给。这个位置是磨削工件时周期径向切入运动的起始基准。10#调整它的位置。（ｃ）消除丝杠——螺母的间隙（图3-4）影响进给精度、重复定位精度功用：使丝杠、螺母始终一面接触，提高移动精度、重复定位精度。16#通入压力油——15#——14#右移，顶紧在13#上——12#——7#6#紧靠。注：只能用于象砂轮架单向受力的场合。（d）导轨采用V形和平面形组合的滚动导轨——为了提高横向进给精度。图3-10。滚动导轨摩擦系数小，可以减少爬行，与滑动导轨相比能提高微量进给精度。但因滚柱与导轨是线接触，抗振性较差。###2020/2/617第三节其它磨床简介一、平面磨床用途：主要用于磨削各种平面。平面磨床磨削方式：用砂轮的轮缘（圆周）磨削，砂轮主轴为水平（卧轴），图a、d，磨削精度较高，可得到较光洁的加工表面，但生产率较低。用砂轮的端面磨削，砂轮主轴竖直（立轴），图b、c）。工作台型式：矩形、圆形两种。前者适宜加工长工件（图a、b），但工作台作往复运动，较易发生振动；后者适宜加工短工件或圆工件的端面（图c），如磨轴承套圈的端面，工作台连续旋转，无往复冲击。平面磨床分为四类：卧轴矩台式、立轴矩台式、立轴圆台式和卧轴圆台式。2020/2/618主运动：砂轮的旋转n砂；进给运动：矩台的直线往复运动或圆台的回转f纵。用轮缘磨削时（图a和d），砂轮宽度小于工件宽度，故卧轴磨床还有轴向进给运动f横。矩台的f横是间歇运动，在f纵的两端进行；圆台的f横是连续运动。f切是周期切入运动。2020/2/619（1）卧轴矩台平面磨床周磨法：砂轮与工件接触面小，散热、排屑条件好，加工质量好。但刚性小，磨削用量较小，生产率低，适于精磨。2020/2/620（2）立轴圆台平面磨床端磨法：砂轮轴伸出短，刚性好，磨削用量较大，生产率高。但砂轮与工件接触面大，散热、排屑条件差，加工质量低。适于粗磨或半精磨。2020/2/621•砂轮端面磨削的平面磨床与用周边磨削的平面磨床相比较(见图):端面磨削的砂轮直径比较大，能一次磨出工件的全宽，磨削面积较大，生产率较高，但端面磨削时砂轮和工件表面是成弧形线或面接触，接触面积大，冷却困难，且磨屑不易排除，所以加工精度较低，表面粗糙度值较大。砂轮周边磨削，砂轮和工件接触面较小，发热量少，冷却和排屑条件较好，可获得较高的加工精度和较小的的表面粗糙度值。2020/2/622•圆台平面磨床与矩台平面磨床相比:圆台式是连续进给，圆台式的生产率稍高些。圆台式只适于磨削小零件和大直径的环形零件端面。不能磨削窄长零件。矩台式可方便地磨削各种零件，包括直径小于矩台宽度的环形零件，而矩台式有换向时间损失。2020/2/623二、普通外圆磨床头架、砂轮架不能转位，无内圆磨头，工艺范围窄，但刚度高，旋转精度好，适于中、大批量磨削外圆柱面、小锥度外圆锥面及阶梯轴轴肩。三、无心外园磨床无心外圆磨削是外圆磨削的一种特殊形式。磨削时，工件不用顶尖来定心和支承，而是直接将工作放在砂轮、导轮之间，用托板支承着，工件被磨削的外圆面作定位面。特点：在无心磨床上加工工件时，工件不须打中心孔，且装夹工件省时省力，可连续磨削，所以生产效率较高，适于大批量磨削无中心孔的轴、套、销等零件。2020/2/624磨削原理：导轮是用树脂或橡胶为粘结剂制成的刚玉砂轮，它与工件之间的摩擦系数较大，工件由导轮的摩擦力带动旋转。导轮的线速度一般在10～50米/分左右，工件的线速度基本上等于导轮线速度。砂轮就是一般的外圆磨削砂轮，它的线速度很高。所以，磨削砂轮与工件之间有很大的切削速度。避免磨削出棱圆形工件的措施：工件的中心应高于磨削砂轮与导轮连心线。工件中心高出的距离约为工件直径的15～25％。但是，高出的距离过大，导轮对工件的向上方向垂直分力也随着增大，磨削时易引起工件跳动，影响加工表面的粗糙度，所以，高出的距离不得过大。2020/2/625四、内圆磨床用途：磨削圆柱形或圆锥形的通孔、盲孔、阶梯孔。分类：普通内圆磨床（生产中应用最广的一种）、无心内圆磨床和行星运动内圆磨床。(一)普通内圆磨床（图3-17）用途：适用于形状规则，便于旋转的工件。磨削方法：纵磨法或切入磨法，图３-16a,ｂ。图c,d为采用专用的端磨装置，可在工件一次装夹中磨削内孔和端面。易于保证孔和端面的垂直度，而且生产率高。工作原理：头架主轴作圆周进给运动。砂轮架4上装有磨削内孔的砂轮主轴，由电机经带传动。砂轮架沿滑鞍5的导轨作周期性的横向进给运动。头架可绕竖直轴调整一定的角度，以磨削锥孔。2020/2/626(二)无心内圆磨床（图3-18）用途：适用于加工外圆表面已经精加工过的薄壁零件。通常是那些不宜用卡盘夹紧的薄壁，而其内外同心度要求又较高的工件。如轴承环类型的零件。工作原理：工件4支承在滚轮1和导轮3上，压紧轮2使工件紧靠导轮，并由导轮带动旋转，实现周向进给运动（f1）。磨削砂轮除完成旋转主运动（v）外，还作纵向进给运动（f2