珩磨机的总体设计有cad图+文献翻译.docx

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珩磨机的总体设计有cad图+文献翻译

本科毕业设计（论文）

题目

院（系部）

专业名称

年级班级

学生姓名

指导教师

年月日

摘要

机械系统是机械零、部件同作用的整体，是零、部件服务的目标。

本次设计从分析机械系统设计的任务和目标开始，介绍机械系统的组成，各组成部分之间的配置，选择和结构匹配性设计，以及进行机械系统整体设计时应该考虑哪些问题，目的是培养学生多样性设计，结构设计创新和整体设计的能力。

本次设计主要是珩磨机的总体设计，其主要包括主轴箱，珩磨头，主轴等设计。

珩磨是一种低速磨削，是机械制造业中缸孔光整加工的常用工艺手段。

在论文中首先对珩磨机做了简单介绍，接着对珩磨机的部件组成进行了尺寸计算和校核。

该设计代表了珩磨机设计的一般过程。

珩磨机床作为复杂的生产工具，最根本的是加工工艺与主机结构布局设计，而各种新工艺，新材料，新元件，新刀具，新控制系统等也将运用在珩磨机床上，未来的珩磨机床的加工精度会更高，加工效率更快，加工范围更广泛。

关键词：

珩磨机、主轴、珩磨

Abstract

Amechanicalsystemisasynergisticcollectionofmachineelements,anddesigningamechanicalsystemisthefinalgoalinstudyingmachinedesign.Thispaperstartswiththeanalysesoftasksandobjectivesindesigningamenchanicalsystem,followedbyitscomposition,selectionandcompatibilityofmenchanicalunits,andthemainconsiderationsindesigningasystem.Thepurposeofthispaperistohelptheundergraduatestolearnskillsofdiversifieddesign,creativedesignandsystematicdesign.

Thisdesignishoningmachineaircraftdesign,includingitsheadstock、honinghead,principalaxisofthedesign.Honingisaslowgrinding,mechanicalmanufacturingprocessescommonlyusedtanksKongguangtheprocessingmeans

Inthefirstpapermachinetohoningmachinedonebriefly,thenhoningmachineaircraftcomponentstothecompositionandsizecalculationaccuracy.Thedesignrepresentsthegeneraldesignprocesshoningmachineplane

Honingmachinetoolsascomplexproductiontools,themostfundamentalthingismachiningandstructurallayoutofthemainframe,andnewtechniques,newmaterials,newcomponents,newcutlery,thenewcontrolsystemwillalsobeusedinHoningmachinetools,thefutureHoningprocessingprecisionmachinetoolswillbehigher,fasterprocessingefficiency,awiderrangeofprocessing.

KeyWords:

honingmachineheadstockhoning

目录

摘要2

前言5

1磨削技术6

1.1磨削加工的发展历史6

1.2磨料磨具的简明知识10

1.3现阶段国内磨削加工科学技术新进展11

1.4磨削原理17

1.5磨削技术的发展及关键技术22

1.6磨削技术的优点30

1.7超高速磨削的发展及关键技术30

2珩磨技术40

 3珩磨工艺及其应用43

3.1珩磨加工原理43

3.2珩磨的切削过程44

3.3珩磨加工特点45

4.设计结构选择和设计计算48

4.1导向柱设计48

4.2底座的设计48

4.3驱动气缸设计：

49

4.4主轴电动机的功率确定50

4.5主轴设计50

4.6主轴的刚度校核51

小结56

致谢57

参考文献58

前言

四年的大学生活马上就要结束了，我们也进入了大学生活的最后一个阶段——毕业设计。

毕业设计是对我们四年来学习知识的大总结，也是向我们今后即将从事的工作的正常过渡。

设计的正确程度也标志着我们是否具有一个工程师的基本素质。

四年来，在我系老师及领导的精心关怀和指导下，我学习了机械设计制造与设备专业的有关知识，同时也了解了一些相关学科的基本情况，为毕业设计打下了坚实的基础。

我们这次设计的题目是珩磨机设计，此题目是现场题目，实际要求很强，有一定的实用价值。

图书馆中对这一方面的资料也十分有限，只有阅读大量的有关知识，触类旁通，精密构思与计算，结合老师给的要求，又参观了焦作市重型机械厂工作情况。

综合以上各种材料，得出了现在比较满意的结果。

在老师的辛勤指导下和同组同学的帮助下，我的这次设计取得了基本成功，达到了厂家的基本要求。

本次设计可以说是对所学知识的综合运用，也是第一次单独面对这样庞大的设计工作。

鉴于本人水平有限，经验不足，设计中难免有不足之处，请各位老师同学批评指正。

1磨削技术

1.1磨削加工的发展历史

1.第一阶段

我国是采用磨削加工方法的最古老的国家之一，如在古代科学巨著《天工开物》中就有“切、磋、琢、磨”的成语，而其中“磨”就是指的磨削加工。

其实人类最早使用磨削要追溯到原始社会，在母系社会，人们就已经开始使用最简单的石器，而这些最简单的石器是用简单的石头之间互相摩擦得来的。

人们用这些最简单的工具捕猎，耕种。

那时人们的衣着虽然简单，但仍然要有刃器的辅助，这也离不开磨削。

北魏时一个叫崔亮的创造了水磨，用来加工粮食，晋代刘景宣创造了可同时运行八盘天然岩石磨盘的石磨；唐朝时又出现了陶磨及磨碾，这些磨具均在山西长治县“王琛”墓中出土。

经过专家考察在宋朝也早存在九转速的磨；十三世纪时即在元朝时候，中国人已开始用天然树胶将贝壳粉粘在羊皮纸上制成摩擦工具，这是世界上已知的最早的涂附磨具，几乎与此同时，在地中海沿岸的意大利人也开始使用简单的涂附磨具。

说起指南针，谁都知道，可谁又能想到，那也是磨削得来的产品呢！

以上所叙不仅说明了我国是最早制造陶瓷材料、机械传动的古国，而且也是最早采用对金属及非金属材料进行磨削加工的国家之一，从最原始一直持续到十九世纪的初期，可视为磨削加工历史发展的第一阶段。

这一阶段的特点是利用的磨料磨具及机械都较简单。

2.磨削加工发展的第二阶段（1840---1900年前后）

这一阶段出现了新的特点，即随着工业的发展、被加工材料的硬度越来越高，原来简单的磨料磨具满足不了发展的需要，于是人们就开始寻求硬度更高的物质来做磨料，先后找到了天然刚玉、黄宝石、天然金刚石等材料人们把这些天然材料破碎后和陶土混合后，烧成具有一定形状的磨具，以此来进行加工。

可以说，开始使用硬度较高的天然磨料是这一时期的普遍特点。

但是所有天然磨料的产量都不集中，而数量又有限质量不统一，很难保持稳定这一切局限性和飞速猛进的工业越来越不适应。

3.磨削加工历史发展的第三阶段（十九世纪的后期到二十世纪初）

这一时期的主要特点是出现并使用人造磨料。

1893年美国卡不伦登公司的E.G艾奇逊利用电阻炉发明了SiC人造磨料这是人类历史上最早出现的人造磨料，以后又有人用电弧炉发明了人造刚玉磨料，这些人工合成磨料的出现，意义是重大的，结束了人类只能利用天然磨料而不能利用人造磨料的历史，从此，工业方面开始到得了大批比较低廉而质量又比较稳定的、产量又稳步增加的人造磨料的磨削工具，从而推动了被磨材料加工迅速增长，当然另一方面从磨削加工的发展也促进了磨料磨具的迅速发展。

本阶段又可分为以下几个时期：

1）1900年-1920年左右：

这一时期，出现了除无心磨床以外的所有磨床，这促使汽车、军工、电极工业有了很大的发展。

2）1920年-1949年前后：

在20年代以后，磨床机械开始由机械传动发展到液压传动，还在磨削过程中部分的实现了自动化，，在这一时期，无心磨床设计成功，开始投入使用，这一时期一个非常重要的现象就是对于磨削过程的研究，由开始的经验方法转入理论分析。

即开始对磨削理论的研究。

3）1950年至1980年前后：

在国际上，英、法、美、德、意以及前苏联对人造磨料进行了普遍的研究，并进行了工业性生产，因而磨料及磨具较前一时期有了很大的提高，工业发达国家磨床所占的比重已达机床总量的10%，而且还在不断的上升。

在国内，一批具有影响力的重要项目的建成投产，如第二砂轮厂、第三砂轮厂、第四砂轮厂、第五砂轮厂、第六砂轮厂、第七砂轮厂的建成投产。

说明了我国的磨料磨具行业也在不断的发展壮大。

4）改革开放前后：

我国的磨料磨具为了和世界同步，在以下几个方面进行了研究或改进:

①提高磨床的精度，②提高磨削的自动化程度，③高速研磨，④高精度和高光洁度，⑤强力磨削，⑥宽砂轮和多砂轮的磨削，⑦提高磨床的加工生产率，⑧试制发展了特殊磨削或成型磨削，⑨超硬磨料磨具。

超硬材料如人造金刚石和立方氮化硼目前被称为世界上最硬的物质，莫氏硬度为10。

金刚石的用量，每加工百万吨钢铁所用的金刚石的量来表示这个国家的工业发展水平，美日及主要西方国家的用量均超过了18-20万克拉每百万吨钢，美国是世界上金刚石用量最大的国家。

而我国则是2.4万克拉每百万吨钢，这差距是显而易见的。

六十年代天然金刚石约2500万克拉，数量不是很大，这是因为金刚石的生产成本太大，一般的金刚石矿中，须处理6-8吨矿石才能得到一克拉的金刚石，有的甚至250吨的矿石才能得到一克拉的金刚石，可见金刚石为什么如此的昂贵。

天然金刚石的低产量及高成本促使人们走上了发展人造金刚石之路。

我国是在六十年代中期开始试制与发展人造金刚石。

六十年代世界人造金刚石的产量为1000万克拉，今天，中国人造金刚石的产量就已达5000万克拉（约合1万吨），而全世界人造金刚石的产量就无法估计了，这些人造金刚石主要用于工业。

人造金刚石及其制品的发展大大地促进了特殊用途的磨削加工的要求，人造金刚石不受资源限制，制造成本从发明的那天起就不断下降，品种在逐渐增多，质量在不断的提高，这样就极大的开辟了人造金刚石磨料的使用前景。

不仅在固结磨具上，而且普遍地使用在涂附磨具上，如牙科用金刚石砂带，精密仪器上用金刚石砂带等等。

立方氮化硼是超硬磨料另一种类型，其性能与人造金刚石磨料相似，还具有比人造金刚石一些独特的优点，如耐热方面优于人造金刚石。

立方氮化硼比人造金刚石发展稍后，系70年代前后试制研究的，也可以说后起之秀。

立方氮化硼到九十年代初期全世界工业生产大国有了较大的发展，如前苏联立方氮化硼的产量已发展到5000多万克拉。

我国立方氮化硼也是在八十年代末期或九十年代初期试制和发展的新型产品，但速度较慢，其原因在于工艺与技术还远远落后于其它工业发达的国家，因而它的推广和使用还受到一定的限制。

人造金刚石和立方氮化硼的磨具。

在发展人造金刚石磨具和立方氮化硼超硬磨料的同时，这两种超硬磨料的磨具也得到相应的发展，人造金刚石磨具发展更快。

到目前，人造金刚石磨具发展成为一个较为完整、成熟和自成体系的加工技术领域。

人造金刚石磨具制品如电镀金刚石内圆切割锯片、什锦锉、磨头，人造金刚石圆锯片、框架锯片，人造金刚石修整笔，石材用金刚石磨具，金刚石筒形砂轮，加工铁氧使用金刚石磨具，金刚石修整滚轮和金刚石或立方氮化硼与硬质合金复合片磨具等等品种系列，而且继续完善补充与提高。

4.磨削加工发展的第四阶段（九十年代后期）

进入九十年代，磨料磨具行业的生产与销售、科研都起着很大很大的变化，主要表现为品种日趋多样化，专业化，竞争也前所未有的日趋激烈，科研与销售成为每个厂家的重中之重，而我们做为砂带的专业生产厂家，也是如此。

，但与国际上涂附磨具尤其是砂带产品，无论是品种或者是质量上差距是很大的。

因此，当务之急加大科技力量投入迅速提高我国涂附磨具尤其是砂带高档产品的品种及质量水平，以面临高品质、多品种需求的浪潮。

如果目前全国高档次的涂附磨具产量在400万平方米左右，予计到2000年初期将达到700万至1000万平方米用量的需求。

这就希望我们共同努力去开拓这个有广阔前途的市场。

1.2磨料磨具的简明知识

磨料磨具素有工业牙齿的美称。

在磨削时常用磨料或磨具作为磨削工具对需加工的零件进行机械加工，而达到一定的技术要求。

1、磨料

磨削材料简称磨料，即一种具有一定硬度及一定磨削能力可作磨削用途的磨削材料。

磨料分天然和人造两大类。

（A）天然磨料

天然磨料是自然矿物开采经过加工而制成的磨料。

用于磨削加工先后已有如下种类：

1）燧石：

化学成分主要是SiO2，莫氏硬度7。

燧石易断裂，韧性差，莫氏硬度不高，主要用来制造张页式砂纸，主要用来加工皮革、毛毡等的抛光加工。

2）石英砂：

类似燧石，比燧石的纯度又高了一层，主要化学成分为SiO2，莫氏硬度7，理化性能如燧石。

石英砂来源于石英矿或从河砂中筛选加工，其用途类似燧石，迄今国内有些小砂布砂纸厂还在用石英砂作为生产的原料进行生产，其目的在于生产的砂布或砂纸以低于用人造磨料所生产的砂布或砂纸的价格，销售于广大农村、乡镇企业加工使用，质量下乘，但也有一定的市场。

3）紫红铁粉即氧化铁：

多用于天然的、也可以经过人工制造的。

由于质地比较柔和，主要用于工件的清理和抛光的目的加工，如部分光学玻璃的研磨或抛光也用紫红铁粉进行加工。

4）柘榴石：

系一种天然矿物材料，如采用这种柘榴石在高温条件下进行热处理，可使这种材料的硬度和韧性增强。

柘榴石容易沿其材料的结晶体的断裂面而断裂，这样可使柘榴石具有较好的切削刃提高磨削效率。

用柘榴石制成的涂附磨具可用于材料如木材或金属材料进行磨削加工，在国内或国外已不多用于生产涂附磨具，更极少用于制造固结磨具，已趋于淘汰的局面。

5）金刚砂（Emery）：

系自然界中刚玉（Al2O3）氧化铁的混合物。

这种矿物原料在世界上许多地方的蕴藏量都很丰富，矿石的质地与晶位各异，这种矿物材料的切削性能较差，一般只作为抛光使用。

现在用这种天然矿物制造磨具已经不多，属于淘汰的趋势。

6）氧化锶（Sr2O3）：

抛光性能甚好，适用于作抛光材料，并制成氧化锶粉加磨削剂直接做为抛光材料，在国内一些光学玻璃厂还在使用如上海光学仪器厂等。

7）金刚石：

天然金刚石又称金刚钻，系自然界最硬的物质，莫氏硬度为10，天然金刚石产于南非、刚果，中国也有，价格十分昂贵，常用于作手饰及装饰品，自人类发明人造金刚石之后，在制造磨具上就多用人造金刚石作磨具，在极个别的应用范围内才采用天然金刚石。

总之，天然矿石的磨料已趋于淘汰之势。

1.3现阶段国内磨削加工科学技术新进展

1.继续提高磨削效率

进一步发展高速磨削，不仅在普通外圆、内圆、轴承磨床上提高速度，而且也在诸如轧辊磨床（险峰机床厂）上也由35m/s提高到45m/s以上。

在采用动压轴承主轴条件下实现了高效高速低粗糙度磨削（广西大学、湖南大学）。

在一汽早已将高速磨削定为许多工艺的必行工序。

发展缓进给强力磨削工艺及机床，例如北京机床研究所与北京第四机床厂在国内最早发展此种机床，近年又在杭州机床厂等单位发展了HZ－029型液压缓进给成型磨床，MLK7140型数控缓进深切成形强力磨床。

电机功率后者已达32kW。

在生产中的应用除了加工汽轮机及燃气轮机叶片根部外，在游标卡尺零件，三爪卡盘零件，50mm以上深沟槽磨削，均有很大进步，天津机床厂还发展了MKL7132型数控缓进给强力磨削机床。

迅速发展高效砂带磨削工艺，例如对汽油机叶片工作面加工，镍材及钛材的磨削，190发动机气缸盖磨削，合金钢线材、带材磨削，大型宽钢板表面磨削专用尤门式磨床的开发等（东北工学院、湖南大学、华中理工大学等）。

由于郑州第二砂轮厂成功地引进了宽砂带静电植砂全套设备，并且年产量达数百万平方米，因而为今后在国内更广泛应用砂带磨削创造了很好的条件。

沈阳地区的矿山机器厂，重型机器厂对砂带磨削均有不同的开拓应用。

重庆大学青年工学硕士黄云同志和重大机械厂在科研和生产相结合方面，成功地闯出了一条新路，研制成功并取得了多种型号有自己专利的砂简易磨床，现已达到年产数百台规模。

发展重负荷磨削、磨削速度已达80m/s及压力250~500kgf（2500N~5000N）以上使金属去除率大大提高。

冶金行业近年自国外引进不少高效钢坯磨床外，由冶金部组织东北工学院，苏州冶金机械厂等单位开发了YLM－1型双面立式半自动修磨生产线，填补了当时的国内空白。

重庆特殊钢厂发展的钢坯磨削技术在生产中经过多年考验证明是成功的。

在这方面第三砂轮厂已拥有大批量生产高速重负荷砂轮的技术能力及生产能力，第三砂轮厂不仅已对63m/s250~500kgf砂轮进行了鉴定，而且也已试制了80m/s重负荷砂轮，在磨料方面已采用了粗粒度刚玉，烧结刚玉及二者混合压制烧结产品，得到了用户欢迎。

从磨削科技进展看，在高速重负荷磨削方面由于宝山钢厂、大冶、大连、长城、齐齐哈尔诸钢厂引进国外许多钢坯磨床，而促进了重负荷磨削的发展。

发展了其它各种形式的磨削。

如磁力研磨（哈工大）、砂页轮抛光磨削（河北煤建学院），磨料流加工工艺（一汽），立轴平磨的强力磨削（东工）。

为了提高磨削效率而积极研究各种磨削液，如对钛材的加工（西北工大），SM－2化学合成磨削液（东工），发展GL1系列重力式纸带过滤机（上海磨研所）。

而大连组合机床所研制的多种型号半自动离心式净化装置及全自动纸带过滤机可广泛应用于各种精密磨床，珩磨抛光等。

在高效磨齿工艺方面，上海磨床所发展了用球面蜗杠砂轮磨，重庆大学在高效磨齿工艺上做了很多工作。

2.继续提高磨削精度、质量、发展超精密磨削

在高精度磨削所需要的磨庆方面，经过长期努力，已批量生产供应市场。

上海机床厂已有多年生产。

北京第二机床厂的MG1420E，MG1432E属于部优产品，上海第三机床厂生产的MGBA1420为远销国外的产品，汉江机床厂的SGK7303型为数控高精度千分尺丝杠磨床，MMB8612型半自动花鍵轴磨床。

此外还有丝杠磨床及内螺纹磨床及蜗杠磨床等。

提高磨削精度仍是工艺的主要方面，在高精度平面磨削中为了降低由于砂轮不平衡而造成的波纹，已开展试用CBN砂轮磨削。

立轴平面磨床砂轮对精度及波纹的影响的研究（杭州机床厂），滚珠螺母内滚边的磨削精度的研究（西安交大）等。

提高表面质量与改善磨削表面质量情况是重要方面。

这方面研究工作进行较多的如预应力磨削表面残余力研究（华南理工大学），磨削烧伤用模糊数学法加以预测（吉林工大）或用模糊数学方法评定磨削表面质量等（北方工大）。

随着集成电路等工业部门的兴起，硅片内孔切割用的金钢石薄片砂轮已成功生产，表面超精密加工的科技工作已在一些研究院所及高校进行。

1991年5月沈阳第一机床厂等单位成功地研制了小径定心花键侧面磨床磨削工艺，为贯彻国家标准GB－1144－87矩形花键连接标准提供了重要技术依据，并且在1991年9月的第二届中国国际机床展览会上展出了据此工艺而研制成功的MB8712型立式矩形花键孔键侧磨床，为今后机床行业滑动花键副及相应齿轮副配合质量的进一步提高创造了有利条件。

3.继续为提高磨削加工过程的自动化程度、发展数控磨床、附加数显装置及自动测量等

我国目前磨床品种虽已达400种左右，但对于数控生产型及自动化生产型的产品还感不足，上海重型机床厂与德国合作生产的30－158精密尤门导轨磨床，配有自行开发的数控系统，具有NC设定选择粗精磨削量，凹凸形状的磨削功能，已向国内外提供了数台产品。

险峰机床厂与德国瓦德里希.济根厂合作生产MK84125，MQK84315型数控轧辊磨床，提供给武钢等大型企业。

武汉机床厂发展了MK6430数控滚刀刃磨床，精度可达AA级，无锡机床厂为满足喷油嘴大批量、高精度生产而开发了WX－042A喷油咀中孔座面自动磨床。

北京第二机床厂开发了MG1320数控外圆磨床和MGB1420E高精度半自动万能外圆磨床，MBS1320E半自动高速外圆磨床。

此海第三机床厂的MGBA高精度半自动万能外圆磨床，MK1320数控外圆磨床，MK2945数控立式单柱座标磨都为磨加工高度自动化增添了新设备。

沙市机床工业公司的生产的3MZ306全自动轴承沟道超精研机不仅实现全自动而且粗糙度可达Ra0.16~0.02um。

上海机床厂、济南第四机床厂分别制造了H194数控端面外圆磨床和J4－026型高精度数控外圆磨床，还开发了MK9020数控光学曲线磨床。

在自动化轴承环内外圆磨床方面开发并生产的型号有3MZK203B，3MA1410S，MZ208C等等。

在磨床用数控系统开发方面，有北京机床研究所承担、北京机械工业自动化所参加研制的产品，测量范围为ф5~ф180mm，重复性<1µm。

4.发展超硬磨料磨削

我国从六十年代人工合成金钢石，并在其后研制成功立方氮化硼CBN，现在有的工厂已达到年产金刚石数百万克拉的可观规模。

虽然比不上国外个别大国已所产数以千万克拉计的人造金钢石和CBN，但是国内在这方面的进展还是相当迅速的。

一个重要问题是企业要对应用金刚石及立方氮化硼有个观念上的改变，即从极高的磨削比和被磨零件产品质量上着眼，推广使用超硬磨料磨具。

国内个别很有远见的工厂考虑到含碳类钢铁材料的广泛应用，及早引进国外较为先进的CBN生产技术，这无疑是正确的。

改进对超硬磨料磨具的修整，改善对难加工材料的磨削。

国内这方面以航天航空部门及其所属大学和研究所开展工作较多。

例如：

对钛合金的在削（南航、浙大），高效钛合金磨削液的研究（西北工大），不同砂轮磨削热喷焊镍基合金的效果（郑州三磨所）。

以金钢石砂轮磨削工程陶瓷材料方面，国内近年开展工作较多的如华中理工大学、东北工学院、郑州三磨所、天津大学等，东北工学院还和日本关西大学对金属陶瓷磨削研究进行了国际间协作。

M17镍基合金的缓进给强力磨削烧伤问题西北工大与沈阳航院联合进行了研制，另对等离子喷涂碳化钨高硬材料的磨削进行了研究（东北工学院）。

陶瓷结合剂CBN砂轮磨削机床导轨问题，多年前在日本东芝机械等机床厂开始了实际有交的应用，目前已在上海机床厂等单位以端面磨削方式得到了很好应用，这是郑州磨料磨具磨削研究所和上海磨床研究所共同进行的，沈阳第一机床厂用CBN砂轮对内花键侧面磨削工艺已成功地通过了部级科技鉴定。

5.发展其他形式的磨削以及非金属材料的削

例如开展了电解研磨复合加工，用冰层紧固法的电子冷冻磨削加工（沈阳工业学院），深孔珩磨中的内孔表面质量，大型精密油缸孔径的研磨技术（上海试验机厂）等，在一汽开