毕业论文磨削加工及无心磨床的应用Word文件下载.docx
《毕业论文磨削加工及无心磨床的应用Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业论文磨削加工及无心磨床的应用Word文件下载.docx（21页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
④新型砂轮的制造工艺,既要使砂轮具有足够的容屑空间,也要有更好的凸出性;
⑤适合于超精密磨削的超微粉砂轮的制备技术.
1.5机床支承技术及辅助单元技术
机床支承技术主要是指机床的支承构件的设计及制造技术.辅助单元技术包括快速工件装夹技术,高效冷却润滑液过滤系统,机床安全装置,切屑处理及工件清洁技术,主轴及砂轮的动平衡技术等.
磨床支承构件是砂轮架,头架,尾架,工作台等部件的支撑基础件.要求它有良好的静刚度,动刚度及热刚度.对于一些精密,超高速磨床,国内外都有采用耕合物混凝土（人造花岗岩）来制造床身和立柱的,也有的将立柱和底座采用铸铁整体铸造而成,还有采用钢板焊接件,并将阻尼材料填充其内腔以提高其抗震性,这些都收到了很好的效果.
应在以下几个方面（特别是下一代磨床的设计）加强研究:
①新型材料及结构的支承构件的优化设计及制造技术的研究;
②砂轮动平衡技术的研究;
③磨削液过滤系统的研究;
④安全防护装置的设计制造技术的研究;
⑤精密自动跟刀架及支承件的研究.
1.6砂轮在线修整技术
在磨削过程中,砂轮由于磨钝和磨损,需要进行及时修整,特别是对超细磨料砂轮而言,更需频繁修整.普通砂轮修整比较容易;
人造金刚石砂轮和CBN砂轮的修整（特别是在线修整）是个难题.
超硬磨料砂轮的修圆及磨料开刃是两个很重要的问题.目前,国内一些学者正在研究激光修整砂轮和电解修整砂轮,以期解决高效实用的修整问题.重要的关键问题有二:
①新的,高效实用的砂轮修整技术及其装置;
②砂轮在线修整技术.
1.7环境友好的相关磨削技术
磨削过程中,冷却液的作用主要是冷却和润滑,将磨削热从工件表面带走,冲刷掉磨削时留在工件和砂轮表面上的切屑.但是,鉴于冷却液对环境污染的负面影响,磨削时应尽可能少用冷却液或不用冷却液,因此,应开展对下列关键技术的研究:
①对环境不产生污染的冷却剂;
②新的冷却方法及冷却装置.
1.7.1对磨削液的要求
磨削液主要用来降低磨削温度，改善加工表面质量，提高磨削效率，延长砂轮使用寿命。
从提高磨削效果来看。
磨削液要满足下面要求：
（1）冷却作用。
磨削液的冷却作用主要是将磨削热从磨削区里带走。
使磨削温度降低。
冷却性能的好坏，取决它的导热系数，比热，汽化热，汽化速度，流量，流速和冷却方式等。
例如水的导热系数是油的3~5倍，比热是油的2~2.5倍，汽化热是油的7~13倍，因此，水的冷却性能比油要高得多，乳化液介入于水与油之间而接近于水。
磨削液的冷却性能还于泡沫性有关。
由于泡沫内的空气的导热性比水差，所以多泡沫的磨削液的冷却性能降低。
消除泡沫饿有效措施是在磨削液中加入适量的消泡剂。
磨削液自身的温度对冷却效果的影响很大，因此要求磨削液有一定的流量及流速，容器的体积要足够大，以使磨削液能保持较低的温度。
（2）润滑作用。
磨削液能渗入到磨粒与工件表面之间，并黏附在金属表面上形成润滑膜，以减少磨粒与工件表面的摩擦。
磨削液的润滑性能与形成润滑膜的能力有关。
润滑膜可由物理吸附与化学吸附所形成。
物理吸附主要靠磨削液中油性添加剂，它对金属表面有强烈的吸附性。
化学吸附主要是在磨削液中加入极压添加剂，如含硫等元素的添加剂，这些添加剂与金属表面发生化学反应，而形成吸附薄膜，能在高温下保持润滑作用
（3）清洗作用。
磨削液能将切屑和脱落的磨粒等冲洗掉，防止堵塞砂轮与划伤已加工好的表面。
清洗性能的好坏，与磨削液的渗透行，流动性和使用压力有关。
为此，在磨削液中加入表面活性剂，同时提高磨削液压力与加大流量，以提高清洗能力
（4）防锈作用。
磨削液中加入防锈添加剂，能在金属表面形成一层保护膜，在一定的时间内保护工件和机床不致生锈。
除以上作用外，还要求磨削液无毒，无臭，不刺激皮肤，化学稳定性好，不易腐败变质，不产生泡沫，费液易处理与再生，避免污染环境等。
1.7.2磨削液的种类和应用
磨削液通常可分为油基切削液和水基切削液两大类。
油基液中有非活性油性液与活性油性液，水容性液又分为乳化液和和成液各类磨削性能比较参考表2.7-1。
表2.7-1各类磨削液性能比较
项目
矿物油
极压油
乳化油
合成油
润化性
优
良
差
冷却性
稳定性
中
清洗性
防锈性
切削性
表面粗糙度值
小
最小
防腐性
放火性
清泡性
可视性
使用周期
较长
长
短
后处理费用
较小
一般
较大
1.8磨削过程的检测控制技术
磨削过程的检测与控制,主要是通过传感器,分析及信号处理,对磨削过程进行实时监控,例如对砂轮的磨损及破损情况进行监测和控制,对工件的尺寸,形状与位置精度和加工表面质量进行监控.这需要研究新的实用的传感器,检测与监控方法.
有些学者提出,将新型非接触式传感器（声发射传感器）安装在砂轮的基体上,通过信号接收器接收信号并对其进行分析处理,以控制砂轮所受的力,从而监控砂轮的磨损状况.但尚未见到更详细的实验报道.
国内也开发了一些非接触式测量传感器及磨削过程的在线监测,监控技术等,但与国外差距很大.国内应以实用化为目标,进行相关测试技术的研究,研究精度高,可靠性好,实用性强的测试技术与设备.同时,加强对磆轮磨损及破损,砂轮修整状态,工件的加工精度,加工表面质量等在线监控技术进行研究,开展自适应控制及智能控制的研究.
其关键技术有①砂轮的磨损及破损的监控技术;
②工件的尺寸精度,形状精度,位置精度和加工表面质量的在线监控技术;
③精度高,可靠性好,实用性强的测试技术与仪器.
1.9磨削过程的仿真与虚拟
随着计算机技术及模拟技术的发展,利긨计算机进行磨削基本参数及磨削工艺的仿真是一个重要的研究课题.利用计算机仿真,可以模拟磨削过程,并能分析和预测不同条件下磨削效果和磨床的性能,但仿真必须建立在有充分实验数据的基础之上.目前能使用砂轮地貌模型对砂轮进行仿真,能对磨屑形成过程,能量转换,磨削力变化,磨削区温度,磨削精度和磨削表面质量进行仿真,还开发了分析和仿真磨削过程的软件工具.
虚拟磨床是虚拟制造技术中的一个新的研究领域,可以建立一个逼真的虚拟磨削环境.
总之,我们的研究一方面要跟踪国际科学研究的前沿,更要有创新,要符合自己的国情,所研究的成果要能够应用于生产,以推动我国机械工业的进步.
2．典型的无心磨床的磨削实例
上图为M1080型无心外圆磨床，属于中等规格的无心外圆磨床，生产中应用很广泛，适用于磨削直径5~80mm、长度180mm之内的圆柱或圆锥形外表面。
2.1无心磨削的基本原理
无心磨削就是工件不定中心自由地置于磨削轮，导轮之间，并以拖板支撑进行的磨削。
无心外圆磨削示意图见图2.1-1
图2.1-1无心外圆磨削示意图
无心磨削主要有无心外圆磨削和无心内圆磨削，无心磨削可以对工件的外圆面，内圆面，内外圆锥面等进行磨削，还能磨削螺纹及其他形面，是一种能够适应大批量生产的高级磨削方法。
外圆磨削的加工精度可达1T6~1T7级；
圆度可达0.0005~0.001mm，表面粗糙度可达到0.2~0.08um。
2.1.1无心磨削的特点
1）.外圆磨削工件两端不打中心孔，不用顶针支撑工件，由于工件不定中心，磨削余量相对减少。
2）.外圆磨削不能磨轴向带槽沟的工件，磨削带空工件时，不能纠正孔的轴心线位置。
工件的同轴度较低。
3）.内圆磨削一般情况下只能加工可放于滚柱上滚动的工件，特别适宜磨削套类等薄壁工件。
磨套类零件由于零件是自生外圆为定位基准，因此不能修正内外圆间原有的同轴度误差。
4）.无心磨削机动时间与上下料时间重合，易于实现磨削过程自动化，生产效率高。
5）.在无心磨削过程中，工件中心的位置变化大小取决于工件磨削前的误差，工艺系统刚性，磨削用量及其他磨削工艺参数（如工件中心高，托板角）。
6）.无心磨削工件运动的稳定性，均匀性取决于机床传动链，工件形状，重量，导轮及支撑的材料，表面形态，磨削用量及其他工艺参数。
7）.无心磨削机床的调整时间较长，，对调整机床的技术要求也较高，不适应于单件小批量生产。
2.1.2无心外圆磨削过程
1）.导轮转速，倾角于工件转速的关系
在无心外圆磨削中，导轮的直径尺寸和转速都比磨削轮要小，工件与导轮之间的摩擦力较大，所以工件被导轮带动并与导轮成相反方向旋转，同时为了满足贯穿磨削的要求，导轮轴心线在垂直面内倾斜一个θ角，此时导轮的圆周速度V分解为垂直方向分速度Vw和水平方向分速度Vf。
因工件的纵向进给速度等于导轮纵向分速度工件的圆周速度等于导轮的切向的分速度。
如果导轮与工件表面之间无滑动，则工件的纵向进给速度取决于导轮的转速和倾角的大小。
导轮的倾角增大时，工件纵向进给速度增大，生产效率提高，但工件表面的粗糙度增大。
通常精磨是取θ=1.5度~2.5度。
粗磨时取θ=2.5度~4度。
导轮倾角，转速与工件转速的关系
Vw=Vcosθ
Vf=Vsinθ
式中Vw-----工件的圆周速度
Vf----工件的纵向进给速度
V------导轮的圆周速度
θ-----工件与导轮轴心线夹角
2.1.3导轮表面外形
贯穿法磨削时导轮轴线在垂直面内倾斜θ角，如果导轮是圆柱的，则工件与导轮将是点接触，工件无法正常磨削，为了使工件于导轮沿母线全长接触，导轮外形应为单叶双曲线回转体。
2.2无心外圆磨床的调整和修整
磨削轮的形状直接影响磨削质量，生产效率和耐用度。
一般要求磨削轮形状能适应喂料、预磨、精磨、光磨、退料等过程。
在正常情况下，磨削火花主要集中在磨削区域，当工件进入精磨及光磨区后，火花应逐渐减少，在出口前，应完全没有火花。
磨削轮的特性通常和导轮结合考虑。
磨削轮和导轮的最大外径及宽度是由机床决定的。
磨削轮和导轮相同；
当采用切入磨削时，一般也相同；
磨球面工件，导轮窄一些，但不小于25mm。
磨削轮的磨料、粒度、硬度、结合剂选择与一般外圆磨削基本相同。
但通常比一般外圆磨削轮稍硬；
无心贯穿磨比切入磨稍软；
多磨削轮磨削时，直径小的磨削轮稍硬，导轮比磨削轮稍硬，粒度稍细。
2.3导轮的选择和修整
导轮曲面与托板工作面构成V形定位装置，导轮又与磨削轮一起使工件获得均匀的回转运动及轴向送进运动。
所以导轮的选择和修整对磨削质量、生产率和磨耗都有很大影响。
导轮的直径有机床决定。
导轮宽度与磨削轮一般相同。
但在磨削阶梯工件时，导轮宽度应按工件上最长的一段外圆长度来选取，如果磨削球面工件，导轮宽度应选得窄一些，但不得小于25mm。
导轮的特性为A80～120P至R的橡胶结合剂砂轮。
1、导轮倾角θ的选择
导轮轴线在垂直面内倾斜角度决定工件的纵向进给速度和磨削精度，应根据磨削方式、工序来选择。
贯穿磨时：
粗磨θ=0度～0.5度；
长工件磨削时：
θ=0.5度～1.5度。
2、导轮修整角θ′和金刚石位移量h′
导轮倾斜θ角以后，为使工件与导轮仍满足线接触，提高磨削稳定性，就需要导轮修整器的金刚石滑座相应转过一个角度θ′。
此外，由于工件中心比两轮中心高出H，而使工件的接触点处于h′位置，因此金刚石也应偏移h′值。
θ′和h′值计算方法：
D。
+dω/2
+dω
θ′=θ·
h′=H·
式中θ————导轮倾角；
H————工件中心高；
D。
————导轮喉截面直径；
dω————工件直径。
把导轮修整成旋转双曲面的步骤如下：
1———金刚钻偏移刻度板
2———金刚钻进给刻度盘
3———修整器垂直面内倾斜刻度板
4———修整器水平面回转刻度板
5———导轮架
6———导轮垂直面倾斜刻度板
7———导轮
8———磨削轮
9———工件
①调节导轮主轴（导轮架）在垂直平面内的倾斜角θ，靠机床操作者一端较高，另一端较低，角度值由刻度板6读出。
②调节导轮修整器在水平面内的回转角θ′，数值与导轮倾角θ相同或者稍小于θ角值，可曾刻度板4读出。
③调节金刚钻的偏移量h′，可曾刻度板1读出，并固定金刚钻位置。
④修整导轮时，金刚钻的进给由手轮控制，进给量由刻度盘2读出。
⑤将导轮主轴转速调整到修整转速300r/mim，启动导轮进行修整。
3．导轮工作速度选择
磨削大而重的工件，取0.33～0.67m/s；
工件圆度误差较大时，适应提高导轮工作速度;
贯穿法磨削时，导轮工作速度应比切入磨时高一些。
2.4托板的选择和调整
在磨削的过程中，托板是用来支撑工件的，它根据工件的直径、长度、材料的不同而选用不同的形状、尺寸和材料的托板。
2.4.1．托板的形状及尺寸
常见托板见图2.5-14，其中b）使用得最普遍。
ab
（1）托板角
托板角的大小影响工件棱圆的边数。
一般托板角β在20°
～60°
内选用，常用20°
，30°
和45°
。
粗磨及磨削大直径工件时，选取较小的β角；
精磨及磨削较小直径工件时，宜选取较大的β角；
磨削直径很小的工件及磨细长杆件并低于磨削轮中心磨削时，可选β=0°
，以增加托板的刚性。
（2）托板长度
托板长度的选取。
当贯穿磨削时，托板长度：
L=A+B+bs
式中A——磨削区前伸长度，为（1～2）倍工件长度；
B——磨削区后长度，为（0.75～1）倍工件长度；
bs——磨削轮宽度。
当切入磨削时，托板比工件长5～10mm即可。
（3）托板厚度
托板厚度一般比工件直径1.5～2mm。
（4）托板高度
托板高度由工件中心高决定，可在托板下垫等厚垫片调节。
工件中心高H的计算原理：
H=
π
•R•
（ds+dω）（dr+dω）
360
式中ds┈┈┈磨削轮直径；
dw┈┈┈工件直径；
dr┈┈┈工件与磨削轮、导轮接点的切线角取5~11
对于薄壁套类工件,宜取较大的H值,可不受上述公式限制;
西长干件宜取较小的H值对于工件直径小于6mm细长杆,为平稳磨削,可取H为负值,但城市托板角β=0；
工件直径大，H取大一些，对直径相等的工件，重量大，刚性好，H应取小些；
粗磨比精磨时H应取大些；
工件原始椭圆度大，H应取小些；
棱圆度大，H应取大些；
椭圆度、棱圆度都大时，先取大的H值磨削消除棱圆，在取较小的H值精磨，消除椭圆；
磨削过程中若工件稳定性差或工件表面有挣纹，应降低H后在磨削。
H的推荐值见表2.5—6。
导轮直径
300或350
工件直径
2
6
10
14
18
22
26
30
34
38
42
46
50
H
1
3
5
7
9
11
13
2.5---6工件中心高H的数值（mm）
中心高度H的调整
H=H′—A—dω/2
式中H′——高度尺读数值；
A——机车主轴中心高；
dω——工件直径。
（5）托板与磨削轮距离c
表2.5—7列出了c值的推荐范围。
选取时应注意，此值不宜过小，否则回影响冷却与排宵。
表2.5—7托板与磨削轮距离推荐值（mm）
托板与磨削轮距离c
5~12
1~2.4
12~25
1.65~4.75
25~40
3.75~7.5
40~80
7.5~10
2.4.2．托板的材料选择
托板的材料选择视工件材料而定，一般用高碳合金钢、高碳工具钢、高速钢或镶硬质合金。
磨软金属时，可选用铸铁，磨不锈钢时可选用青铜。
2.5导板的选择和调整
2.5.1．导板的位置及尺寸选择
导板的作用是引导工件正确地进入磨削区和离开磨削区，所以在贯穿法磨削中导板起着重要作用。
导板的长度一般不宜过长，可按工件长度选择。
工件长度L1大于100mm，导板长度L=（0.75~1）L1；
工件长度L1小于100mm，导板长度L=（1.5~2.5）L1。
2.5.2．导板的安装与材料选择
（1）导板的安装与调整
导板安装时，前后导板与托架定向槽平行（平行度在0.01~0.02mm内），而且与磨削轮、导轮工作面应留有合理间隙，导轮一边△1=A/2（A为加工余量），△2≈0.012~0.025△mm。
磨削轮一边应留有较大间隙，前后均约0.1~0.8mm。
（2）导板的材料选择
导板的材料选择与托板相同。
2.6无心磨削常见的缺陷及消除措施
2.6.1工件产生圆度误差
（1）导轮没修圆或者工件过久，以失去正确的几何形状，需要修圆导轮，修到无断续声即可。
（2）磨削轮磨钝，及时修整磨削轮。
（3）工件中心不当，应适时调整。
（4）托板太薄或顶面倾斜角过大，及时更换托板。
（5）工件轴向推力过大，即使工件不能均匀转动时，需要减小导轮倾斜角。
（6）磨削轮或者导轮平衡不好，应仔细平衡两轮并修整。
（7）前倒工序有椭圆，棱圆时，可减小导轮的横向进给量，增加磨削次数。
2.6.2工件有锥度
（1）前导板向导轮方向倾斜，引起工件前部直径变小；
后导板向导轮方向倾斜导致工件后部直径变小，调整前后导板，使与导轮母线平行。
且在同一直线上。
（2）磨削轮修整不准确，本身有锥度，根据⏥件锥度方向，调整磨削轮修整器的角度，从新修整磨削轮。
（3）工件轴线与磨削轮，导轮轴线不뉳行时，应调整托板前后高度或修整托板。
（4）磨削轮或导轮的表面以磨损时，需要从新修整磨削轮和导轮。
2.6.3工件产生圆柱度误差
工件有圆柱度误差是因为在磨削过程中，工件中心的实际运动轨迹偏离理论运动轨迹直线，工件在水平面内转动即导轮修整不正确等。
应根据具体情况修整。
例如磨削轮太软，磨损不均匀，应整加修整次数或磨削次数。
2.6.4工件产生细腰形或腰鼓形
（1
升级会员 