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氣缸體專用平面磨床設計

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更新時間：2014-08-07
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氣缸體專用平面磨床設計

第1章緒論

1.1 磨床的類型與用途
1.1.1 磨床的類型及其特點
用磨料磨具（砂輪、砂帶、油石和研磨料等）為工具進行切削加工的機床，統稱為磨床（英文為Grinding machine），它們是因精加工和硬表面的需要而發展起來的[1]。
磨床種類很多，主要有：平面磨床、內圓磨床、平面磨床、工具磨床和用來磨削特定表面和工件的專門化磨床，如花鍵軸磨床、凸輪軸磨床、曲軸磨床等[2]。
對平面磨床來說，又可分為普通平面磨床、萬能平面磨床、無心平面磨床、寬砂輪平面磨床、端面平面磨床等。
以上均為使用砂輪作切削工具的磨床。此外，還有以柔性砂帶為切削工具的砂帶磨床，以油石和研磨劑為切削工具的精磨磨床等。
磨床與其他機床相比，具有以下幾個特點：
（1）磨床的磨具（砂輪）相對于工件做高速旋轉運動（一般砂輪圓周線速度在35m/s左右，目前已向200m/s以上發展）；
（2）它能加工表面硬度很高的金屬和非金屬材料的工件；
（3）它能使工件表面獲得很高的精度和光潔度；
（4）易于實現自動化和自動線，進行高效率生產；
（5）磨床通常是由電動機—油泵—發動部件、通過機械、電氣、液壓傳動-傳動部件帶動工件和砂輪相對運動-工件等部分組成[1]。
1.1.2 磨床的用途
磨床可以加工各種表面，如內、外圓柱面和圓錐面、平面、漸開線齒廓面、螺旋面以及各種成形表面。磨床可進行荒加工、粗加工、精加工和超精加工，可以進行各種高硬、超硬材料的加工，還可以刃磨刀具和進行切斷等，工藝范圍十分廣泛。
隨著科學技術的發展，對機械零件的精度和表面質量要求越來越高，各種高硬度材料的應用日益增多。精密鑄造和精密鍛造工藝的發展，使得有可能將毛坯直接磨成成品。高速磨削和強力磨削，進一步提高了磨削效率。因此，磨床的使用范圍日益擴大。它在金屬切削機床所占的比重不斷上升。目前在工業發達的國家中，磨床在機床總數中的比例已達（30-40）%。
據1997年歐洲機床展覽會(EMO)的調查數據表明，25%的企業認為磨削是他們應用的最主要的加工技術，車削只占23%，鉆削占22%，其它占8%；而磨床在企業中占機床的比例高達42%，車床占23%，銑床占22%，鉆床占14%[3]。由此可見，在精密加工當中，有許多零部件是通過精密磨削來達到其要求的，而精密磨削加工要在相應的精密磨床上進行，因此精密磨床在精密加工中占有舉足輕重的作用。但是要實現精密磨削加工，所用的磨床就應該滿足以下幾個基本要求：
（1）高幾何精度。精密磨床應有高的幾何精度，主要有砂輪主軸的回轉精度和導軌的直線度以保證工件的幾何形狀精度。主軸軸承可采用液體靜壓軸承、短三塊瓦或長三塊瓦油膜軸承，整體度油楔式動壓軸承及動靜壓組合軸承等。當前采用動壓軸承和動靜壓軸承較多。主軸的徑向圓跳動一般應小于1um，軸向圓跳動應限制在（2-3）um以內。
（2）低速進給運動的穩定性。由于砂輪的修整導程要求（10-15）mm/min，因此工作臺必須低速進給運動，要求無爬行和無沖擊現象并能平穩工作。
（3）減少振動。精密磨削時如果產生振動，會對加工質量產生嚴重不良影響。故對于精密磨床，在結構上應考慮減少振動。
（4）減少熱變形。精密磨削中熱變形引起的加工誤差會達到總誤差的50％，故機床和工藝系統的熱變形已經成為實現精密磨削的主要障礙。
1.1.3 平面磨削和端面平面磨床
（1）平面磨削
在平面磨削過程中，工件是安裝在兩頂尖的中心之間，砂輪旋轉是引起切削旋轉的主要來源和原因。基本的平面磨削方法有兩種，即橫磨法磨外圓和縱磨法磨外圓，如圖1－1和圖1－2所示。
事實上，平面磨削可以通過其他以下幾種方法來實施。
1）傳遞方法：在這種方法中，磨削砂輪和工件旋轉以及徑向進給都應滿足所有的整個長度，切削的深度是由磨削砂輪到工件的縱向進給來調整的。
2）沖壓切削方法：在這種方法中，磨削是通過砂輪的縱向進給和無軸向進給來完成的，正如我們所看到的，只有在表面成為圓柱的寬度比磨削輪磨損寬度短時，這種方法才能完成。

圖1.1 橫磨法磨外圓

圖1.2 縱磨法磨外圓
3）整塊深度切削方法：除了在磨削過程中，要進行間隙調整外，這種方法與傳遞方法很相似，同時這種方法具有代表性，除了磨削短而粗的軸。
（2）端面平面磨床及其特點
端面平面磨床是平面磨床的一種變形機床，它宜于大批量磨削帶肩的軸類工件，有較高的生產率。它的特點如下：
1）這種磨床的布局形成和運動聯系與平面磨床相似，只是砂輪架與頭架，尾架中心連線傾斜一角度（通常10°，15°，26.23°，30°，45°），如圖1－3所示，數控端面平面磨床MKS1632A的砂輪架與頭架，尾架中心連線傾斜30°。為避免砂輪架與工件或尾架相碰，砂輪安裝在砂輪架的右邊，從斜向切入，一次磨削工件外圓和端面。
2）由于它適用于大批量生產，所以具有自動磨削循環，完成快速進給（長切入）-粗磨-精磨-無花磨削。由定程裝置或自動測量控制工件尺寸。
3）裝有砂輪成型修整器，按樣板修整出磨削工件外圓和端面的成型砂輪，為保證端面尺寸穩定及操作安全，一般具有軸向對刀裝置。
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