普發(fā)磨床

進(jìn)給裝置是維持砂輪正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件，是評(píng)價(jià)磨床性能的重要指標(biāo)之一。 進(jìn)給單元要求運(yùn)行靈活、分辨率高、定位精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。 它既要有大的加速度，又要有足夠的驅(qū)動(dòng)力。 常用的進(jìn)給單元方案是交直流伺服電機(jī)與滾絲螺桿相結(jié)合的進(jìn)給方案或直線伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的方案。 兩種方案的傳動(dòng)鏈都很短，主要是為了減少機(jī)械傳動(dòng)誤差。 這兩種解決方案都依賴電機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)速度和方向。 (3)磨床具有較高的靜剛度、動(dòng)剛度和熱剛度。 砂輪架、主軸箱、尾座、工作臺(tái)、床身、立柱等是磨床的基本部件，它們的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)是保證磨床質(zhì)量的根本。 (4)研磨機(jī)需要有完整的輔助裝置。 輔助單元包括快速工件裝夾、高效磨削液供給系統(tǒng)、安全保護(hù)裝置、主軸與砂輪動(dòng)平衡、切屑處理等。 第二節(jié) 數(shù)控外圓磨床 1、主要技術(shù)參數(shù) 磨削直徑范圍 8~200mm 最大磨削長(zhǎng)度 500mm中心高 125mm 至砂輪最大線速度 45.35m/s 砂輪架進(jìn)給速度 0.06~600mm/min 砂輪架每脈沖微進(jìn)量 0.001mm 工作臺(tái)進(jìn)給速度 0.1~4m/min 工作臺(tái)每脈沖微進(jìn)量 0.01mm主軸轉(zhuǎn)速（無(wú)級(jí)變速） 40~500r/min CNC定位精度 橫向（X）0.01mm 縱向（Z）0.03mm CNC重復(fù)定位精度 橫向（X）0.002mm 縱向（Z）0.02mm 磨定試件間精度分 圓度 0.003mm 圓柱度 0.005mm 粗糙度 Ra0.32μ 2. 機(jī)床 采用的數(shù)控系統(tǒng)。 該機(jī)床采用BS04G數(shù)控系統(tǒng)，是北京機(jī)床研究所在FANUC-3系統(tǒng)機(jī)床上開(kāi)發(fā)的。

該系統(tǒng)充分考慮了磨削工藝和磨床的特點(diǎn)，功能齊全，操作靈活。 該系統(tǒng)具有以下功能： 1）可實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)。 本機(jī)床為X、Y軸聯(lián)動(dòng)。 2) 脈沖當(dāng)量為0.1μ。 3) 切削速度范圍對(duì)應(yīng) 1μ、0.1~/min 對(duì)應(yīng) 0.1μm、0.01~/min4) 直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)功能 5) 暫停功能 6) 丟步消除功能 7) 兩種坐標(biāo)系可選：工件坐標(biāo)系、砂輪坐標(biāo)系 8) 可配備主動(dòng)測(cè)量?jī)x和對(duì)刀儀 9) 自動(dòng)和手動(dòng)回參考點(diǎn) 10) 自動(dòng)設(shè)定坐標(biāo)系 11) 跳轉(zhuǎn)功能 12) 磨削固定循環(huán) (613) 單切磨削循環(huán)、多刃磨削循環(huán) 14) 外端面加磨削循環(huán)、傾斜砂輪磨削循環(huán) 15) 圓柱面縱向磨削循環(huán)、圓錐面磨削循環(huán) 16) 砂輪修整固定循環(huán) (417) 砂輪周面修整、砂輪左端面修整 18）砂輪右端面修整、傾斜砂輪修整 19）恒線速度控制 20）傾斜角度控制 21）砂輪數(shù)據(jù)管理 22）砂輪修整自動(dòng)補(bǔ)償 23）鏡像（對(duì)稱） ) 24) 砂輪過(guò)載保護(hù)及卡盤(pán)禁區(qū)保護(hù) 25) 快速返回 26) 帶RS-232C接口或2OMA電源環(huán)接口 S4位模擬量輸出 27) 公制/英制轉(zhuǎn)換 28) 程序存儲(chǔ)器大容量48kB（120m紙）磁帶） 29）記錄和回放功能 30）用戶宏程序 3、機(jī)床本體和現(xiàn)有運(yùn)動(dòng)型數(shù)控外圓磨床的整體結(jié)構(gòu)由床身、工件頭架、工作臺(tái)、砂輪架、尾架、砂輪組成機(jī)架橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)等

床身前部的縱向?qū)к壣习惭b有工作臺(tái)，桌面兩端安裝有用于安裝工件的頭座和尾座。 被加工的工件支撐在頭部和尾座的尖端上，或者工件被頭部尾座上的液壓卡盤(pán)夾緊。 尾座可在工作臺(tái)上左右移動(dòng)，以滿足裝夾不同長(zhǎng)度工件的需要。 主軸箱可繞工作臺(tái)上的定位銷(xiāo)旋轉(zhuǎn)一定角度，從而磨削錐面。 砂輪架安裝在床身頂面后部的橫向?qū)к壣稀?砂輪架主軸帶動(dòng)砂輪旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)磨削的主運(yùn)動(dòng)。 同時(shí)橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)帶動(dòng)砂輪架實(shí)現(xiàn)橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和調(diào)整位移。 數(shù)控外圓磨床有以下運(yùn)動(dòng)：砂輪旋轉(zhuǎn)的主要運(yùn)動(dòng)； 砂輪架的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)； 工件旋轉(zhuǎn)的圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)； 工作臺(tái)帶動(dòng)工件縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)； 數(shù)控外圓磨床具有以下調(diào)節(jié)動(dòng)作：砂輪架的橫向調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)砂輪與工件之間的距離并快速退刀； 砂輪架旋轉(zhuǎn)一定角度，加工錐形工件。 四、機(jī)床主要部件結(jié)構(gòu) 1、砂輪架由殼體、砂輪主軸及其軸承、傳動(dòng)裝置和滑鞍組成。 砂輪主軸及其支撐部分的結(jié)構(gòu)將直接影響工件的加工精度和表面粗糙度，是砂輪架的關(guān)鍵部件。 應(yīng)保證砂輪軸具有較高的旋轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性和耐磨性。 圖3-1所示的砂輪架中，砂輪軸兩端用錐體定位，前端通過(guò)壓板安裝砂輪，后端通過(guò)錐體安裝皮帶輪。 主軸前后支撐采用“三瓦”動(dòng)壓滑動(dòng)軸承。 每個(gè)軸承由三個(gè)均勻分布在圓周上的三扇形軸承瓦塊組成。

每個(gè)軸承襯套均支撐在球頭螺釘?shù)那蛐味松稀?由于球頭中心在圓周方向偏離軸瓦對(duì)稱中心，當(dāng)主軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸瓦與主軸頸之間形成三個(gè)楔形間隙。 軸瓦處形成三個(gè)壓力油楔。 在三個(gè)壓力油楔的壓力下，砂輪主軸懸浮在軸承中心，處于純液體摩擦狀態(tài)。 通過(guò)調(diào)節(jié)球頭螺釘?shù)奈恢茫梢哉{(diào)節(jié)主軸軸頸與軸瓦之間的間隙。 通常間隙應(yīng)保持在0.01至0.02之間。 調(diào)整后，用螺紋套和鎖緊螺釘擰緊，防止球頭螺釘松動(dòng)而改變軸承間隙，最后用密封螺釘密封。 主軸軸瓦采用大包角結(jié)構(gòu)，軸承包角為72°。根據(jù)動(dòng)壓軸承承載能力的計(jì)算，軸承的承載能力P0與平方成正比。其包角，滿足以下關(guān)系： 為包角。 如果60包角軸承的承載能力為1，那么72包角軸承的包角為60的軸瓦承載能力為（72/60）2=1.44。 工作時(shí)砂輪架圓周速度很高。 為了保證砂輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，采用皮帶傳動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)砂輪主軸，通過(guò)電機(jī)直接調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。 安裝在主軸上的零件都經(jīng)過(guò)仔細(xì)校準(zhǔn)和靜態(tài)平衡，整個(gè)主軸部件也必須進(jìn)行動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)。 2、砂輪架進(jìn)給系統(tǒng)砂輪架進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用直流伺服電機(jī)通過(guò)彈性聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，引起滑塊前后移動(dòng)。 滾珠絲杠經(jīng)過(guò)預(yù)拉伸，預(yù)拉伸量相當(dāng)于滾珠絲杠的熱變形量。 滾珠絲杠的螺距誤差可以通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。

砂輪架的運(yùn)動(dòng)必須保證一定的導(dǎo)向精度。 所使用的導(dǎo)軌類(lèi)型有以下幾種：開(kāi)式滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)靈敏，但抗振性能較差。 預(yù)載閉式導(dǎo)軌，如交叉滾珠導(dǎo)軌、瑞士外圓磨床、我國(guó)高精度多功能外圓磨床均采用這種導(dǎo)軌。 這種導(dǎo)軌靈敏度高，但制造工藝復(fù)雜，成本高。 3）直線滾珠導(dǎo)軌性能良好，但高精度直線滾動(dòng)導(dǎo)軌價(jià)格昂貴。 ，4）涂塑導(dǎo)軌是近年來(lái)常用的導(dǎo)軌。 塑料與鑄鐵潤(rùn)滑時(shí)，摩擦系數(shù)為0.04，干摩擦系數(shù)為0.06，僅為鑄鐵導(dǎo)軌副的1/3，動(dòng)、靜摩擦數(shù)相近。 導(dǎo)軌面注入0.1MPa壓力油潤(rùn)滑，使砂輪架低速時(shí)不會(huì)爬行。 實(shí)測(cè)定位精度為0.004mm，重復(fù)定位精度為0.002mm。 由于油膜層的吸振作用，滑動(dòng)導(dǎo)軌比滾動(dòng)導(dǎo)軌更容易獲得更高的表面質(zhì)量，而且其成本遠(yuǎn)低于預(yù)緊交叉滾子導(dǎo)軌或直線導(dǎo)軌副。 頭架結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。 頭架由殼體、頭架主軸及其軸承、傳動(dòng)裝置、底座等組成。數(shù)控外圓磨床主軸箱主軸轉(zhuǎn)速采用兩速電機(jī)，變頻調(diào)速，然后調(diào)速通過(guò)錐輪改變。 調(diào)速范圍寬，可達(dá)40~500r/min。 主軸上的張緊力是通過(guò)旋轉(zhuǎn)偏心套和移動(dòng)電機(jī)底座分別實(shí)現(xiàn)的，調(diào)節(jié)方便。 同時(shí)，主軸上的皮帶采用卸荷結(jié)構(gòu)，減少主軸的彎曲變形。

主軸箱前軸承為大錐度滑動(dòng)軸承，后軸承為一對(duì)消除間隙的向心推力球軸承。 這兩種軸承組合既具有滾動(dòng)軸承在低速時(shí)的敏感性和一定的承載能力，又具有滑動(dòng)軸承在高速時(shí)的高旋轉(zhuǎn)精度和良好的穩(wěn)定性。 采用一滾一滑動(dòng)軸承組合用卡盤(pán)磨削工件時(shí)，工件的圓度可達(dá)到0.5μ以下。 第三節(jié) 數(shù)控坐標(biāo)磨床 數(shù)控坐標(biāo)磨床具有精密坐標(biāo)定位裝置。 是一種精密加工設(shè)備。 主要用于磨削圓柱孔、錐孔、圓弧內(nèi)表面及孔距精度較高的各種成形表面。 適用于 適合加工淬火工件及各種模具（凸模、凹模）。 是模具制造業(yè)、工具制造業(yè)、精密機(jī)械行業(yè)的高精度關(guān)鍵設(shè)備。 坐標(biāo)磨床有立式和臥式兩種； 單柱結(jié)構(gòu)和雙柱結(jié)構(gòu)； 控制方式有手動(dòng)、數(shù)顯、程序控制和數(shù)控。 立式坐標(biāo)磨床應(yīng)用廣泛。 1、數(shù)控坐標(biāo)磨床的主要部件如圖3-3所示。 它是數(shù)控立式坐標(biāo)磨床，主要由以下幾部分組成：（1）高速磨頭，通過(guò)磨頭的高速旋轉(zhuǎn)對(duì)工件進(jìn)行磨削。 加工。 (2)主軸系統(tǒng)主軸系統(tǒng)是高速磨頭的支撐部件。 同時(shí)主軸系統(tǒng)還帶動(dòng)磨頭做上下進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和繞自身軸線的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)磨頭的圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 (3)工作臺(tái)為雙層結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 (4)基礎(chǔ)部件包括床身、立柱、滑座、主軸箱等主要部件。

一般采用穩(wěn)定性好的高級(jí)鑄鐵制成，采用高剛性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 例如，立柱采用雙層熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)，以增加強(qiáng)度和剛度，同時(shí)減少熱變形。 2、數(shù)控坐標(biāo)磨床的主要運(yùn)動(dòng) (1)主要運(yùn)動(dòng)是砂輪頭的高速旋轉(zhuǎn)。 通過(guò)微切削，達(dá)到零件所需的尺寸精度和表面粗糙度要求。 (2)主軸箱垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 主軸箱帶動(dòng)磨頭作垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 例如，當(dāng)凹模型腔底部為曲面時(shí)，精磨時(shí)需要主軸箱垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 (3)磨頭的圓周和徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 由于大部分被加工零件是不規(guī)則曲線和曲面，因此磨頭需要作圓周和徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 圓周運(yùn)動(dòng)主要是通過(guò)主軸帶動(dòng)磨頭繞自身軸線公轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的； 徑向進(jìn)給只需調(diào)整行星運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)半徑。 (4)工作臺(tái)縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 此外，主軸箱和工作臺(tái)還可以進(jìn)行位置調(diào)整運(yùn)動(dòng)，以確定工件與磨頭之間的相對(duì)位置。 當(dāng)?shù)镀ハ鞲郊惭b在磨頭上時(shí)，砂輪不作行星運(yùn)動(dòng)，而僅作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 可進(jìn)行與鑲件磨削類(lèi)似的磨削，如磨削花鍵、齒條、側(cè)槽、內(nèi)齒圈、分度等。 圖 3-3 數(shù)控立式坐標(biāo)磨床 1-主軸拖板 7-床身 8-立柱 9-主軸 10-主軸箱 W軸拖板 3、主要技術(shù)參數(shù) 坐標(biāo)磨床的主要參數(shù)是工作臺(tái)寬度，主要規(guī)格有：200、250、280、320、450、800。定位精度、磨孔圓度和磨孔表面粗糙度綜合反映坐標(biāo)磨床的精度。

定位精度可達(dá)0002~，磨削孔圓度可達(dá)0.002~0.006，磨削孔表面粗糙度Ra0.2~0.4μ 4、典型結(jié)構(gòu)1、高速磨削最高轉(zhuǎn)速頭是反映坐標(biāo)磨床磨削小孔能力的指標(biāo)之一。 分為氣動(dòng)磨頭和電動(dòng)磨頭。 氣動(dòng)磨頭（也稱氣動(dòng)磨頭或空氣渦輪磨頭）最高轉(zhuǎn)速為/min，通常為~r/min，主要用于坐標(biāo)磨床，以提高磨削小孔的能力。電磨頭采用變頻電機(jī)直接