摩擦焊,絎磨機(jī)主軸設(shè)計(jì)

1、 2MBK4218X60珩磨機(jī)主軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)豆龍剛（陜西理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 機(jī)自082班，陜西 漢中 723003）指導(dǎo)老師：孫伏【摘要】珩磨是一項(xiàng)要求嚴(yán)格的操作，往往涉及多級(jí)中斷的表面形成，它受磨粒類(lèi)型的影響很大。當(dāng)珩磨在其發(fā)展的50年前，它基本上被用作一個(gè)整理的操作，但是現(xiàn)在，珩磨是響應(yīng)朝著更高的生產(chǎn)力的挑戰(zhàn)。珩磨的原理是：在一定壓力下，珩磨頭上的油石與工件加工表面之間產(chǎn)生復(fù)雜的的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，珩磨頭上的磨粒起切削、刮擦和擠壓作用，從加工表面上切下極薄的金屬層。 本論文主要研究珩磨機(jī)主軸進(jìn)給系統(tǒng)的工作原理及系統(tǒng)的組成。通過(guò)對(duì)珩磨機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)的分析，確定設(shè)計(jì)方案，選擇合適的零部件，設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足要

2、求的珩磨機(jī)。從而掌握珩磨機(jī)的基本結(jié)構(gòu)組成和設(shè)計(jì)方法。 【關(guān)鍵詞】珩磨；進(jìn)給系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)組成；2MBK4218X60 honing machinespindle feed system designDou Long Gang(Grade08,Class2,Machine Design, Manufacturing and Automation，School of Mechanics ,Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723003，Shanxi)Tutor: Sun Fu Abstract Honing is a demanding operati

3、on, often involving the formation of multi-level interrupt surface, it is subject to the impact of the abrasive type. When honing in its development 50 years ago, it was basically being used as a finishing operation, but now, honing respond to the challenge towards higher productivity. Honing the pr

4、inciple is: the complexity of the relative motion under a certain pressure, the Whetstone of the honing head and the workpiece surface, from the cutting of abrasive honing head, scratch and extrusion, cut from the machined surface very thin metal layer.This thesis is mainly honing machine spindle to

5、 feed the system works and the composition of the system. Honing machine, feeding system analysis to determine the design, select the appropriate components, and designed to meet the requirements of the honing machine. Honing machine in order to grasp the basic structure of the composition and desig

6、n methods. Keywords honing; feed system; structure and composition;裝訂線(xiàn)裝訂線(xiàn) 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì)目 錄1 緒論.11.1概述11.2 珩磨技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r11.3發(fā)展趨勢(shì)21.4 其它常見(jiàn)的珩磨技術(shù)31.4.1 激光珩磨技術(shù)31.4.2 刷珩磨技術(shù)51.5課題主要研究設(shè)計(jì)內(nèi)容62珩磨加工簡(jiǎn)介72.1 珩磨加工的原理與特點(diǎn)72.1.1 珩磨加工的原理簡(jiǎn)介72.1.2 珩磨的切削過(guò)程72.1.3 珩磨加工的特點(diǎn)92.2 液壓伺服系統(tǒng)的工作循環(huán)及原理102.3 珩磨加工過(guò)程及相關(guān)參數(shù)132.4 2MKB4218X60珩磨機(jī)的主

7、要技術(shù)規(guī)格及參數(shù)163珩磨機(jī)主軸運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)183.1 工藝方案的擬訂183.2 主軸的直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)183.2.1 方案的提出183.2.2 方案的比較183.2.3 方案的確定193.3 主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)193.3.1 方案的提出193.3.2 方案比較193.3.3 方案確定193.4 電機(jī)的選擇204 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的選擇和設(shè)計(jì)214.1導(dǎo)向柱的選擇和設(shè)計(jì)：214.2架體和油箱的設(shè)計(jì)：224.3主軸箱設(shè)計(jì)：224.4液壓缸的選擇及設(shè)計(jì)：234.4.1液壓缸材料的選擇234.4.2 活塞桿及活塞材料的選擇244.4.3 活塞桿與活塞的連接方式及活塞密封裝置的選擇244.4.4 液壓

8、缸設(shè)計(jì)244.5主軸設(shè)計(jì)及校核：254.5.1 主軸材料的選擇264.5.2 軸徑的計(jì)算264.5.3 軸強(qiáng)度的校核275立式珩磨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)295.1立式珩磨機(jī)的控制要求295.2 可編程控制器PLC的簡(jiǎn)述295.3珩磨機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)控制元件的選擇305.3.1 可編程控制器PLC的選擇305.3.2 刀開(kāi)關(guān)的選擇315.3.3 熔斷器的選擇315.3.4 交流接觸器的選擇315.3.5 繼電器的選擇316 總結(jié)32致 謝33參考文獻(xiàn)34III裝訂線(xiàn)陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 緒論1.1概述珩磨加工是利用可漲縮的磨頭使珩磨頭壓向工件表面，以產(chǎn)生一定的接觸面積和相應(yīng)的壓力，在適當(dāng)?shù)溺衲ヒ簤毫ο?/p>

9、，珩磨條對(duì)被加工表面作旋轉(zhuǎn)和往復(fù)進(jìn)給的相對(duì)綜合運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到改善表面質(zhì)量，改善表面應(yīng)力狀況和提高被加工零件精度的目的，是一種多刃切削的精加工方法。近幾年來(lái)，由于珩磨技術(shù)的發(fā)展，如人造金剛石和立方氮化硼等超硬磨料的應(yīng)用，把珩磨技術(shù)推向一個(gè)新的階段?，F(xiàn)在珩磨已不僅用作高精度要求的終加工工序，并且還可作為切除較大余量的中間工序，是一種高效，優(yōu)質(zhì)的加工方法。 珩磨是磨削加工的一種特殊形式，屬于光整加工。珩磨機(jī)床的分類(lèi)方法有很多種，如單軸，多軸的不同；如數(shù)控的，機(jī)械的差別：分為立式和臥式珩磨機(jī)，其加工原理是在一定壓力下，珩磨頭上的砂條（油石）與工件加工表面之間產(chǎn)生復(fù)雜的的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，珩磨頭上的磨粒起切削、

10、刮擦和擠壓作用，從加工表面上切下極薄的金屬層。珩磨工序需要在磨削或精鏜的基礎(chǔ)上進(jìn)行。其加工范圍廣泛運(yùn)用在汽車(chē)、拖拉機(jī)、船舶、航空、軍工等特別是大批大量生產(chǎn)中采用專(zhuān)用珩磨機(jī)珩磨更為經(jīng)濟(jì)合理，對(duì)于某些零件，珩磨已成為典型的光整加工方法，如發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸套，連桿孔和液壓缸筒等。 本文所介紹的珩磨機(jī)采用的是一種雙進(jìn)給實(shí)時(shí)檢測(cè)珩磨頭，這種珩磨可以在工作過(guò)程中不停機(jī)實(shí)現(xiàn)粗精磨兩次進(jìn)給，這種珩磨方法效率更高，獲得珩磨表面微觀(guān)網(wǎng)紋更合理。論文中介紹了內(nèi)孔珩磨原理，珩磨油石及珩磨頭結(jié)構(gòu)，珩磨工藝參數(shù)的選擇等，將詳細(xì)論述液壓伺服系統(tǒng)的工作原理、方案設(shè)計(jì)和傳動(dòng)系統(tǒng)中二級(jí)傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)與防真運(yùn)動(dòng)分析。1.2 珩磨技術(shù)的發(fā)

11、展?fàn)顩r早在1992年，美國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室的Swyt先生和東京科技大學(xué)的Taniguchi先生預(yù)測(cè)工業(yè)零部件的制造公差將進(jìn)一步緊縮（實(shí)際上20世紀(jì)80年代常規(guī)加工手段所要求達(dá)到的零件精度為5Lm，而90年代的精度要求已是1Lm）這種挑戰(zhàn)在汽車(chē)制造業(yè)表現(xiàn)的尤為激烈，現(xiàn)代制造技術(shù)要求任何一種加工手段首先必須滿(mǎn)足批量生產(chǎn)的環(huán)境要求，實(shí)現(xiàn)CPK2，并且加工結(jié)果是可以追溯和驗(yàn)證的。精密和超精密切削已逐漸地開(kāi)始替代傳統(tǒng)的加工方法，作為一種重要的精密加工方法，珩磨根據(jù)珩磨頭結(jié)構(gòu)形式的不同，分類(lèi)為通用珩磨（漲縮式砂條珩磨），可調(diào)整的整體珩磨（金剛石電鍍刀具珩磨）以及特殊珩磨。傳統(tǒng)的珩磨加工利用可漲縮的磨頭使珩磨

12、砂條壓向工件表面，以產(chǎn)生一定的接觸面積和相應(yīng)的壓力，壓力愈大，切削量愈大，同時(shí)砂條對(duì)工件表面作旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)，珩磨砂條重復(fù)著3種變化過(guò)程，在加工初始期的磨粒脫落階段，隨著珩磨進(jìn)行的磨粒破碎切削階段，以及最終的堵塞切削階段。金剛石鍍層刀具應(yīng)用于珩磨工藝是60年代發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，隨著工業(yè)金剛石的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，20世紀(jì)80年代這種整體式珩磨技術(shù)因其在競(jìng)爭(zhēng)中的顯著優(yōu)勢(shì)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，尤其適用于有一定生產(chǎn)批量的，零件形狀精度在0.5Lm以?xún)?nèi)的精密零件加工。整體式珩磨加工是由金剛石或立方氮化硼鍍層的桿狀刀具完成的。在最初期的刀具刃磨后，刀具僅需要偶爾的尺寸調(diào)整以補(bǔ)償金剛石的磨損。刀具旋轉(zhuǎn)著，一

13、次性走刀通過(guò)工件，即完成加工，故這種加工方式又稱(chēng)為Singlepass。與傳統(tǒng)的砂條珩磨加工不同，Singlepass刀具在每一個(gè)加工循環(huán)中不漲縮，這樣就避免了傳動(dòng)誤差。金剛石自身具有極高的硬度，高的耐磨性和熱傳導(dǎo)性以及與金屬的低摩擦系數(shù)，當(dāng)使用較高的切削速度時(shí)刀具的磨損依然甚小。這種高的尺寸耐用度是精密加工中實(shí)現(xiàn)超光滑的加工表面和高加工精度的保證。在整個(gè)切削過(guò)程中，沿著金剛石刀具圓周方向以及長(zhǎng)度方向的成千上萬(wàn)顆細(xì)小的超硬磨料同時(shí)進(jìn)行切削，加工時(shí)間短，產(chǎn)生的加工應(yīng)力和熱變形最小。10年前，針對(duì)閥類(lèi)零件的精加工，美國(guó)的零部件制造商多采用內(nèi)孔磨削的方法，一些工廠(chǎng)采用漲縮式珩磨加工閥孔，而與之相對(duì)應(yīng)

14、的軸則多采取配磨的方式以保證合適的配合間隙。應(yīng)用Singlepass整體式珩磨加工后，嚴(yán)格的閥孔尺寸控制在批量生產(chǎn)中就完全可以做到，配磨已不再需要，這樣因?yàn)榕淠ギa(chǎn)生的測(cè)量誤差，工裝量具和人工的耗費(fèi)都不再存在，同時(shí)加工工藝的改善使得實(shí)際的機(jī)床運(yùn)行成本，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度甚至于勞動(dòng)技能要求都大大地降低了。在實(shí)際的零件加工中，大多數(shù)的應(yīng)用可能需要一系列預(yù)設(shè)定的singlepass刀具。加工余量的去除和表面粗糙度能力取決于特定刀具的超硬磨料的尺寸。當(dāng)每把刀具被設(shè)定分別去除總加工余量的一部分時(shí)，較粗粒度的刀具用于最初的余量去除，較細(xì)粒度的刀具完成所要求的表面粗糙度，以此實(shí)現(xiàn)最大的效率Singlepass珩磨

15、加工技術(shù)從最初的鑄鐵零件加工發(fā)展至今，已成功地應(yīng)用于幾乎各種工件材料的盲孔，通孔和臺(tái)階孔的加工。并可實(shí)現(xiàn)多種的表面紋理，如交叉網(wǎng)紋，螺旋線(xiàn)或正弦曲線(xiàn)。如今越來(lái)越多的元器件制造商采用了這種加工工藝，從而實(shí)現(xiàn)了更高的產(chǎn)品質(zhì)量并極大地降低了生產(chǎn)成本。Singlepass超硬磨料加工技術(shù)的發(fā)展使得珩磨已不僅用作高精度要求的終加工工序，并且還可作為切除較大余量的中間工序。在不遠(yuǎn)的將來(lái)，隨著Singlepass加工技術(shù)更多的發(fā)展，必將取代傳統(tǒng)的加工方式。1.3發(fā)展趨勢(shì) 珩磨機(jī)床向復(fù)雜化、數(shù)控化方向發(fā)展。臥式珩磨機(jī)床目前很少做到閉環(huán)控制，無(wú)法嚴(yán)格保證大批量生產(chǎn)的超高加工精度。未來(lái)的小型臥式珩磨機(jī)床通過(guò)NC控

16、制，主動(dòng)測(cè)量，應(yīng)當(dāng)能提高加工零件的尺寸一致性。目前，大型臥式珩磨機(jī)床的發(fā)展很迅速，已經(jīng)作到NC控制，遠(yuǎn)程測(cè)量反饋，半閉環(huán)控制。立式珩磨機(jī)床將在目前完全閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上發(fā)展超高速主軸系統(tǒng)，進(jìn)給頻率更快，進(jìn)給晚小的進(jìn)給系統(tǒng)，能夠自我修整珩磨油石的珩磨系統(tǒng)或者珩磨中心，各種人為因素的影響。目前，珩磨機(jī)床能實(shí)現(xiàn)平面、外圓、內(nèi)圓的珩磨加工；通過(guò)珩磨工具的改進(jìn)，能夠?qū)崿F(xiàn)橢圓內(nèi)孔和曲面的珩磨。在珩磨外圓領(lǐng)域，將取得突破性發(fā)展，能夠在大多數(shù)外圓加工中取代外圓磨。 珩磨機(jī)床作為復(fù)雜的生產(chǎn)工具，最根本的是加工工藝與主機(jī)結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)，而各種新工藝，新材料，新元件，新刀具，新控制系統(tǒng)等也將運(yùn)用在珩磨機(jī)床上，未來(lái)的珩磨

17、機(jī)床的加工精度會(huì)更高，加工效率更快，加工范圍更廣泛。1.4 其它常見(jiàn)的珩磨技術(shù)1.4.1 激光珩磨技術(shù)汽缸表面處理的新發(fā)展激光珩磨，激光從70年代就被引入到了汽缸的處理中，并不斷發(fā)展。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)表面的激光處理的主要目的是：提高汽缸內(nèi)壁的硬度和耐磨性，并改善汽缸和活塞之間的潤(rùn)滑效果，從而達(dá)到減磨延壽、提高密封性、降低耗油量、減少顆粒排放的效果。激光珩磨作為最新的發(fā)展，其處理效果已實(shí)現(xiàn)了這些目標(biāo)；尤其是可有效地降低排放，而我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量和保有量不斷增加，汽車(chē)包括其它機(jī)動(dòng)車(chē)輛的尾氣污染問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，因此，對(duì)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)和環(huán)保事業(yè)將產(chǎn)生極為有利的影響和作用。激光珩磨是珩磨與激光技術(shù)的復(fù)合，由粗珩、激

18、光造型和精珩三道工序組成。粗珩時(shí)，確定了宏觀(guān)形狀，并產(chǎn)生了對(duì)氣缸套內(nèi)孔進(jìn)行造型的原始表面。根據(jù)氣缸套性能所要求的激光造型類(lèi)型確定原始表面。激光造型能實(shí)現(xiàn)連貫的輸送機(jī)油缸的交叉形網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)或螺旋型凹腔結(jié)構(gòu)(微型壓力室系統(tǒng))。而精珩是進(jìn)一步修磨原始表面，提高強(qiáng)度，降低粗糙度。激光珩磨機(jī)床與研磨機(jī)類(lèi)似，具有往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和螺旋上升運(yùn)動(dòng)，3個(gè)主要部件是:激光器、光導(dǎo)系統(tǒng)和激光輸出頭。光學(xué)系統(tǒng)將光束聚焦到孔壁上,采用數(shù)控系統(tǒng)可以保證激光造型結(jié)構(gòu)靈活地適應(yīng)性能所要求的條件。(a) 異常磨損時(shí)氣缸的磨損曲線(xiàn) (b) 正常磨損時(shí)氣缸磨損曲線(xiàn)圖1.4.1 氣缸的磨損曲線(xiàn)激光在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸表面處理中經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段：

19、大斑點(diǎn)慢掃描螺旋式激光淬火、小斑點(diǎn)快掃描網(wǎng)紋式激光淬火和網(wǎng)紋狀激光珩磨。大斑點(diǎn)慢掃描螺旋式激光淬火的加工特點(diǎn)：1)cch激光的波長(zhǎng)為106肛m，波長(zhǎng)較長(zhǎng)，吸收率較低；因此，在用cch激光進(jìn)行汽缸淬火時(shí)，必須將其表面進(jìn)行預(yù)處理(如磷化處理)，以提高材料對(duì)激光能量的吸收率。2)激光器的功率：國(guó)外用于汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)汽缸淬火的CO2激光通常為2kw5kW，國(guó)內(nèi)通常為08kW2kW。3)激光焦斑直徑多為3mm4mm左右，掃描速度為08mmin12mmin，淬火方式通常為大斑點(diǎn)慢掃描。4)CCh激光淬火圖案多為螺旋式(或在淬火螺旋線(xiàn)間增加斑點(diǎn)狀淬火塊)，形狀簡(jiǎn)單、操作時(shí)間短；但由于淬硬帶是一條不封閉的螺旋線(xiàn)，

20、在汽缸運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)在兩淬火帶之間出現(xiàn)螺旋的磨損帶，易造成竄油、漏氣。(5)汽缸報(bào)廢(或大修)的主要依據(jù)是汽缸內(nèi)徑的磨損程度，通常是以直徑方向磨損015mm020mm為報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，因此，淬硬層應(yīng)大于01mm。由于CO2激光淬火后所需的珩磨工作量較大，故淬硬層深度較大，一般大于01mm.小斑點(diǎn)快掃描網(wǎng)紋狀激光淬火這種激光淬火大多采用YAG激光器，產(chǎn)生的激光束由數(shù)控設(shè)備控制快速掃描汽缸內(nèi)壁，形成了以激光淬火帶為硬骨架的規(guī)則網(wǎng)紋，而未被激光淬火的區(qū)域仍為軟的基體；這個(gè)軟的基體在摩擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)中(活塞環(huán)與汽缸壁)必然被磨損得較多，而形成微凹坑，長(zhǎng)期運(yùn)行形成了菱形“微油池”，這些封閉的油池對(duì)于活塞環(huán)的運(yùn)

21、動(dòng)可以起到潤(rùn)滑作用。其加工特點(diǎn)：1)YAG激光的波長(zhǎng)為106tma，波長(zhǎng)較短，容易被金屬吸收，因此，在用YAG激光進(jìn)行汽缸淬火時(shí)可以不進(jìn)行表面預(yù)處理。2)激光器的功率：YAG激光器的輸出功率較低，國(guó)內(nèi)用于汽缸淬火的YAG激光器的功率多為350W 500W。3)激光淬火的斑點(diǎn)直徑多為lmm14mm，淬火速度為25mmin30mmin。淬火方式通常為小斑點(diǎn)快掃描。4)YAG激光淬火圖案多采用網(wǎng)紋式，淬硬帶形成的表面積是螺旋紋式的34倍，不會(huì)產(chǎn)生螺旋紋式淬火出現(xiàn)的螺旋磨損帶。5)網(wǎng)紋夾角為40。65。，掃描面積比為30 35，在低速運(yùn)行的機(jī)械中其淬硬面積應(yīng)適當(dāng)增加(如44)。6)淬火層深度一般為01

22、0mm015mm。當(dāng)然，在保證表面不產(chǎn)生明顯的微熔及不產(chǎn)生缸體較大變形的情況下，淬硬層稍深些更好 。網(wǎng)紋狀激光珩磨發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)尾氣排放中的有害物質(zhì)主要是CO，HC(碳?xì)浠衔?，NO (氮氧化合物)，還有少量的sch及浮游的顆粒物質(zhì)。就活塞和汽缸而言，如果它們之間潤(rùn)滑效果不好，必然造成摩擦損耗大，功率損失過(guò)多，將會(huì)使燃油耗增加，尾氣排放增多。同時(shí)活塞環(huán)和氣缸之間會(huì)有部分直接固體接觸，磨損量過(guò)大后，將產(chǎn)生間隙、密封性變差，燃燒室內(nèi)的氣體會(huì)從間隙漏出，再自曲軸箱經(jīng)通氣管排出，主要成分就是HC；而且這些來(lái)自燃燒室的氣體溫度很高，還會(huì)燒掉部分潤(rùn)滑油，使機(jī)油耗增加，尾氣中的顆粒物質(zhì)增多。激光珩磨可有效地

23、降低排放，故這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于我國(guó)的發(fā)動(dòng)機(jī)制造有重要的意義。激光珩磨是由德國(guó)學(xué)者Klink等人于1995年提出的，德國(guó)的格林公司將激光珩磨技術(shù)應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的處理中，獲得了良好的效果，成為一項(xiàng)處理汽缸的新技術(shù)，并申請(qǐng)了專(zhuān)利。所謂激光珩磨就是利用具有一定能量密度的激光束，在汽缸工作表面，根據(jù)其潤(rùn)滑性能要求，有針對(duì)性地進(jìn)行表面微觀(guān)幾何結(jié)構(gòu)造型，屬于激光精細(xì)加工。1.4.2 刷珩磨技術(shù)盡管金屬加工業(yè)不用低壓珩磨，但是仍存在這種工藝的要求。Sunnen開(kāi)發(fā)的剛性刷珩磨可以減少因前道工序的不良加工而引起的尺寸變化。刷珩磨可以提高工件表面質(zhì)量的均勻性，可修整其他加工過(guò)程中產(chǎn)生的微裂紋。但是刷珩磨僅僅在不把它作

24、為一種切削加工工藝的情況下才呈現(xiàn)出上述的優(yōu)越性。傳統(tǒng)珩磨只能去除表面平均線(xiàn)以上的細(xì)微凸出峰，切深不超過(guò)幾十個(gè)微米。圖1.4.2表明刷珩磨可明顯提高表面質(zhì)量，上圖是未珩磨的工件，其表面呈粗糙鋸齒狀，下圖是刷珩磨后的同一工件表面。圖6-3顯示了刷珩磨與傳統(tǒng)珩磨的區(qū)別。汽缸壁被刷珩磨后可增加與活塞環(huán)的接觸應(yīng)力，當(dāng)我們對(duì)比一下刷珩磨前后表面接觸比率時(shí)發(fā)現(xiàn)，刷磨后的球面接觸率明顯增大。圖1.4.2 珩磨前后的工作表面質(zhì)量圖1.4.3 傳統(tǒng)珩磨與刷珩磨的對(duì)比刷珩磨可以除去其他工序留下的劃痕和折疊切屑，并可達(dá)到很高的表面粗糙度。刷珩磨不僅可用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)。而且可用于其他方面，應(yīng)用范圍很廣。有些工廠(chǎng)使用

25、刷珩磨專(zhuān)用設(shè)備，通過(guò)使用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的工具和夾具，即使是鉆床也能用于刷珩磨。1.5課題主要研究設(shè)計(jì)內(nèi)容本課題所設(shè)計(jì)的珩磨機(jī)，其加工范圍缸徑從 50180mm，主軸行程可達(dá)600mm ,加工精度H6 H7級(jí)，粗糙度達(dá)到01，磨削功率大，磨削行程長(zhǎng)。而且磨削頭上下速度及回轉(zhuǎn)速度需隨工件直徑的變化而可調(diào)。經(jīng)計(jì)算分析，該機(jī)采用液壓傳動(dòng)，立式安裝方式有利于磨削時(shí)磨屑的排出及噴油潤(rùn)滑，以保證磨削質(zhì)量。磨削頭上下運(yùn)動(dòng)需等速，采用差動(dòng)控制回路來(lái)實(shí)現(xiàn)。磨削頭的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)選用液壓馬達(dá)帶動(dòng)。磨削時(shí)進(jìn)給采用無(wú)返回自動(dòng)張緊式進(jìn)給機(jī)構(gòu)，當(dāng)磨削功率一定時(shí)，其進(jìn)給量可以手動(dòng)調(diào)節(jié)。該液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)部分：第一，是液壓缸上下移

26、動(dòng)的液壓回路設(shè)計(jì)，用于控制珩磨頭的上下移動(dòng)，以適應(yīng)不同大小規(guī)格的工件的加工。第二，是珩磨頭的旋轉(zhuǎn)控制回路設(shè)計(jì)，用于加工不同工件是珩磨頭旋轉(zhuǎn)速度的控制。第7頁(yè) 共34頁(yè)2 珩磨加工簡(jiǎn)介2.1 珩磨加工的原理與特點(diǎn)2.1.1 珩磨加工的原理簡(jiǎn)介珩磨是利用安裝于珩磨頭圓周上的一條或多條油石，由脹開(kāi)機(jī)構(gòu)（有旋轉(zhuǎn)式和推進(jìn)式兩種）將油石沿徑向脹開(kāi)，使其壓向工件孔壁， 以便產(chǎn)生一定的面接觸。與此同時(shí)，使珩磨頭作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)孔進(jìn)行低速磨削和摩擦拋光。由于珩磨頭的旋轉(zhuǎn)及往復(fù)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，油石上的磨粒在孔的表面上的切削軌跡成交叉而不重復(fù)的網(wǎng)紋，因而獲得表面粗糙度較小的加工表面。徑向加壓運(yùn)動(dòng)是油石的進(jìn)給

27、運(yùn)動(dòng)，加壓壓力愈大，進(jìn)給量就愈大。在大多數(shù)情況下，珩磨頭與機(jī)床主軸之間或珩磨頭與工件夾具之間是浮動(dòng)的。這樣，加工時(shí)珩磨頭以工件孔壁作導(dǎo)向。因而加工精度受機(jī)床本身精度的影響較小，孔表面的形成基本上具有創(chuàng)制過(guò)程的特點(diǎn)。所謂創(chuàng)制過(guò)程是油石和孔壁相互對(duì)研、互相修整而形成孔壁和油石表面。其原理類(lèi)似兩塊平面運(yùn)動(dòng)的平板相互對(duì)研而形成平面的原理。珩磨時(shí)由于珩磨頭旋轉(zhuǎn)并往復(fù)運(yùn)動(dòng)或珩磨頭旋轉(zhuǎn)工件住復(fù)運(yùn)動(dòng)，使加工面形成交叉螺旋線(xiàn)切削軌跡，而且在每一往復(fù)行程時(shí)間內(nèi)珩磨頭的轉(zhuǎn)數(shù)不是整數(shù)，因而兩次行程間，珩磨頭相對(duì)工件在周向錯(cuò)開(kāi)一定角度，這樣的運(yùn)動(dòng)使珩磨頭上的每一個(gè)磨粒在孔壁上的運(yùn)動(dòng)軌跡亦不會(huì)重復(fù)。此外，珩磨頭每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，

28、油石與前一轉(zhuǎn)的切削軌跡在軸向上有一段重疊長(zhǎng)度，使前后磨削軌跡的銜接更平滑均勻。這樣，在整個(gè)珩磨過(guò)程中，孔壁和油石面的每一點(diǎn)相互干涉的機(jī)會(huì)差不多相等。因此，隨著珩磨的進(jìn)行孔表面和油石表面不斷產(chǎn)生干涉點(diǎn)，不斷將這些干涉點(diǎn)磨去并產(chǎn)生新的更多的干涉點(diǎn)，又不斷磨去，使孔和油石表面接觸面積不斷增加，相互干涉的程度和切削作用不斷減弱，孔和油石的圓度和圓柱度也不斷提高，最后完成孔表面的創(chuàng)制過(guò)程。為了得到更好的圓柱度，在可能的情況下，珩磨中經(jīng)常使零件掉頭， 或改變珩磨頭與工件軸向的相互位置。需要說(shuō)明的一點(diǎn)：由于珩磨油石采用金剛石和立方氮化硼等磨料，加工中油石磨損很小，即油石受工件修整量很小。因此，孔的精度在一定

29、程度上取決于珩磨頭上油石的原始精度。所以我們用金剛石和立方氮化硼油石時(shí)，珩磨前要很好地修整油石，以確?？椎木?。第8頁(yè) 共34頁(yè)2.1.2 珩磨的切削過(guò)程 1)定壓進(jìn)給珩磨 定壓進(jìn)給中進(jìn)給機(jī)構(gòu)以恒定的壓力壓向孔壁,共分三個(gè)階段。 第一個(gè)階段是脫落切削階段,這種定壓珩磨,開(kāi)始時(shí)由于孔壁粗糙,油石與孔壁接觸面積很小,接觸壓力大,孔壁的凸出部分很快被磨去。而油石表面因接觸壓力大,加上切屑對(duì)油石粘結(jié)劑的磨耗,使磨粒與粘結(jié)劑的結(jié)合強(qiáng)度下降,因而有的磨粒在切削壓力的作用下自行脫落,油石面即露出新磨粒,此即油石自銳。 第二階段是破碎切削階段,隨著珩磨的進(jìn)行,孔表面越來(lái)越光,與油石接觸面積越來(lái)越大,單位面積的

30、接觸壓力下降,切削效率降低。同時(shí)切下的切屑小而細(xì),這些切屑對(duì)粘結(jié)劑的磨耗也很小。因此,油石磨粒脫落很少,此時(shí)磨削不是靠新磨粒,而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端負(fù)荷很大,磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削刃。 第三階段為堵塞切削階段,繼續(xù)珩磨時(shí)油石和孔表面的接觸面積越來(lái)越大,極細(xì)的切屑堆積于油石與孔壁之間不易排除,造成油石堵塞, 變得很光滑。因此油石切削能力極低, 相當(dāng)于拋光。若繼續(xù)珩磨,油石堵塞嚴(yán)重而產(chǎn)生粘結(jié)性堵塞時(shí),油石完全失去切削能力并嚴(yán)重發(fā)熱,孔的精度和表面粗糙度均會(huì)受到影響。此時(shí)應(yīng)盡快結(jié)束珩磨。 2)定量進(jìn)給珩磨 定量進(jìn)給珩磨時(shí),進(jìn)給機(jī)構(gòu)以恒定的速度擴(kuò)張進(jìn)給,使磨粒強(qiáng)制性地切入工件。因此珩

31、磨過(guò)程只存在脫落切削和破碎切削,不可能產(chǎn)生堵塞切削現(xiàn)象。因?yàn)楫?dāng)油石產(chǎn)生堵塞切削力下降時(shí),進(jìn)給量大于實(shí)際磨削量,此時(shí)珩磨壓力增高,從而使磨粒脫落、破碎,切削作用增強(qiáng)。用此種方法珩磨時(shí),為了提高孔精度和表面粗糙度,最后可用不進(jìn)給珩磨一定時(shí)間。 3)定壓-定量進(jìn)給珩磨 開(kāi)始時(shí)以定壓進(jìn)給珩磨,當(dāng)油石進(jìn)入堵塞切削階段時(shí),轉(zhuǎn)換為定量進(jìn)給珩磨,以提高效率。最后可用不進(jìn)給珩磨,提高孔的精度和表面粗糙度。2.1.3 珩磨加工的特點(diǎn)（1）加工精度高特別是一些中小型的通孔，其圓柱度可達(dá)0001mm以?xún)?nèi)。一些壁厚不均勻的零件，如連桿，其圓度能達(dá)到0002mm。對(duì)于大孔（孔徑在200mm以上），圓度也可達(dá)0005mm，

32、如果沒(méi)有環(huán)槽或徑向孔等，直線(xiàn)度達(dá)到001mm/m以?xún)?nèi)也是有可能的。珩磨比磨削加工精度高，磨削時(shí)支撐砂輪的軸承位于被珩孔之外，會(huì)產(chǎn)生偏差，特別是小孔加工，磨削比珩磨精度更差。珩磨一般只能提高被加工件的形狀精度，要想提高零件的位置精度，第9頁(yè) 共34頁(yè)需要采取一些必要的措施。如用面板改善零件端面與軸線(xiàn)的垂直度（面板安裝在沖程托架上，調(diào)整使它與旋轉(zhuǎn)主軸垂直，零件靠在面板上加工即可）。（2）表面質(zhì)量好表面為交叉網(wǎng)紋，有利于潤(rùn)滑油的存儲(chǔ)及油膜的保持。有較高的表面支承率（孔與軸的實(shí)際接觸面積與兩者之間配合面積之比），因而能承受較大載荷，耐磨損，從而提高了產(chǎn)品的使用壽命。珩磨速度低（是磨削速度的幾十分之一）

33、，且油石與孔是面接觸，因此每一個(gè)磨粒的平均磨削壓力小，這樣珩磨時(shí)，工件的發(fā)熱量很小，工件表面幾乎無(wú)熱損傷和變質(zhì)層，變形小。珩磨加工面幾乎無(wú)嵌砂和擠壓硬質(zhì)層。磨削比珩磨切削壓力大，磨具和工件是線(xiàn)接觸，有較高的相對(duì)速度。因而會(huì)在局部區(qū)域產(chǎn)生高溫，會(huì)導(dǎo)致零件表面結(jié)構(gòu)的永久性破壞。（3）加工范圍廣主要加工各種圓柱形孔：通孔，軸向和徑向有問(wèn)斷的孔，如有徑向孔或槽孔、鍵槽孔、花鍵孔、盲孔、多臺(tái)階孔等。另外，用專(zhuān)用珩磨頭，還可加工圓錐孔、橢圓孔等，但由于珩磨頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不用。用外圓珩磨工具可以珩磨圓柱體，但其去除的余量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于內(nèi)圓珩磨的余量。珩磨幾乎可以加工任何材料，特別是金剛石和立方氮化硼磨料的應(yīng)用，

34、進(jìn)一步拓展了珩磨的運(yùn)用領(lǐng)域，同時(shí)也大大提高了珩磨加工的效率。（4）切削余量少為達(dá)到圖2.1.1所示圖樣要求的精度，采用珩磨加工是所有加工方法中去除余量最少的一種加工方法。在珩磨加工中，珩磨工具是以工件作為導(dǎo)向來(lái)切除工件多余的余量而達(dá)到工件所需的精度。珩磨時(shí)，珩磨工具先珩工件中需去除余量最大的地方，然后逐漸珩去其余需去除余量大的地方，直至珩至需去除余量最少的地方。圖2.1.1 珩磨件內(nèi)孔表面形狀第10頁(yè) 共34頁(yè)（5）糾孔能力強(qiáng)由于其余各種加工工藝方面存在不足，致使在加工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)以下一些加工缺陷。如圖2.1.2，失圓、喇叭口、波紋孔、尺寸小、腰鼓形、錐度、鏜刀紋、彩虹狀、孔偏及表面粗糙度等。

35、采用珩磨工藝加工可以通過(guò)去除最少加工余量而極大地改善孔和外圓的尺寸精度、圓度、直線(xiàn)度、圓柱度和表面粗糙度。圖2.1.2 常見(jiàn)內(nèi)孔加工中的缺陷2.2 液壓伺服系統(tǒng)的工作循環(huán)及原理液壓系統(tǒng)由液壓油源、控制油路、及液壓缸等組成，采用疊加閥型式。系統(tǒng)由兩臺(tái)葉片泵提供液壓油源，一套油源供給左邊珩磨頭的往復(fù)缸及漲砂條缸用的壓力油，另一套油源除了供給右邊珩磨頭的往復(fù)缸及漲砂條缸的用油外，還供給系統(tǒng)的上下料、夾緊、抬起、插銷(xiāo)等輔助動(dòng)作用油。左邊珩磨頭與右邊珩磨頭的動(dòng)作完全相同。根據(jù)不同的加工品種，兩泵可單獨(dú)工作，又可同時(shí)工作。珩磨頭漲縮缸通過(guò)連桿與珩磨頭連在一起，由往復(fù)缸的活塞桿帶動(dòng)，旋轉(zhuǎn)著在孔中做上下往復(fù)運(yùn)

36、動(dòng)，同時(shí)漲縮缸動(dòng)作，把砂條漲出，以完成珩磨。液壓系統(tǒng)工作循環(huán)及原理如下（見(jiàn)圖2.2）：（1）液壓泵起動(dòng) 壓力油經(jīng)電磁卸荷溢流閥流回油箱，液壓泵卸載。（2）托架抬起 此工步是讓夾具上的托架抬起至一定高度后，隨伺服移動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)至接料位，為接料作好準(zhǔn)備。電磁鐵1DT、9DT通電，托架抬起。抬起壓力由減壓閥J2調(diào)整。（3）送料及送料返回 工作臺(tái)移至接料位后， 6DT、7DT通電，壓力油經(jīng)換向閥1、第11頁(yè) 共34頁(yè)電磁節(jié)流閥2至液壓缸，快速送料。送至一定距離后，7DT斷電，油液經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸，實(shí)現(xiàn)緩沖送料。當(dāng)送料到位后，6DT斷電，7DT通電，送料缸自動(dòng)返回。（4）托架落下 送料到工作臺(tái)上后，工

37、作臺(tái)移至加工位，9DT斷電，托架落下。（5）插銷(xiāo) 此工步是將定位銷(xiāo)插入工件的定位銷(xiāo)孔中，以實(shí)現(xiàn)工件的定位。當(dāng)托架落下后，10DT通電，壓力油經(jīng)換向閥10至液壓缸無(wú)桿腔，實(shí)現(xiàn)插銷(xiāo)。（6）夾緊 插銷(xiāo)后，壓力繼電器3SP動(dòng)作，使4DT通電，壓力油經(jīng)減壓閥J1、換向閥8至無(wú)桿腔，夾緊工件。夾緊壓力由減壓閥J1調(diào)整，一般為1.52MPa。（7）主軸慢下 夾緊工件后，壓力繼電器1SP動(dòng)作，2DT、14DT斷電，壓力油經(jīng)節(jié)流閥4、換向閥5的右位、電動(dòng)單向調(diào)速閥6、單向閥7進(jìn)入“行程控制”操縱箱。操縱箱由先導(dǎo)閥、換向閥、液動(dòng)閥等組成。在圖示情況下，壓力油同時(shí)進(jìn)入先導(dǎo)閥、換向閥和液動(dòng)閥，通過(guò)控制油路使液動(dòng)閥和換

38、向閥處于各自的位置，主壓力油經(jīng)換向閥的右位、液動(dòng)閥的左位進(jìn)入液壓缸的無(wú)桿腔和有桿腔，形成差動(dòng)回路，活塞向下移動(dòng)。有桿腔的回油需經(jīng)單向順序閥，其作用是為了防止活塞和運(yùn)動(dòng)部件在懸停期間因自重而自行下滑。調(diào)整時(shí)要使其開(kāi)啟壓力稍微大于活塞和運(yùn)動(dòng)部件因自重而在液壓缸下腔產(chǎn)生的壓力。主軸慢下的速度由電動(dòng)單向調(diào)速閥6調(diào)整。14DT通電時(shí)，漲砂條缸活塞處于中間位置，砂條在縮回狀態(tài)，其原理見(jiàn)回中位。單向閥7的作用是防止停機(jī)時(shí)，因順序閥的微小泄漏而引起活塞下降。（8）低壓粗珩 主軸慢下至下端終點(diǎn)時(shí)，碰到擋鐵，通過(guò)杠桿機(jī)構(gòu)使先導(dǎo)閥換向，接通左位。主軸由變頻電機(jī)帶動(dòng)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，3DT通電，壓力油經(jīng)節(jié)流閥4換向閥5的右位

39、，電動(dòng)單向調(diào)速閥6、單向閥7至操縱箱中。此時(shí)先導(dǎo)閥控制的換向閥也接通左位，壓力油經(jīng)換向閥的左位、液動(dòng)閥的左位、單向順序閥至液壓缸的有桿腔，活塞快速上移。當(dāng)上移碰到上端擋鐵時(shí)，杠桿機(jī)構(gòu)操縱先導(dǎo)閥換向，又開(kāi)始快速差動(dòng)向下運(yùn)動(dòng)移動(dòng)的速度可由節(jié)流閥4調(diào)整，其調(diào)整范圍為325.4m/min。主軸往復(fù)移動(dòng)的同時(shí)，壓力油經(jīng)減壓閥J5、換向閥11、12、13的右位至漲砂條缸的無(wú)桿腔，有桿腔回油經(jīng)閥14、13的右位、單向閥至油箱，活塞向下移動(dòng)由其控制的珩磨頭粗砂條漲出，實(shí)現(xiàn)低壓粗珩。因減壓閥的最低穩(wěn)定壓力為0. 5MPa，而低壓珩磨時(shí)僅需要0.3MPa左右，所以在此回路中，采用開(kāi)啟壓力約為0.35MPa的單向閥

40、作為背壓閥。調(diào)整J4約為0.651.15MPa，這樣作用在活塞上的力相互抵消一部分，使最終作用在砂條上的力達(dá)到要求的數(shù)值。此回路中有一個(gè)固定節(jié)流孔，它能使珩磨頭壓力在小范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)迅速穩(wěn)定。第12頁(yè) 共34頁(yè)圖2.2 珩磨機(jī)液壓伺服系統(tǒng)原理圖（9）高壓粗珩 低壓粗珩到一定尺寸時(shí)，氣測(cè)裝置發(fā)信號(hào)，11DT通電，壓力油經(jīng)減壓閥J4、換向閥1左位、12的右位、13右位至液壓缸無(wú)桿腔，實(shí)現(xiàn)高壓粗珩。J4的調(diào)整壓力約為0.851.35MPa。（10）低壓精珩 高壓粗珩到一定尺寸時(shí)，氣測(cè)發(fā)信號(hào)，13DT通電，壓力油經(jīng)減壓閥J5、換向閥11、12的右位、13的左位、14的右位至液壓缸的有桿腔，無(wú)桿腔回油經(jīng)換

41、向閥13的左位、單向閥至油箱。活塞向上移動(dòng)，精砂條漲出，實(shí)現(xiàn)低壓精珩。（11）回中位 低壓精珩到一定尺寸時(shí)，氣測(cè)發(fā)信號(hào)，14DT通電，壓力油經(jīng)減壓閥J5、換向閥11、12、13的右位至液壓缸的無(wú)桿腔，此時(shí)液壓缸最下端油口被閥14封死，回油經(jīng)液壓缸中間的油口、換向閥14的左位、閥13的右位、單向閥至油箱，活塞向下移動(dòng)。當(dāng)活塞下移至液壓缸體中間位置時(shí)，活塞的寬度將中間油口封死，活塞停止在中間位置，精砂條縮回。（12）光珩 低壓精珩后，尺寸基本達(dá)到設(shè)定值再經(jīng)過(guò)光珩是為了修整孔的光潔度。回中位后經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，12DT、13DT通電，壓力油經(jīng)減壓閥J3、換向閥12、13的左位、14的右位至有桿腔，無(wú)桿腔

42、回油經(jīng)1的左位、單向閥至油箱?；钊蛏弦苿?dòng)，精砂條漲出實(shí)現(xiàn)光珩。J3的調(diào)整壓力約為0.450.65MPa。（13）主軸慢上 光珩至設(shè)定值，氣測(cè)發(fā)信號(hào)，3DT斷電，14DT、15DT通電，再次回中位，主軸停轉(zhuǎn)。壓力油經(jīng)節(jié)流閥4、換向閥5的右位、電動(dòng)單向調(diào)速閥6、單向閥第13頁(yè) 共34頁(yè)7至操縱箱，因15DT通電，液動(dòng)閥總是處于右位，此時(shí)不論珩磨頭正向下或向上運(yùn)動(dòng)，即不管先導(dǎo)閥處于哪個(gè)位置，活塞立即向上慢速運(yùn)動(dòng)。（14）放松 磨頭上移至水圈位時(shí)，如需在下一工位繼續(xù)加工，則移動(dòng)工作臺(tái)至下個(gè)工位。如果已加工完畢，則5DT通電，壓力油經(jīng)減壓閥J1、換向閥8至夾緊缸，完成工件的放松。（15）拔銷(xiāo) 放松以后

43、，10DT斷電，壓力油經(jīng)換向閥10至插銷(xiāo)缸，完成拔銷(xiāo)動(dòng)作。（16）托架抬起 工作原理同前，拔銷(xiāo)后，移動(dòng)工作臺(tái)移至下料位，托架抬起。（17）下料 托架抬起后，8DT通電，壓力油經(jīng)換向閥3至下料缸，完成下料。接著進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。2.3 珩磨加工過(guò)程及相關(guān)參數(shù)珩磨是由油石和工件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)而完成的。油石固定在主軸油石座上，珩磨頭帶動(dòng)油石相對(duì)工件旋轉(zhuǎn)，同時(shí)又往復(fù)運(yùn)動(dòng)。油石靠外力壓緊工件表面上，其珩磨過(guò)程如圖所示。圖2.3 珩磨加工示意圖 珩磨工藝參數(shù)包括切削速度, 切削交叉角角, 油石工作壓力P, 擴(kuò)脹進(jìn)給量, 加工余量及油石越程量a，珩磨速比等。這些參數(shù)對(duì)珩磨加工效率, 加工精度及表面粗糙度有不

44、同程度的影響。 1.切削速度它是圓周速度V減去缸筒自轉(zhuǎn)速度與往復(fù)速度的合成速度, 其方向?yàn)槟チ５那邢鞣较?。珩磨頭每一往復(fù)行程中參加切削的每一磨粒的運(yùn)動(dòng)軌跡是兩條交叉成角的螺旋線(xiàn), 網(wǎng)紋交叉角稱(chēng)為切削交叉角。角直接影響生產(chǎn)效率和表面粗糙度, 角大即往復(fù)速度大, 生產(chǎn)效率高, 表面較粗糙。推薦粗珩角取一.精珩取一。第14頁(yè) 共34頁(yè) 切削速度是由旋轉(zhuǎn)(圓周)速度和往復(fù)速度合成的, 在琦磨加工中是指珩磨頭的旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度的合速度, 它影響到零件表面質(zhì)量和生產(chǎn)率, 但對(duì)表面的粗糙度的影響, 卻隨著材料的不同而有所差異。珩磨有色金屬時(shí), 如鋁合金時(shí), 旋轉(zhuǎn)速度增加, 零件表面粗糙度值也就降低, 相反

45、, 往復(fù)運(yùn)動(dòng)增加, 表面粗糙度則變差。加工灰鑄鐵時(shí), 旋轉(zhuǎn)速度和往復(fù)速度的增加, 有利于表面粗糙度值的降低。加工鋼件時(shí), 珩磨頭的旋轉(zhuǎn)速度變化范圍很小, 僅只是在臨界速度以下時(shí), 旋轉(zhuǎn)速度的增加會(huì)使零件表面粗糙度相應(yīng)地得到改善, 而往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度增加時(shí), 則不論何種牌號(hào)的鋼材, 表面粗糙度都變壞, 對(duì)于球墨鑄鐵材料來(lái)說(shuō), 切削速度不宜過(guò)高。 生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)證明, 珩磨不同材料時(shí), 切削速度采用表數(shù)值是比較合理的。具體可以根據(jù)下表1選擇。 表 1 2.油石工作壓力和擴(kuò)脹進(jìn)給量 油石工作壓力是指垂直作用于珩磨條單位面積上的平均壓力。它不僅影響金屬的切. 除量和油石的損耗, 而且還影響缸筒的幾何形狀和表面粗

46、糙度。擴(kuò)脹進(jìn)給量常采用液壓定壓擴(kuò)脹進(jìn)給,其目的使油石產(chǎn)生工作壓力。一般很據(jù)粗、精加工及缸筒的孔徑, 材質(zhì)來(lái)選擇, 但必須考慮機(jī)床的剛度和功率, 擴(kuò)脹進(jìn)給量的行程大小與油石利用率有關(guān), 設(shè)計(jì)珩磨頭時(shí)應(yīng)予考慮。加工缸筒時(shí)粗珩油石壓力取2-2.5MPa,精珩壓力取0.6-1MPa。具體各根據(jù)下面的表2格選擇合適的工作壓力： 第15頁(yè) 共34頁(yè)表2 表 3 3.加工余量 由于珩磨上道工序采用浮動(dòng)精鏜, 表面粗糙度可達(dá), 因此其珩磨加工余量取為0.15-0.25 mm, 這樣有利于提高生產(chǎn)效率。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明, 浮動(dòng)精鍵后的缸筒約有0.1mm 余量就可基本磨去加工刀痕。 一般來(lái)說(shuō), 粗珩時(shí)徑向進(jìn)給量為0.

47、005一0.01mm/min, 精珩時(shí)徑向進(jìn)給量為0.005-0.002mm/min。當(dāng)衍磨的徑向進(jìn)給量完畢以后, 必須再進(jìn)行幾次設(shè)有徑向進(jìn)給量的附加行程, 用來(lái)修整被加工面, 以提高表面粗糙度。具體可根據(jù)表面的表4選擇合適的加工余量： 第16頁(yè) 共34頁(yè)表44.珩磨工作行程和越程量 珩磨工作行程, 油石長(zhǎng)度, 孔長(zhǎng)度, 及越程量, 按下式確定 =+-為了保證缸筒表面受到油石切削機(jī)率的一致, 不產(chǎn)生切削殘留區(qū), 采用多油石的加工和合理選擇油石長(zhǎng)度, 越程量, 使油石在旋轉(zhuǎn)一周之后, 在軸向有一定的搭接量。油石越程量應(yīng)滿(mǎn)足下面公式的條件: 式中: a一越程量 b一油石寬度 D一缸徑 一交叉角 Z

48、一油石根數(shù) 越程量a的大小對(duì)孔的幾何形狀誤差影響較大, 若越程量過(guò)大, 油石在孔內(nèi)接觸面積減小, 使工作壓力突然增加, 而切去較多的金屬, 出現(xiàn)“ 喇叭口” 越程量過(guò)小易出現(xiàn)“ 腰鼓形” 兩端越程量相差懸殊易出現(xiàn)錐度。 5.珩磨速比 珩磨速比=這也是直接影響被加工表面粗糙度的一個(gè)重要因素。速比的大小與形成零件表面切削交叉角（網(wǎng)紋）有直接的關(guān)系, 珩磨時(shí)采用速比不同, 在被加工零件表面得到的切削交叉角（網(wǎng)紋）也就不同。粗珩磨時(shí), 采用較大的速比, 以獲得較高的生產(chǎn)效率。精珩磨時(shí)采用較小的速比, 以降低零件表面粗糙度值。不磨速比一般也要根據(jù)材料不同第17頁(yè) 共34頁(yè)來(lái)選擇見(jiàn)下表5。表52.4 2M

49、KB4218X60珩磨機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格及參數(shù)最大珩孔直徑 (mm) .180最小珩孔直徑(mm).50主軸最大行程 (mm) .600最大珩孔深度 (mm) .450主軸端面到工作臺(tái)面距離 (mm) .1700主軸中心到立柱前面距離 (mm).350往復(fù)速度(m/min) .328主軸旋轉(zhuǎn)速度 (r/min) .30300磨頭漲縮 液壓無(wú)極進(jìn)給工作臺(tái)行程(mm).800工作臺(tái)面尺寸 (mm) .1250500工作臺(tái)面高度 (mm) .600主軸旋轉(zhuǎn)電機(jī)功率（kw）.7.5液壓電機(jī)功率（kw） .7.5主機(jī)外型尺寸(mm).146013904133機(jī)床凈重 T .6第18頁(yè) 共34頁(yè)3 珩磨機(jī)主

50、軸運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)3.1 工藝方案的擬訂工藝方案的擬訂是珩磨機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，因其在很大程度上決定了機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，應(yīng)根據(jù)珩磨機(jī)的特性和應(yīng)用范圍，按一定的原則，結(jié)合機(jī)床常用工藝方法，充分考慮各種影響因素，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后擬訂出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。珩磨機(jī)的運(yùn)動(dòng)分為主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)以及珩磨頭油石的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，下面分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.2 主軸的直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)3.2.1 方案的提出對(duì)于主軸的直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可采取的方案有兩種，一是完全由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，其工作原理是：滑塊固定在曲柄上，曲柄桿由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，是主動(dòng)元件，滑桿通過(guò)連桿隨曲柄桿的旋轉(zhuǎn)而上下往復(fù)運(yùn)

51、動(dòng)。另一種方案是有液壓缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)代替第一種方案的曲柄連桿結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，來(lái)驅(qū)動(dòng)主軸的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。3.2.2 方案的比較對(duì)于第一種方案，珩磨機(jī)珩磨頭的行程L的大小是通過(guò)改變滑塊在曲柄桿上的固定位置來(lái)調(diào)整的。珩磨頭運(yùn)動(dòng)上下止點(diǎn)通過(guò)改變?nèi)f向節(jié)連桿的長(zhǎng)短來(lái)調(diào)整。由于珩磨機(jī)是立式布置的,這樣就給調(diào)整帶來(lái)了許多不便。另外,由于結(jié)構(gòu)的關(guān)系,珩磨的行程也受到了一定的限制。而對(duì)于第二種方案，液壓系統(tǒng)采用限壓式變量葉片泵作為油源，通過(guò)行程開(kāi)關(guān)控制電磁鐵電流的通斷，改變換向閥的工作狀態(tài)，控制液壓缸帶動(dòng)滑桿上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)整由限壓式變量泵和調(diào)速閥協(xié)同實(shí)現(xiàn)。第二種方案于第一種方案相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：(

52、1)調(diào)整簡(jiǎn)便易行,降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了生產(chǎn)效率。(2)由于液壓系統(tǒng)中采用了液壓缸的差動(dòng)連接方式,并使其活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度保持相等,因此使加工孔的內(nèi)表面網(wǎng)紋更加均勻一致,加工質(zhì)量提高。同時(shí),可根據(jù)工件的材料不同,加工精度不同,調(diào)節(jié)珩磨頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度,所有這些是第一種方案所不具備的。(3)行程比第一種方案大,擴(kuò)大了加工件的尺寸范圍。(4)可使珩磨頭準(zhǔn)確停在任意位置,避免了第一種方案由于機(jī)構(gòu)的慣性給工件裝夾第19頁(yè) 共34頁(yè)和拆卸帶來(lái)的不便。(5)所采用的限壓式變量葉片泵調(diào)整閥背壓閥式調(diào)速回路,能保證穩(wěn)定的低速運(yùn)動(dòng),具有較好的速度剛性和較大的調(diào)速范圍,安裝的背壓閥可改善運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性

53、。并且該種回路并有較高的效率。3.2.3 方案的確定通過(guò)兩方案的對(duì)比，決定采用第二種方案，而且此種方案也是當(dāng)前機(jī)床設(shè)計(jì)中的主流方案。但是，僅僅采用一個(gè)液壓缸雖然行程比第一種方案大了一些，但是對(duì)于較深的內(nèi)孔來(lái)說(shuō)，還是不夠的，所以，為了提高珩磨機(jī)的適用范圍，應(yīng)加大往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程。因此，本珩磨機(jī)擬采用二級(jí)液壓傳動(dòng)，用兩個(gè)液壓缸來(lái)推動(dòng)主軸的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這樣，運(yùn)動(dòng)行程可增加一倍，對(duì)于大多數(shù)的孔都可以加工了。3.3 主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)3.3.1 方案的提出對(duì)于主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也有兩種方案供選擇，一種是采用普通異步電機(jī)，通過(guò)齒輪變速器，帶動(dòng)主軸做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)離合器和變速桿的調(diào)節(jié)，可以獲得8級(jí)或12級(jí)轉(zhuǎn)

54、速。另一種方案是采用變頻變速電機(jī)，通過(guò)帶傳動(dòng)，帶動(dòng)主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可以獲得無(wú)級(jí)變速。3.3.2 方案比較比較兩種方案，第一種方案具有一下幾個(gè)特點(diǎn)。1）效率高。2）結(jié)構(gòu)緊湊,比帶、鏈傳動(dòng)所需的空間尺寸小。3）傳動(dòng)比穩(wěn)定。4）工作可靠、壽命長(zhǎng)。且因?yàn)椴捎闷胀ó惒诫姍C(jī)，所以它的成本較低。第二種方案?jìng)鬟f效率較低，易出現(xiàn)皮帶打滑造成皮帶磨損劇烈。3.3.3 方案確定通過(guò)比較，決定在本次設(shè)計(jì)中采用第一種方案。電動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶輪連接到一軸上，再通過(guò)齒輪傳動(dòng)將動(dòng)力傳動(dòng)到二軸上，二軸上有兩個(gè)齒輪副，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。最后再通過(guò)齒輪連接到主軸上，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力的傳送，獲得滿(mǎn)意的轉(zhuǎn)速。3.4 電機(jī)的選擇根據(jù)珩磨機(jī)主軸的功率及其轉(zhuǎn)速，選擇矢量控制的Y系列4級(jí)三相異步電機(jī)，型號(hào)為Y132M-4。電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為1440r/min，額定功率為7.5Kw。它能夠快速、準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。且轉(zhuǎn)速控制精確，操作簡(jiǎn)單。第20頁(yè) 共34頁(yè)4設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的選擇和設(shè)計(jì)4.1導(dǎo)向柱的選擇和設(shè)計(jì) 導(dǎo)向柱是為了保證珩磨頭能夠高精度的上下運(yùn)動(dòng)，保證其和被珩磨孔的垂直度，也能保證其較好