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1、第五章 磨 床,Grinding Machine,磨床定义,磨床：用磨料磨具（砂轮、砂带、油石或研磨料等）作为工具对工件表面进行切削加工的机床。,磨床的工艺范围,内外圆柱面及圆锥面、平面、螺旋面、齿轮的轮齿表面以及各种成形面等，还可以刃磨刀具和进行切断,磨 床 类 型,外圆磨床内圆磨床平面磨床工具磨床,刀具刃磨磨床专门化磨床其它磨床,生产中，应用最广泛的是外圆磨床、内圆磨床、平面磨床。,外圆磨床,万能外圆磨床普通外圆磨床无心外圆磨床,内圆磨床,普通内圆磨床 无心内圆磨床 行星式内圆磨床,平面磨床,卧轴矩台平面磨床 立轴矩台平面磨床 卧轴圆台平面磨床 立轴圆台平面磨床,工具磨床,工具曲线磨床 钻
2、头沟槽磨床 丝锥沟槽磨床,刀具刃磨磨床,万能工具磨床拉刀刃磨床滚刀刃磨床,专门化磨床,专门用来磨削某一类零件的磨床，如:,花键轴磨床 凸轮轴磨床 曲轴磨床 齿轮磨床 螺纹磨床 活塞环磨床,其它磨床,珩磨机研磨机抛光机超精加工机床砂轮机,第五章 磨 床,第一节 外圆磨床第二节 其它类型磨床第三节 磨床的发展方向,第一节 外圆磨床,一、机床的布局和用途二、机床的运动三、机床的机械传动 四、机床的主要结构普通外圆磨床与万能外圆磨床结构上的区别（附加）,第一节 外圆磨床,应用最普遍的一种外圆磨床工艺范围较宽，包括 磨削内外圆柱面、内外圆锥面、阶梯轴的轴肩和端面、圆角等普通精度级 IT6-IT7，Ra1
3、.25-0.08m工艺范围广，通用性较好，但是生产率较低,一、M1432A万能外圆磨床,特点,适用于: 工具车间 机修车间,用途,单件小批生产车间,(一)机床的主要组成部件及技术性能,组成部件,床身：基础支承件，保证其它部件在工作时有准确的相对位置。头架：安装及夹持工件，并带动其旋转。在水平面内可逆时针转90。内圆磨具：支承磨内孔的砂轮主轴。尾座：和头架的前顶尖一起支承工件。,组成部件,砂轮架：支承并传动高速旋转的砂轮主轴。装在滑鞍上，可在水平面内调整至一定角度位置（30）。滑鞍和横向进给机构：使砂轮架做横向进给。工作台：上下两层，上工作台可相对于下工作台在水平面内回转l0。带动头架和尾座一起
4、沿床身导轨作纵向往复运动。,组成部件,8320mm 1000/1500/2000 30100mm 125mm,主要技术性能,外圆磨削直径,外圆最大磨削长度,内孔磨削直径,内孔最大磨削长度,砂轮尺寸和转速 40050 203， 1670r/min头架主轴转速 6级 25；50；80； 112；160；224r/min内圆砂轮转速 10000；15000r/min 工作台纵向移动速度 0.054m/min,主要技术性能,M1432A型万能外圆磨床典型加工示意图,(二) 机床的运动,万能外圆磨床主要用来磨削内外圆柱面、圆锥面。基本磨削方法：,纵向磨削法切入磨削法,工作台作纵向往复运动,宽砂轮作横向切
5、入运动,主运动： 砂轮的旋转运动nt进给运动： 工件旋转运动nw 砂轮的横向进给运动fr,1. 磨外圆,工件纵向进给运动fa,与磨外圆所需的运动一样，所不同的是将工作台调至一定的角度,2. 磨长圆锥面,将砂轮调整一定角度，工件不做往复运动，砂轮做连续的横向切入运动,3. 切入法磨外圆锥面,工件装夹在卡盘上，调整一定角度,4. 磨内锥孔,机床所需运动,磨外圆砂轮和磨内孔砂轮的旋转主运动nt工件圆周进给运动nw工件往复纵向进给运动fa砂轮横向进给运动 fr 往复纵磨时：周期的间歇运动。 切入磨削时：连续的横向进给运动。砂轮架可作横向快进和快退运动尾座套筒能作伸缩运动,总结,(三) 机床的机械传动系
6、统,M1432A型磨床的运动是由机械和液压联合传动的。 液压传动的有：,工作台纵向往复运动,砂轮架快速进退,周期径向自动切入运动,尾座顶尖套筒缩回,1.外圆磨削砂轮的传动链,砂轮主轴的转速达1670r/min,转速级数：6级双速电机：使头架体积尽量小，结构尽可能简单,（双速）,2. 头架拨盘的传动链,3. 内圆磨具的传动链,为了保证工作安全，内圆砂轮电动机的启动与内圆磨具支架的位置有联锁作用。这时砂轮架快速进退手柄在原位上自动锁住，不能快速移动。,变速：更换平带轮,移动量,4. 工作台的手动驱动,调整机床及磨削阶梯轴的台肩面和倒角时，还可以手轮A驱动。,纵向往复运动，液压系统实现。为了避免工作
7、台纵向往复运动时带动手轮快速转动碰伤工人，在液压传动和手轮之间采用了联锁装置。,5. 滑鞍及砂轮架的横向进给运动,横向进给运动可用手摇手轮B来实现，也可由进给液压缸的活塞G驱动，实现周期的自动进给。,刻度盘，上有200格，内圈有内齿轮,补偿旋钮，开有21个孔,手动进给：,顺时针转手轮，实现径向切入：粗进给时，手轮转一转，砂轮横移量2mm/r ，手轮转一格，进给0.01mm细进给时，手轮转一转，砂轮横移量0.5mm/r，手轮转一格，进给0.0025 mm,计算手轮转一转，横向移动多少毫米？手轮每格表示多少毫米？,定程机构,磨削一批工件时，通常先试磨一个工件，待磨到尺寸后，调定程机构（挡块）F的位
8、置使之与床身前罩上的定位爪N相接触。每次横向进给磨削到所需直径时，正好F与N相碰，停止进给。,加工同一批工件的过程中，如果砂轮磨损或者修整后，会出现什么现象？如何调整？,拔出旋钮C，握住手轮B，转动C，使刻度盘倒转，从而使挡块F远离定位爪N。调好后，推入旋钮，使小孔和销子K接合。 刻度盘倒转的格数取决于因砂轮直径减小而引起的工件径向尺寸的增大值。,补偿旋钮C有21格，刻度盘D有200格，C转过一个孔距，D转过1格 C每转过一个孔，粗进给时附加横向进给量为0.01mm；细进给时为0.0025 mm,计算：C有21个孔，刻度盘D有200格，C转过一个孔距，D转过多少格？,（四）机床主要部件的结构,
9、砂轮架内圆磨具及其支架头 架尾 座横向进给机构,1. 砂轮架,1. 组成: 壳体、砂轮主轴及其支承、传动装置等关键部分: 砂轮主轴及其支承部分的结构将直接影响工件的加工质量。,支承并传动高速旋转的砂轮,A 支承：“短三瓦动压型液体滑动轴承” 工作原理使主轴有高的精度保持性，高的旋转精度（刚度高）,球头螺钉的球头位置在轴向处于轴瓦的正中，在周向则偏离轴瓦对称中心,主轴旋转,轴瓦摆动,平衡位置,楔形缝隙,压力油膜,主轴悬浮,形成纯液体摩擦状态，保证主轴有高的精度保持性,此轴瓦楔缝减小,油膜压力升高,其余楔缝增大，油压降低,砂轮主轴自动调节，减小偏移,当砂轮主轴受磨削载荷而产生向某一轴瓦偏移时,保持
10、主轴有高的旋转精度（高刚度）,23-封口螺钉22-锁紧螺钉21-螺套20-球头螺钉19-轴瓦,壳体,A间隙的调整主轴轴颈与轴瓦间的间隙0.015-0.025mm,B 砂轮主轴的轴向定位及间隙调整向右轴向力: 主轴右端轴肩2止推环3（止推滑动轴承环）向左轴向力:弹簧5 小滑柱4 推力球轴承（止推滚动轴承）止推滚动轴承的间隙由装在皮带轮内的六根弹簧通过小滑柱自动消除。,C 润滑油装在砂轮架壳体内 砂轮主轴轴承的两端用橡胶油封密封D 砂轮主轴运转的平稳性对磨削表面质量影响很大，所以砂轮架上各零件都要经过仔细静平衡。尤其是砂轮要静平衡。E 砂轮运动速度很高（线速度35m/s），所以砂轮周围要安装安全防
11、护罩(砂轮罩)F 砂轮架的壳体紧固在滑鞍上，可绕定心圆柱销18在30范围内回转,切入法磨削短圆锥面。,2. 内圆磨具及其支架,磨削内孔支架翻下 电气联锁装置，当翻下时，发出电气信号，使砂轮架不能快速移动。此时才能启动内磨电机；当翻上时，发出电气信号，使内磨电机不能启动。,平带传动,内圆磨具是磨内孔用的砂轮主轴部件，它做成独立部件，装在支架中，可方便更换。每台万能外圆磨床备有几套尺寸不同的内圆磨具，供磨削不同直径内孔选用。砂轮直径小，砂轮轴转速高。因此要求它具有高的平稳性，主轴轴承应具有足够的刚度和寿命。,4个D级角接触球轴承,自动补偿间隙,3. 头 架,头架组成：壳体、头架主轴及其轴承、工件传
12、动装置与底座等。,头架可绕底座上的圆柱销逆时针转动090。,头架主轴的三种工作方式,（1）工件支承在前后顶尖上（2）卡盘夹持工件（3）机床自磨顶尖,（1）工件支承在前后顶尖上,工件支承在前后顶尖上，拧螺杆1，使摩擦环2顶紧主轴后端，则头架主轴和顶尖固定不能转动。,12,“死顶尖”，避免了主轴回转误差对加工精度的影响。,工件则由与带轮7相联接的拨盘8上的拨杆G，通过鸡心夹头带动旋转，实现圆周进给运动。,8,与带轮螺钉连接,（2）卡盘夹持工件,用三爪或四爪卡盘夹持工件磨削，拧松螺杆1，使主轴可自由转动。卡盘装在法兰盘6上，而法兰盘以其锥柄安装在主轴锥孔内，并用拉杆拉紧。旋转运动由拨盘8上的螺钉D传
13、给法兰盘6，同时主轴也随着一起转动。,12,（3）机床自磨顶尖,机床自磨主轴顶尖时，将主轴放松，把主轴顶尖装入锥孔，同时用杆10把拨盘和主轴相连，使拨盘直接带动主轴和顶尖一起转动。,主轴顶尖,套筒,功用:利用尾座套筒顶尖来顶紧工件,并与头架主轴顶尖一起支承工件，作为工件磨削时的定位基准。尾座本身要有足够的刚度。,4. 尾 座,手柄9:调节顶紧力的大小,弹簧2:顶紧工件,在磨削过程中工件因热胀而伸长时，弹簧可自动进行补偿，避免引起工件弯曲变形和顶尖孔过分磨损。,尾座套筒的退回,可以手动，也可以液动。磨削时，尾座用T型螺钉14紧固在上工作台的斜面上。尾座前端密封盖上装有修整砂轮用的金刚笔孔。金刚笔
14、用螺钉3固定。,5. 横向进给机构,横向进给机构能实现砂轮架的横向工作进给和快速进退。现介绍快速进、退机构。,丝杠和半螺母的间隙将影响进给精度，如何消除？,为了提高进给精度，横进给导轨采用滚动导轨。,滚动导轨的特点： 摩擦系数小，可以减少爬行，与普通导轨相比能提高微量进给的精度。但是由于滚柱和导轨之间为线接触，抗振性差，对进一步提高磨削表面质量（细化粗糙度、减小振纹）带来不良影响。,二、普通外圆磨床,普通外圆磨床的头架和砂轮架都不能绕垂直轴线调整角度；头架主轴不能转动；没有内圆磨具。,主要部件的结构层次少，刚性好，可采用较大的磨削用量，因此生产率较高，同时也易于保证磨削质量。,特点,工艺范围较
15、窄,磨削外圆柱面和锥度较小的外圆锥面,三、半自动宽砂轮外圆磨床,工作台不作往复运动（可纵向调整位置），砂轮架作连续横进给。切入磨削时，作连续的横进给，生产率高。使用于成批、大量生产。,四、无心外圆磨床,磨削时，工件直接放在砂轮和导轮之间，由托板和导轮支承，工件被磨削外圆表面即定位基准面。,（一）工作原理,高速旋转的砂轮通过磨削力带动工件旋转，导轮则依靠摩擦力对工件进行“制动”，限制工件的圆周速度，使之基本上等于导轮的圆周线速度，从而在砂轮和工件间形成很大的速度差，产生磨削作用。,砂轮直径约为导轮的7080倍，所以圆周速度很大,导轮摩擦系数很大，限制工件旋转，使工件线速度基本上等于导轮线速度。,
16、导轮是摩擦系数较大的树脂或橡胶作粘结剂制成刚玉砂轮其线速度一般在1050mmin内导轮的作用：用于支承工件和控制工件的进给速度。,工件中心高于砂轮和导轮中心连线是工件磨圆的关键。实践证明，工件中心越高，越易获得较高的圆度，磨圆过程也越快。 一般取h=(0.150.25)d d工件直径,工件中心必须高于磨削轮和导轮中心连线。,（二）磨削方式,（贯穿磨削法） （切入磨削法）,纵磨法,横磨法,纵磨法,导轮与工件接触处的线速度v导，可分解为分速度v导水平和v导垂直。v导垂直控制工件的圆周进给运动；v导水平使工件作纵向进给。,工件从机床前面放到托板上，推入磨削区,导轮在竖直平面内倾斜角,为了保证导轮与工
17、件的接触线成直线形状,需要将导轮的形状修正成回转双曲面。,工件穿过磨削区，从机床后面出去，磨削完毕,这种磨削方法适用于不带台阶的圆柱形工件,工件放在托板和导轮上,砂轮作横向进给,这时，导轮的轴心线仅倾斜微小的角度（约30），以便对工件产生一不大的轴向推力，使之靠住挡块，得到可靠的轴向定位。,适用于具有阶梯或成形回转表面的工件,横磨法,（三）特点与应用,工件不用打中心孔，且装夹工件省时省力，可连续磨削，所以生产效率高。 工件定位基准是本身外圆表面，不是中心孔，所以消除了中心孔误差、外圆磨床工作台运动方向与前后顶尖的不平行以及顶尖的径向跳动等误差的影响。所以磨削出来的工件尺寸精度和几何精度比较高，
18、表面粗糙度小。 由于无心磨床调整费时，所以在大批、大量生产中应用普遍，不适宜于小批量生产。 不适宜磨削表面周向不连续（例如有长键槽）或与其它表面的同轴度要求较高的工件。,第二节 其它类型磨床,一、内圆磨床,第三节 其它类型磨床简介,二、平面磨床,一、内圆磨床,磨削各种内孔(圆柱形通孔、盲孔、阶梯孔以及圆锥孔等）某些内圆磨床还附有磨削端面的磨头。主要类型有： 其中，普通内圆磨床应用最普遍。,普通内圆磨床,无心内圆磨床,行星内圆磨床,（一）普通内圆磨床,普通内圆磨床的自动化程度低，磨削尺寸通常靠工人测量来加以控制，仅适用于单件和小批生产中。,（二）无心内圆磨床,适用于不宜用卡盘加紧的薄壁件，同时又
19、有高的同轴度要求的工件。,如：轴承环,特点：由于所磨削的外圆表面已经精加工，所以该磨床具有较高的精度，且自动化程度高。适用于大批大量生产。,（三）行星式内圆磨床,工件固定不动，砂轮除绕自身轴线旋转实现主运动外，还绕工件中心作公转，实现圆周进给运动。因此得名“行星式”。适用于磨削大型工件或形状不对称、不适于旋转的工件。,二、平面磨床,作用,主要用于磨削各种平面,（一）主要类型,卧轴矩台平面磨床卧轴圆台平面磨床立轴矩台平面磨床立轴圆台平面磨床,轮缘磨削,端面磨削,端面磨削的砂轮直径往往比较大，能一次磨出工件的全宽，磨削面积较大，所以生产率较高。端面磨削时，砂轮和工件表面的接触面积大，发热量大，冷却
20、困难，且切屑不易排除，所以加工精度较低，表面粗糙度较大。用砂轮轮缘磨削，砂轮和工件接触较小，发热量少，冷却和排屑条件较好，可获得较高的加工精度和较小的表面粗糙度。,端面磨削和轮缘磨削比较,（二）四种平面磨床的比较,由于圆台式是连续进给，而矩台式有换向时间损失，所以圆台式的生产率较高。圆台式只适于磨削小零件和大直径的环形零件端面，不能磨削长零件。而矩台式可方便地磨削各种零件，工艺范围较宽。卧轴矩台平面磨床除了用砂轮的周边磨削水平面外，还可以用砂轮端面磨削沟槽、台阶等侧平面。 应用较多的平面磨床,矩台式和圆台式比较,卧轴矩台式,立轴圆台式,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,
