花键轴磨床金刚滚轮修整器的设计毕业论文(编辑修改稿)

花键轴磨床金刚滚轮修整器的设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

性比较差，但是器主要用在汽车、拖拉机行业中，而这些行业中因为加工要求的需要，需要可以大批量的，调整容易的，修整效率高的，且精度保持性能好的修整器，所以此次所选定的方案应该是可行的，是可以运用到实际的工作环境中的。 上海电机学院继续教育学院毕业设计（论文） 9 金刚石滚轮修整 简介和特点 金刚石滚轮是一种 较新的修整工具，它是将表面形状与被加工工件一致 的金刚石滚轮切 人修整砂轮 ， 然后再以此砂轮切人磨削成形工件。 金 刚 石滚轮分有单锥面、双锥面、圆柱面、圆弧面四种基本型面。 金刚石滚轮的线速度一般 为 金刚石滚轮线速度是砂轮线速度的 1／ 3．修整进给量取。 金刚石滚轮与单点金刚石修整相比，具有以下特点 ： (1)修整精度高 ： 这是因为随着磨削速度的提高，单点金刚石的磨损加快而影响了修整精度。 试验表明，金刚石修整滚轮的磨耗只有单点金刚石的 1/2020。 (2)修整效率高 ： 用滚轮进行成型修整与单点式修整相比，修整时间缩短到原来的 1／ lO到 1／ lOO。 (3) 型面复杂 ： 对于复杂的 成型表面，金刚石滚轮可以修整，而单点金刚石由于受到“干涉”性的影响，无法修整。 (4) 性能价格比优 ： 尽管金刚石滚轮的价格远高于单点金刚石，但是综合考虑到再修整费用、修整周期、修整效率、使 用寿命、换装频率、加工质量等综合因素，滚轮 的性能价格比是单点金刚石的 5倍以 上。 (5) 质量稳定性好 ： 金刚石滚轮能在最短的时间内，通过切人式磨削可以一次完成复杂型面的精加工，所以可保证大批生产零件精度的质量稳定性和一致性；而单点金刚石由于磨损快而导致加工零件精度的质量不稳定，而且会出现工件表面“螺杆”型面。 (6) 万用 性能比较：这点可是说是单点金刚石的优点，由于金刚石滚轮是成型加工，所以在万用性能上自然有所欠缺，但对于大批量相同类型的加工过程，并没有那么苛求。 不同修整方法的比较和选择 （ 1）齿轮齿条控制 3支金刚笔修整 （见图 33） 其运行方式通过齿轮的旋转带动拖板，完成金刚笔在 2个侧面的修整过程；通过齿轮的转动带动了齿条有一个连接件再带动 1支金刚笔对圆弧进行修整。 此种方法的特点如下； 1）由于 3支金刚笔都需要调整定位，再修整过程中其磨损未必一致，要反复注意其改变情况，故其调整复杂。 2） 3 支金刚笔彼此都是 独立安排的，所以其可调性较好，能适用于多种场合，万用性好。 3）由金刚笔本身特性所决定，金刚笔本来就比较易磨损，在这种运行方式和速度都不一致的情况更易如此，故此种安排易磨损。 上海电机学院继续教育学院毕业设计（论文）格式规范 10 图 33 3支金刚钻进行修整 （ 2）数控金刚滚轮修整 （见图 34） 此种方法是利用一个半圆弧金刚滚轮通过数控的方法在拖板上运行，行走一个砂轮的外型以次来进行修整。 此种方法的特点也有以下几点； 1）由于半圆弧金刚滚轮的大小和厚薄可以选择，而数控行走的路线又可以反复变更，其适用范围也很广，可以说万用性也很不错。 2）此法利用到了数控设备，比较于一般的加工方法此种方法要配置一台数控设备，使用费用较大。 3）利用这种方法的关键问题是选好基点，即数控加工的起始点，故其调整难度略低于 3支金刚笔的调整难度。 图 34 金刚滚轮走程序进行修整 上海电机学院继续教育学院毕业设计（论文） 11 （ 3）金刚滚轮成型修整 （见图 35） 此种方法直接利用成型的金刚砂轮进行修整，比较上述 2 种方案其特点是； 1）利用了成型修整技术，故其一旦安置后基本不用调试，可是说整修的精度等完全是由其制作精度控制，从而减少了调试的误差。 2）同时，相比较于前 2种方案，其可调整性能就很差，因为是成型技术，所以只能适用于大批量，单一的种类加工。 3）金刚滚轮成型技术的利用最大的一个好处就是其磨损很均匀，可以说金刚滚轮的磨损对于精度的改变很小，也就是说在反复多次的磨损中，其保持精度的稳定性特别好。 图 35 金刚滚轮成型修整 通过以上比较不难看出，在大批量生产中采用金刚滚轮修整成形砂轮具有成本低、修整时问短、被加工工件精度质量稳定、操作维修方便等一系列优点。 在这次我的设计主题是花键轴磨床修整器的前提下，我通过以上的种种比较选择了 用金刚滚轮作为本次设计的修整工具，并且此项技术在国外已经相当成熟并广泛应用。 金刚滚轮成型修整器安放位置比较 （ 1）金刚滚轮放置在砂轮架上进行修整 此种方法利用 到了金刚滚轮，由于金刚滚轮的优点，即其是一种成型加工的方法，故其调整容易，只需对准砂轮即可，同时由于其成型加工的特点，此种方法只能加工单一的上海电机学院继续教育学院毕业设计（论文）格式规范 12 砂轮，其万用性很差。 同时其主要问题是要安置在砂轮架上；主要是安装位置选定和安装后砂轮架受力变形问题需要考虑。 （ 2）金刚滚轮放置在拖板上进行修整 此种方法也是利用了金刚成型滚轮进行加工，所以它的调 整相当容易，但是同时它的万用性也差，不同于安置在砂轮架上的安置问题，由于它是安置在拖板上的，而拖板又位于尾架之上，关键的问题在于， 如何使砂轮 移动至尾架进行修整和如何保证移动至指定的位置进行修整，还有相对于其它几种安置方法，此种方法在尾架的布置和大小上有所改变，考虑是否影响整体的刚度和机械特性。 最终，我选择了放置在尾架上放置修整器，主要考虑是安置方便，且不需要考虑受力的问题。 金刚石整修工具使用中 的注意 事项： （ 1） 在使用新的修整器之前，应从上次修整的进给中退出。 许多质脆的金刚石修整工具 ，在开始与砂轮的接触中，都容易被损坏。 （ 2） 以倾斜 1015176。 的角度安装金刚石修整工具头，使其指向砂轮的旋转方向。 （ 3） 牢固地安装好修整器或夹紧修整工具，不得将工具头悬垂太长。 （ 4） 在可能的情况下，尽量使用冷却液。 在整个修整时间里，用冷却液浇注修整工具与砂轮接触处。 （ 5） 在修整开始时，从砂轮的最高点修起，通常为砂轮的中部。 （ 6） 注意进行轻微量的修除。 修除的最大深度，对于粗修除： 英寸。 对于精修除： 英寸。 （ 7） 按有关手册选择合适的横向移动速度。 横向移 动速度越慢 (在允许范围 )，获得砂轮表面粗糙度越低。 （ 8） 必须在规定的时间间隔内对砂轮进行修整，防止砂轮变钝，使磨削力增大。 （ 9） 在规定的时间间隔内，将刀夹中的修整工具，旋转 1/8 圈，以保证修整工具的始终锐利。 （ 10） 当金刚石修整器或工具头变钝或明显地变平时，应及时地调整与更换。 上海电机学院继续教育学院毕业设计（论文） 13 （ 11） 根据砂轮的直径大小，合理选择金刚石的 CARAT 量 (纯金刚石含量 )，砂轮直径越大，选择的金刚石 CARAT 值越大。 （ 12） 在放置金刚石修整工具头到夹座时，注意不要撞击到砂轮表面。 （ 13） 不能将单点的金刚石修整工具头 垂直地对准砂轮中心，一般需 要 倾斜 1015176。 （ 14） 不能对发热的修整工具进行“淬火” (指突然变冷 )。 在干式修整时，必须保持两次修整的间隔时间，足以使发热的修整工具冷却。 （ 15） 不能假定砂轮表面具有理想的平整。 在开始修整时，找出砂轮的最高点位置，进行修整。 （ 16） 如果可能的话，每次砂轮的修除量，在砂轮的半径上不能超过 英寸。 过大的修除量能够引起金刚石修整工具头的过早磨耗和经常破碎。 （ 17） 但也不能每次修除太小的余量。 对于在旧的或刚性差的机床上使用的砂轮可以不进行修整。 （ 18） 注意修整 中不能在一个位置上停留太长的时间。 这样将会使砂轮表面抛光，产生高温和损坏金刚石修整工具。 每天至少转动修整工具一次。 （ 19） 不能继续使用磨损或损伤了的修整工具。 应及时对它进行调整或替换。 （ 20） 不能在粗修整时选择过大修除量和太快的横向进给速度，然后在精修整时再选择小修除量和缓慢的横向进给速度。 这样将会很快地损坏金刚石修整工具。 如果可能的话，建议粗修整和精修整时，选择同样的横向进给速度。 金刚石整修工具加工方法 1)外镀法： 外镀法的特点是制作工艺较为简单 (尤其对于有齿向修形要求时 ),但精度稍 差。 2）内渡法： 用内镀法制作时 ,要先制作一与修整轮实际形状相反的成型模 (阴模 ),修整轮轮齿的外形面是成型模的型腔面。 其型腔内型面的精度直接影响修整轮型面的精度 .型腔的作用是保证电镀时金刚石磨粒按要求的型面形状精确地定位 ,并使金刚石外露表面的高度均匀一致。 制作时先将金刚石磨粒镀在成型模上并用电镀法将金刚石颗粒固定在基体上然后去除成型模。 内镀法的特点是制作工艺复杂对设备及制作工艺要求较高 ,因而修整轮的制造成本较高。 但用内镀法制作的金刚石修整轮精度及耐用度均较高。 上海电机学院继续教育学院毕业设计（论文）格式规范 14 3）烧结法：是利用大颗的金刚石直接通过烧结的方 法压入滚轮修整器，再通过相关工艺将表面磨削光滑达到所需精度等级，其主要特点是由于需要大量大颗金刚石，故成本相当高，在一般情况不常使用。 但是同样的由于采用了大量的大颗金刚石，在加工工艺过后，其表面间隙小，表面金刚石不易剥落，其耐用度相当好，远超过其他的一般方法。 金刚滚轮的规格 金刚石滚轮规格尺寸应符合 表 31 规定 表 31 滚轮规格尺寸 单位： mm 我选择的孔径是 20mm,外径是 120mm，宽度是 20mm。 设计的金刚滚轮的外圈形状如图 36所示。 上海电机学院继续教育学院毕业设计（论文） 15 图 36 金刚滚轮外圈形状 技术要求 (1)金刚石磨料 (a)人造金刚石磨料应选用 GB/T 64051994 中 MBD 级以上品种，粒度符合 GB/T 6406 规定。 (b)天然金刚石磨料应符合 JC/T 220 规定。 (2)外观 (a)金刚石滚轮工作面的金刚石颗粒应分布均匀并出露。 (b)电镀金刚石修整滚轮工作面上不得有高于金刚石的疖瘤。 (c)电镀金刚石修整滚轮金属镀层不得高于金刚石顺粒。 (d)金刚石滚轮的工作面部分不允许有裂纹、缺口、凹陷等缺陷。 (e)金刚石层与基体之间的结合应紧密、牢固，不得松动。 (f)金刚石滚轮工作面的 外形按被加工零件的技术要求设计。 (3)安装孔精度及形位公差 (4)表面粗糙度 金刚石滚轮安装孔的表面粗糙度 Ra值应符合下列规定， (a)A 级 Ra 不大于 m； (b)B 级与 C级 Ra 均不大于 0μ m。 (5)形面精度及形位公差（见 表 32） 上海电机学院继续教育学院毕业设计（论文）格式规范 16 图 37 形面精度及形位公差示意图 表 32 形位公差 单位： mm 金刚石滚轮非配合面精度按 GB/T 1804 执行。 滚轮主轴的设计 主轴的基本结构如图 38所示。 主轴是整套设备的关键，它传递了电机的功率，也是保证加工精度的关键环节 ，对于主轴的设计，首先就是要确定各轴段的尺寸，其次就是要对其进行强度校核。 在正常工作时，主轴的转速是比较慢的，在强度校核时，我们所考需要虑的是：在修整滚轮进给量过大时，可能引起的过量切屑的现象，在这个时候会产生一个很大的扭矩，需要校核此时主轴的强度是否满足要求。 上海电机学院继续教育学院毕业设计（论文） 17 图 38 主轴基本结构示意图 各轴段直径和长度的确定 最小轴径的确定： 传动轴只承受扭矩，直接按扭转进行强度计算。 而对于转轴，在开始设计轴时，通常还不知道轴上零件的位置及 支点位置，弯矩值不能确定，因此，一般在进行轴的结构设计前先按纯扭转对轴的直径进行估算。 对于圆截面的实心轴，设轴在转矩 T 的作用下，产生剪应力 τ。 对于圆截面的实心轴，其抗扭强度条件为 ： 公式中 [τ ]和 C值可根据表 33选择确定。 由上式求出的直径值，需圆整成标准直径，并作为轴的最小直径。 如轴上有一个键槽，可 将值增大 3%— 5%，如有两个键槽可增大 7%— 10%。 表 33 轴的几种常用材料的 [τ ]和 C值 根据公式， P=,n=2020r/min,C=115,则 d≥ ,考虑有单个键槽的关系，圆整到设计要求的标准值为 10mm。 主轴结构如图 所示，从左至右将其视为有 7 段组成，各段的的尺寸确定以及相关说明如下： 上海电机学院继续教育学院毕业设计（论文）格式规范 18 轴段序号尺寸 确定依据轴段直径 (mm) 轴段长度 (mm) 备注 （ 1）此处要安装带轮，带轮内径为 20mm；由于带轮需要安装定位，所以此段长度要 略大于带轮内孔宽度。 20 25 各轴段间的退刀槽等结构工艺根据加工要求确定 （ 2）此处安装圆螺母 M33，轴上螺纹部分需满足螺纹标准。 33 18 （ 3）此处需要安装型号为 7007AC 的角接触球轴承。 35。