珩磨机设计报告

珩磨机设计报告内容摘要：

副配合质量的进一步提高创造了有利条件。 继续为提高磨削加工过程的自动化程度、发 展数控磨床、附加数显装置及自动测量等 我国目前磨床品种虽已达 400 种左右，但对于数控生产型及自动化生产型的产品还感不足，上海重型机床厂与德国合作生产的 30－ 158 精密尤门导轨磨床，配有自行开发的数控系统，具有 NC设定选择粗精磨削量，凹凸形状的磨削功能，已向国内外提供了数台产品。 险峰机床厂与德国瓦德里希 .济根厂合作生产 MK84125， MQK84315 型数控轧辊磨床，提供给武钢等大型企业。 武汉机床厂发展了 MK6430 数控滚刀刃磨床，精度可达 AA 级，无锡机床厂为满足喷油嘴大批量、高精度生产而开发了 WX－ 042A 喷 油咀中孔座面自动磨床。 北京第二机床厂开发了 MG1320 数控外圆磨床和MGB1420E 高精度半自动万能外圆磨床， MBS1320E半自动高速外圆磨床。 此海第三机床厂的 MGBA高精度半自动万能外圆磨床， MK1320 数控外圆磨床， MK2945 数控立式单柱座标磨都为磨加工高度自动化增添了新设备。 沙市机床工业公司的生产的 3MZ306 全自动轴承沟道超精研机不仅实现全自动而且粗糙度可达 ~。 上海机床厂、济南第四机床厂分别制造了 H194 数控端面外圆磨床和 J4－ 026 型高精度数控外圆磨床，还开发了 MK9020 数控光学曲线磨床。 在自动化轴承环内外圆磨床方面开发并生产的型号有 3MZK203B， 3MA1410S， MZ208C 等等。 在磨床用数控系统开发方面，有北京机床研究所承担、北京机械工业自动化所参加研制的产品，测量范围为ф 5~ф 180mm，重复性 1181。 m。 发展超硬磨料磨削 我国从六十年代人工合成金钢石，并在其后研制成功立方氮化硼 CBN，现在有的工厂已达到年产金刚石数百万克拉的可观规模。 虽然比不上国外个别大国已所产数以千万克拉计的人造金钢石和 CBN，但是国内在这方面的进展还是相当迅速的。 一个重要问题是企 业要对应用金刚石及立方氮本科毕业设计（论文） 注： 14 化硼有个观念上的改变，即从极高的磨削比和被磨零件产品质量上着眼，推广使用超硬磨料磨具。 国内个别很有远见的工厂考虑到含碳类钢铁材料的广泛应用，及早引进国外较为先进的 CBN 生产技术，这无疑是正确的。 改进对超硬磨料磨具的修整，改善对难加工材料的磨削。 国内这方面以航天航空部门及其所属大学和研究所开展工作较多。 例如： 对钛合金的在削 (南航、浙大 )，高效钛合金磨削液的研究 (西北工大 )，不同砂轮磨削热喷焊镍基合金的效果 (郑州三磨所 )。 以金钢石砂轮磨削工程陶瓷材料方面，国内近年开展工作较多的如华中 理工大学、东北工学院、郑州三磨所、天津大学等，东北工学院还和日本关西大学对金属陶瓷磨削研究进行了国际间协作。 M17 镍基合金的缓进给强力磨削烧伤问题西北工大与沈阳航院联合进行了研制，另对等离子喷涂碳化钨高硬材料的磨削进行了研究 (东北工学院 )。 陶瓷结合剂 CBN 砂轮磨削机床导轨问题，多年前在日本东芝机械等机床厂开始了实际有交的应用，目前已在上海机床厂等单位以端面磨削方式得到了很好应用，这是郑州磨料磨具磨削研究所和上海磨床研究所共同进行的，沈阳第一机床厂用 CBN 砂轮对内花键侧面磨削工艺已成功地通过了部级科技鉴 定。 发展其他形式的磨削以及非金属材料的削 例如开展了电解研磨复合加工，用冰层紧固法的电子冷冻磨削加工 (沈阳工业学院 )，深孔珩磨中的内孔表面质量，大型精密油缸孔径的研磨技术 (上海试验机厂 )等，在一汽开展了磨料流加工，大连理工大学研究了粘弹磨料加工。 烟台砂轮厂近几年先后研制成功了树脂结合剂强力珩磨油石，金钢石珩磨油石，和蜗杆珩磨砂轮等系列产品，替代了进口产品，在推广应用强力珩磨新工艺工作中，积累了不少经验。 在开展石材加工方面，郑州磨料所研究了菱苦土磨具及其在石材工业中的应用，该所还研究了花岗石抛光方法 的合理选择及抛光机理的研究。 武汉工业大学对单颗磨粒犁削石材削量的计算方面进行了研究。 大连理工大学对岩石磨削抛光机理及工艺做了系统而深入的研究。 玻璃的磨削及抛光，研磨是一个重要方面，远自五、六十年代我国对光学玻璃的加工主要是研磨进行了大量生产上的使用，近十年由于建材工业和轻工业的发展，玻璃的圆角加工，倒棱加工，斜边加工 (主要用于制镜业，全国已有数以百计的制镜厂和数以成百上千的金刚石磨削玻璃边缘的磨本科毕业设计（论文） 注： 15 床 )也用了大量金刚石砂轮进行加工，其中最新例子为轻工部沈阳轻工机械研究所研制成功的 MB－10B 型十个金刚石砂轮磨 头的玻璃斜边磨削机床，已达到国际上八十年代初技术水平，于 1991 年12 月通过部级鉴定。 另一种特殊磨削加工为电火花加工与磨料复合加工，例如营口电火花机床厂最近推出的产品之一是 DM6350 电火花内孔磨床，以铜线做电极磨削各种硬度的金属小孔。 重视磨削加工的理论研究，积极开展国内外科技交流的协作 国内对磨削加工理论研究是重视的，同时同样重视理论研究与生产实际相结合，尽快将研究成果变为生产力。 由郑州三磨所和七所高校牵头，每两年召开一次磨削及表面质量研讨会。 一项双边及多边的国际金属切削及特种加工学术会议 IMCC，每两年举行一次，迄今在国内已举行了五次，每次都有大量的磨削，方面科研论文在会上宣读。 除上述外近十年国内学者及科技人员在美国机械工程师学会 ASME，日本精密工程学会 JSPE 及其他国际各类学术会议上发表了不少篇磨削加工方面的研究成果。 特别是在国际上影响更大些的国际生产工程学会 CIRP 年会上发表了十篇左右的磨削加工科技论文，从而在国际磨削加工学术界有了一定的影响。 四、 珩磨工艺原理及其应用 珩磨工艺 (Honing Process)是磨削加工的一种特殊形式，又是精加工中的一种高效加工方法。 这种工艺不仅 能去除较大的加工余量，而且是一种提高零件尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度的有效加工方法，在汽车零部件的制造中应用很广泛。 珩磨加工原理 珩磨是利用安装于珩磨头圆周上的一条或多条油石 ,由涨开机构（有旋转式和推进式两种）将油石沿径向涨开 , 使其压向工件孔壁 ,以便产生一定的面接触。 同时使珩磨头旋转和往复运动 ,零件不动。 或珩磨头只作旋转运动 ,工件往复运动 ,从而实现珩磨。 在大多数情况下 ,珩磨头与机床主轴之间或珩磨头与工件夹具之间是浮动的。 这样 ,加工时珩磨头以工件孔壁作导向。 因而加工精度受机床本身精度的影 响较小 ,孔表面的形成基本上具有创制过程的本科毕业设计（论文） 注： 16 特点。 所谓创制过程是油石和孔壁相互对研、互相修整而形成孔壁和油石表面。 其原理类似两块平面运动的平板相互对研而形成平面的原理。 珩磨时由于珩磨头旋转并往复运动或珩磨头旋转工件往复运动 ,使加工面形成交叉螺旋线切削轨迹 ,而且在每一往复行程时间内珩磨头的转数不是整数 , 因而两次行程间 ,珩磨头相对工件在周向错开一定角度 ,这样的运动使珩磨头上的每一个磨粒在孔壁上的运动轨迹亦不会重复。 此外 ,珩磨头每转一转 ,油石与前一转的切削轨迹在轴向上有一段重叠长度 ,使前后磨削轨迹的衔接更平滑均 匀。 这样 ,在整个珩磨过程中 ,孔壁和油石面的每一点相互干涉的机会差不多相等。 因此 ,随着珩磨的进行孔表面和油石表面不断产生干涉点 ,不断将这些干涉点磨去并产生新的更多的干涉点 ,又不断磨去 ,使孔和油石表面接触面积不断增加 ,相互干涉的程度和切削作用不断减弱 ,孔和油石的圆度和圆柱度也不断提高 ,最后完成孔表面的创制过程。 为了得到更好的圆柱度 ,在可能的情况下 ,珩磨中经常使零件掉头 ,或改变珩磨头与工件轴向的相互位置。 需要说明的一点 :由于珩磨油石采用金刚石和立方氮化硼等磨料 ,加工中油石磨损很小 ,即油石受工件修整量很小。 因此 ,孔的精度在一定程度上取决于珩磨头上油石的原始精度。 所以在用金刚石和立方氮化硼油石时 ,珩磨前要很好地修整油石 ,以确保孔的精度。 珩磨的切削过程 1)定压进给珩磨 定压进给中进给机构以恒定的压力压向孔壁 ,共分三个阶段。 第一个阶段是脱落切削阶段 ,这种定压珩磨 ,开始时由于孔壁粗糙 ,油石与孔壁接触面积很小 ,接触压力大 ,孔壁的凸出部分很快被磨去。 而油石表面因接触压力大 ,加上切屑对油石粘结剂的磨耗 ,使磨粒与粘结剂的结合强度下降 ,因而有的磨粒在切削压力的作用下自行脱落 ,油石面即露出新磨粒 ,此即油石自锐。 第二阶段是破碎切削阶段 ,随着珩磨的进行 ,孔表面越来越光 ,与油石接触面积越来越大 ,单位面积的接触压力下降 ,切削效率降低。 同时切下的切屑小而细 ,这些切屑对粘结剂的磨耗也很小。 因此 ,油石磨粒脱落很少 ,此时磨削不是靠新磨粒 ,而是由磨粒尖端切削。 因而磨粒尖端负荷很大 ,磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削刃。 本科毕业设计（论文） 注： 17 第三阶段为堵塞切削阶段 ,继续珩磨时油石和孔表面的接触面积越来越大 ,极细的切屑堆积于油石与孔壁之间不易排除 ,造成油石堵塞 , 变得很光滑。 因此油石切削能力极低 , 相当于抛光。 若继续珩磨 ,油石堵塞严重而产生粘结性堵塞时 ,油 石完全失去切削能力并严重发热 ,孔的精度和表面粗糙度均会受到影响。 此时应尽快结束珩磨。 2)定量进给珩磨 定量进给珩磨时 ,进给机构以恒定的速度扩张进给 ,使磨粒强制性地切入工件。 因此珩磨过程只存在脱落切削和破碎切削 ,不可能产生堵塞切削现象。 因为当油石产生堵塞切削力下降时 ,进给量大于实际磨削量 ,此时珩磨压力增高 ,从而使磨粒脱落、破碎 ,切削作用增强。 用此种方法珩磨时 ,为了提高孔精度和表面粗糙度 ,最后可用不进给珩磨一定时间。 3)定压 定量进给珩磨 开始时以定压进给珩磨 ,当油石进入堵塞切削阶段时 ,转换为定量 进给珩磨 ,以提高效率。 最后可用不进给珩磨 ,提高孔的精度和表面粗糙度。 本科毕业设计（论文） 注： 18 五，立式珩磨机参数的设计 立式珩磨机床的运动参数包括主运动参数与进给运动参数。 主运动与进给运动系单独驱动，贮运动参数是主轴转速，进给运动为珩磨头上下运动。 在确定珩磨机的主运动和进给和三数值钱，先确定本次设计的所加工零件的有关参数： 珩磨机所加工的零件材料是 45 号钢，材料经过调制处理，达到的 HB＝ 220～ 250HB。 所加工零件的直径 d： 230mm～ 250mm 查《机械工艺加工手册》本次毕业设计 —— 立式珩 磨机的有关参数确定如下： 圆周速度最佳为 18m/s～ 25m/s 主运动参数： 主轴转速 n 与切削速度 V 之间的关系为 n =1000vd(rpm) 式中 d —— 磨孔直径 珩磨机式为适合多种零件加工而设计的。 主轴需要变速。 因此。 需要确定主轴变速范围 —— 最低与最高转速。 若采用分级变速则还应确定转速分级数。 根据转速与切削速度的关系式可知。 mintn =1000 minmax1000vd maxtn ＝ 1000 maxmin1000vd  则 mintn 与 maxtn 的比值称为变速范围用 Rn 表示 本科毕业设计（论文） 注： 19 磨削时上数据可以折算出转速： maxtn ＝ 1000 maxmin1000vd = mintn ＝ 1000 minmax1000vd ＝ 可以看出最低转速 mintn 与 maxtn 与切削速度，被加工孔径大小有关。 在计算 maxv 为最大情况下，常用孔径 D 值最小的数值。 同理计算 minv 时要用较大的数值。 主轴转速数列在采用变速时，则 Z 级转速数列为： n1,n2,n3„„ nz 任意前口两级转速之间的关系为。 nj+1＝ nj 既 nj+1=1/  称为公比。 机床主轴转速按等比数列分级，则各级转速为： n 1 = minn  n2=n1 n3=n2 „„„ nz=nz1 =n1 z1＝ maxn 最大相对转速损失率 Amax 为： Amax＝（ 1－ 1/ ） =（  1） / x100% 则变速范围为 Rn＝ maxn / minn =n1 z1/n1 z1 则 minn 与 maxn 的比值称为变速范围为： Rn＝。