畢業(yè)設(shè)計(jì)---珩磨機(jī)雙進(jìn)給主軸設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢 業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)）</p><p>　　課 題 ： 珩磨機(jī)雙進(jìn)給主軸設(shè)計(jì) </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒論………………………………………………………………………………1</p><p>　　1.1引言 ………………………………

2、……………………………………………………1</p><p>　　1.2珩磨技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r …………………………………………………………………1</p><p>　　1.3論文研究的背景和內(nèi)容 ………………………………………………………………2</p><p>　　1.3.1技術(shù)背景 ……………………………………………………………………………2</p>

3、<p>　　1.3.2研究?jī)?nèi)容 ……………………………………………………………………………2</p><p>　　珩磨機(jī)液壓伺服系統(tǒng)的基本原理………………………………………………4</p><p>　　2.1 珩磨加工的原理與特點(diǎn)………………………………………………………………4</p><p>　　2.1.1 珩磨加工的原理簡(jiǎn)介 ………………………………

4、………………………………4</p><p>　　2.1.2珩磨加工的特點(diǎn) ……………………………………………………………………4</p><p>　　2.2 液壓伺服系統(tǒng)的工作原理 ……………………………………………………………6</p><p>　　第三章 方案設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………9</p><p>

5、;　　3.1 工藝方案的擬訂 ………………………………………………………………………9</p><p>　　3.2 主軸的直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) ………………………………………………………9</p><p>　　3.2.1 方案的提出 …………………………………………………………………………9</p><p>　　3.2.2 方案的比較 ………………………………………

6、…………………………………9</p><p>　　3.2.3 方案的確定 ………………………………………………………………………10</p><p>　　3.3 珩磨頭油石徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) ………………………………………………10</p><p>　　3.3.1 方案的提出 ………………………………………………………………………10</p><

7、;p>　　3.3.2 方案比較 …………………………………………………………………………10</p><p>　　3.3.3 方案確定 …………………………………………………………………………11</p><p>　　3.4 主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) ……………………………………………………………11</p><p>　　3.4.1 方案的提出 ………………………

8、………………………………………………11</p><p>　　3.4.2 方案比較 …………………………………………………………………………11</p><p>　　3.4.3 方案確定 …………………………………………………………………………12</p><p>　　3.5 變頻電機(jī)原理簡(jiǎn)介及其選擇 ………………………………………………………12</p>

9、;<p>　　3.5.1 概述 ………………………………………………………………………………12</p><p>　　3.5.2 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的原理及方法 …………………………………………………12</p><p>　　3.5.3 變頻調(diào)速的控制方式………………………………………………………………14</p><p>　　3.5.4 電機(jī)的選擇 ……

10、…………………………………………………………………15</p><p>　　第四章 珩磨機(jī)主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………16</p><p>　　4.1 軸的種類(lèi)和特點(diǎn) ……………………………………………………………………16</p><p>　　4.2 軸的材料選取 ………………………………………………………………………16</p

11、><p>　　4.3 軸的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算 ………………………………………………………………17</p><p>　　第五章 珩磨機(jī)主軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)仿真分析………………………………………………20</p><p>　　5.1 仿真方法簡(jiǎn)介 ………………………………………………………………………20</p><p>　　5,2 速度特性分析 ……………

12、…………………………………………………………21</p><p>　　5.2.1 M向運(yùn)動(dòng)分析………………………………………………………………………21</p><p>　　5.2.2 N向運(yùn)動(dòng)分析………………………………………………………………………22</p><p>　　5.3 速度特性的補(bǔ)償………………………………………………………………………24</

13、p><p>　　5.3.1 開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的補(bǔ)償 …………………………………………………………………24</p><p>　　5.3.2 閉環(huán)系統(tǒng)的補(bǔ)償 …………………………………………………………………24</p><p>　　5.3.3 結(jié)論 ………………………………………………………………………………25</p><p>　　第六章 雙進(jìn)給主軸

14、珩磨機(jī)的應(yīng)用……………………………………………………26</p><p>　　6.1 雙進(jìn)給主軸珩磨機(jī)的優(yōu)點(diǎn) …………………………………………………………26</p><p>　　6.2 其他常見(jiàn)的珩磨技術(shù) ………………………………………………………………26</p><p>　　6.2.1 激光珩磨技術(shù) ……………………………………………………………………26&l

15、t;/p><p>　　6.2.2 刷珩磨 ……………………………………………………………………………28</p><p>　　結(jié)論 ………………………………………………………………………………………30</p><p>　　參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………31</p><p>　　致謝辭 ………………………

16、……………………………………………………………32</p><p><b>　　插圖清單</b></p><p>　　圖2-1 珩磨件內(nèi)孔表面形狀………………………………………………………………5</p><p>　　圖2-2 常見(jiàn)內(nèi)孔加工中的缺陷……………………………………………………………6</p><p>　　圖2

17、-3 珩磨機(jī)液壓伺服系統(tǒng)原理圖………………………………………………………7</p><p>　　圖3-1 珩磨頭簡(jiǎn)圖………………………………………………………………………10</p><p>　　圖3-2 推桿的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖…………………………………………………………………11</p><p>　　圖4-1 二級(jí)傳動(dòng)軸……………………………………………………………………

18、…18</p><p>　　圖4-2 一級(jí)傳動(dòng)軸………………………………………………………………………18</p><p>　　圖5-1 主軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖…………………………………………………………20</p><p>　　圖5-2 液壓回路簡(jiǎn)圖……………………………………………………………………21</p><p>　　圖5-3 不同負(fù)

19、載力的速度比曲線(xiàn)………………………………………………………23</p><p>　　圖5-4 速度反饋補(bǔ)償方框圖……………………………………………………………25</p><p>　　圖 6-1氣缸的磨損曲線(xiàn)…………………………………………………………………27</p><p>　　圖6-2 珩磨前后的工件表面質(zhì)量………………………………………………………29<

20、;/p><p>　　圖6-3 傳統(tǒng)珩磨與刷珩磨的對(duì)比………………………………………………………29</p><p>　　珩磨機(jī)雙進(jìn)給主軸設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)的論文闡述的是針對(duì)珩磨頭采用分體式結(jié)構(gòu)的珩磨機(jī)雙進(jìn)給主軸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。</p><p&g

21、t;　　在論文中，首先，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；接著,詳細(xì)論述了液壓伺服系統(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)及仿真運(yùn)動(dòng)分析。</p><p>　　該設(shè)計(jì)的意義在于：同道工序中不停機(jī)實(shí)現(xiàn)粗精磨兩次進(jìn)給，使粗精磨兩種珩磨切削性能一致，從而保證了珩磨網(wǎng)紋的整齊清晰，獲得理想的珩磨表面微觀結(jié)構(gòu)。</p><p>　　目前，珩磨普遍采用的是一次

22、進(jìn)給珩磨頭，采用此類(lèi)珩磨頭只能在一次進(jìn)給過(guò)程中實(shí)現(xiàn)砂條漲縮，因此，對(duì)加工像發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸套等一些表面質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合，需要采用兩道工序（粗精磨）來(lái)實(shí)現(xiàn)。而本設(shè)計(jì)中的雙進(jìn)給珩磨頭將解決由兩道工序加工所引起的缺陷。這個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)將使它獲得長(zhǎng)足的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：分體式、雙進(jìn)給、液壓伺服系統(tǒng)、二級(jí)傳動(dòng)軸、不停機(jī)、粗精磨</p><p>　　A design of Dua

23、l Feed Spindle of honing machine</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The thesis deal with a design of Dual Feed Spindle of honing machine whose head structure is split.</p><

24、p>　　The first part of the paper introduces the principles of the hole honing, the structure of honing whetstone and honing head, the selection of honing technical parameters and so on.; then discusses in detail the wo

25、rking principle、program design of hydraulic servo system , the design of two shaft and analysis of simulation exercise in transmission. </p><p>　　The significance of this design is to ensure the neat and cle

26、ar of the honing to achieve an ideal surface of honing by non-stop among the same working procedure to achieve coarse, fine grinding which two cutting is the same.</p><p>　　At present, the honing is a widely

27、 used one-time feed honing head, which can only achieve article sand rise and reduction in one course of feed. therefore, when requires high surface quality such as engine cylinder, we need to use two processes (rough 、f

28、ine grinding) to achieve。Dual Feed honing head in the design will solve the defects caused by the two machining processes. This will give it a significant advantage of rapid development and wide application.</p>&

29、lt;p>　　Keywords：Split； Dual feed；Hydraulic servo system；The secondary drive shaft； Non-stop； Rough and fine grinding</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　引言</b></p&g

30、t;<p>　　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?，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

31、余量的中間工序，是一種高效，優(yōu)質(zhì)的加工方法。</p><p>　　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。</p><p>

32、　　1.2 珩磨技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　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)CPK>2，并且加工結(jié)果是可以追溯

33、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。</p><p>　　傳統(tǒng)的珩磨加工利用可漲縮的磨頭使珩磨砂條壓向工件表面，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

34、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。</p><p>　　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

35、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。</p><p>　　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

36、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。</p><p>　　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，一些工廠采用漲縮式珩磨加工閥孔，而與之相對(duì)應(yīng)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

37、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S

38、inglepass珩磨加工技術(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。</p><p>　　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

39、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。</p><p>　　1.3 論文研究的背景和內(nèi)容</p><p>　　1.3.1 技術(shù)背景</p><p>　　目前，珩磨普遍采用的一次進(jìn)給珩磨頭，采用這種珩磨頭只能在一次進(jìn)給過(guò)程中實(shí)現(xiàn)砂條一次漲縮，因此，通常在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸套等一些表面加工質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合，均采用兩道珩磨工序來(lái)實(shí)現(xiàn)，先進(jìn)行粗

40、珩磨，主要用于去除加工余量，修整圓柱度以及拉網(wǎng)，之后再安排一道精珩磨，主要用于拋光，以及有特殊要求的去除粗珩磨表面尖角。但這樣的工序方案缺點(diǎn)有三個(gè)：一是工效低，設(shè)備占地面積大；二是由于兩臺(tái)珩磨設(shè)備的性能、磨削參數(shù)存在差異以及裝夾狀況改變，無(wú)法保證珩磨網(wǎng)紋的切削參數(shù)一致，易造成網(wǎng)紋紊亂；三是這種珩磨頭無(wú)法實(shí)現(xiàn)珩磨過(guò)程中實(shí)時(shí)掌握加工尺寸，只能通過(guò)操作人員的操作經(jīng)驗(yàn)與技能，珩磨質(zhì)量嚴(yán)重受到人為因素制約，內(nèi)孔尺寸及網(wǎng)紋質(zhì)量不穩(wěn)定。</p&

41、gt;<p>　　1.3.2 研究?jī)?nèi)容</p><p>　　為解決單進(jìn)給珩磨頭存在缺陷，本珩磨頭采用分體式結(jié)構(gòu)，獲得一種雙進(jìn)給實(shí)時(shí)檢測(cè)珩磨頭，這種珩磨頭可以在珩磨加工過(guò)程中不停機(jī)實(shí)現(xiàn)粗精磨兩次進(jìn)給，同時(shí)根據(jù)氣動(dòng)測(cè)量原理，在珩磨頭本體上設(shè)置了氣動(dòng)檢測(cè)頭，從而實(shí)現(xiàn)珩磨過(guò)程的實(shí)時(shí)檢測(cè)。本珩磨頭解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：將珩磨頭本體上的砂條磨槽分別設(shè)置成粗、精磨兩組，且粗精磨砂條磨槽兩兩相隔，控制砂

42、條漲縮的砂條座斜面在軸向位置上粗精磨兩兩錯(cuò)對(duì)，再將珩磨頭錐芯采用分體式結(jié)構(gòu)，分別與粗精磨斜面相配。珩磨動(dòng)作通過(guò)珩磨頭主軸內(nèi)進(jìn)給油缸的復(fù)合頂桿連接，其中粗磨與外桿連接，精磨與內(nèi)桿連接，從而通過(guò)油缸控制復(fù)合頂桿，最終實(shí)現(xiàn)珩磨雙進(jìn)給；在實(shí)時(shí)測(cè)量裝置方面，在珩磨頭的本體上設(shè)置護(hù)板，護(hù)板采用硬質(zhì)合金焊接，在本體中部設(shè)置氣動(dòng)測(cè)量頭噴嘴，由珩磨頸部通過(guò)軸向細(xì)長(zhǎng)孔與之貫穿，上接氣動(dòng)測(cè)量氣路，通過(guò)嚴(yán)格控制珩磨頭本體上的噴嘴徑向尺寸，通過(guò)噴嘴與工件壁間的間

43、隙變化，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)精確檢測(cè)。本珩磨頭的有益效果是，可以在同道工序中不停機(jī)實(shí)現(xiàn)粗精磨兩次進(jìn)給，使粗精磨兩種珩磨切削性能一致，從而保證了珩磨網(wǎng)紋的整齊清晰，獲得理想的珩磨表面微觀結(jié)構(gòu)。本論文正是對(duì)這種結(jié)構(gòu)的珩磨機(jī)雙進(jìn)給主軸系</p><p>　　第二章 珩磨機(jī)液壓伺服系統(tǒng)的基本原理</p><p>　　2.1 珩磨加工的原理與特點(diǎn)</p><p>　　2.1.1 珩磨加

44、工的原理簡(jiǎn)介</p><p>　　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)給運(yùn)動(dòng)，加壓壓力愈大，進(jìn)

45、給量就愈大。</p><p>　　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

46、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)，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。</p><p>　　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

47、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，孔的精度在一定程度上取決于珩磨頭上油石的原始精度。所以我們用金剛

48、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?。</p><p>　　2.1.2 珩磨加工的特點(diǎn)</p><p><b>　?。?）加工精度高</b></p><p>　　特別是一些中小型的通孔，其圓柱度可達(dá)0．001mm以?xún)?nèi)。一些壁厚不均勻的零件，如連桿，其圓度能達(dá)到0．002mm。對(duì)于大孔（孔徑在200mm以上），圓度也可達(dá)0

49、．005mm，如果沒(méi)有環(huán)槽或徑向孔等，直線(xiàn)度達(dá)到0．01mm/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，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）。</p><p><b>

50、　?。?）表面質(zhì)量好</b></p><p>　　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），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

51、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。</p><p><b>　?。?）加工范圍廣</b></p><p>　　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，

52、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，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。</p><p><b>　　（4）切削余量少</b></p><p>　　為達(dá)到圖2.1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

53、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。</p><p>　　圖2-1 珩磨件內(nèi)孔表面形狀</p><p><b>　　（5）糾孔能力強(qiáng)</b></p><p>　　由于其余各種加工工藝方面存在不

54、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2.2，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。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。</p><p>　　圖2-2 常見(jiàn)內(nèi)孔加工中的缺陷</p><p>　　2.2 液壓伺服系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　

55、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)動(dòng)，同時(shí)漲縮缸動(dòng)

56、作，把砂條漲出，以完成珩磨。</p><p>　　液壓系統(tǒng)工作循環(huán)及原理如下（見(jiàn)圖2-3）：</p><p>　?。?）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。</p><p>　?。?）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。&

57、lt;/p><p>　?。?）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、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。</p><p>　?。?）托架落下 送料到工作臺(tái)上后，工作臺(tái)移至加工位，9DT斷電，托架落下。</p><p&g

58、t;　?。?）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)。</p><p>　?。?）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1.5～2MPa。</p><p>　?。?）主軸慢下 夾緊工件后，壓力繼電器1

59、SP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

60、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。</p><p>　?。?）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，

61、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3～25.4m/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

62、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的單向閥作為背壓閥。調(diào)整J4約為0.65～1.15MPa，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。</p><p>　　圖2-3 珩磨機(jī)液壓伺服系統(tǒng)原理圖<

63、/p><p>　?。?）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0.85～1.35MPa。</p><p>　　（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

64、回油經(jīng)換向閥13的左位、單向閥至油箱?；钊蛏弦苿?dòng)，精砂條漲出，實(shí)現(xiàn)低壓精珩。</p><p>　?。?1）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

65、在中間位置，精砂條縮回。</p><p>　?。?2）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?；刂形缓蠼?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0.45～0.65MPa。</p><p>　?。?3）主軸慢上 光

66、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)。</p><p>　?。?4）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

67、閥J1、換向閥8至夾緊缸，完成工件的放松。</p><p>　?。?5）拔銷(xiāo) 放松以后，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。</p><p>　　（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。</p><p>　　（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)。&l

68、t;/p><p><b>　　第三章 方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 工藝方案的擬訂</p><p>　　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

69、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)。</p><p>　　3.2 主軸的直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 方案的提出</p><p>　　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

70、過(guò)連桿隨曲柄桿的旋轉(zhuǎn)而上下往復(fù)運(yùn)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)。</p><p>　　3.2.2 方案的比較</p><p>　　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)

71、構(gòu)的關(guān)系,珩磨的行程也受到了一定的限制。</p><p>　　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)。</p><p>　　第二種方案于第一種方案相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　(1)調(diào)整簡(jiǎn)便易行,

72、降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了生產(chǎn)效率。</p><p>　　(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。</p><p>　　(3)行程比第一種方案大,擴(kuò)大了加工件的尺寸范圍。</p>

73、;<p>　　(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)的慣性給工件裝夾和拆卸帶來(lái)的不便。</p><p>　　(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。并且該種回路并有較高的效率。</p><p>　　3.2.3 方案的確定</p><

74、;p>　　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。</p><p>　　3.3 珩磨頭油石徑向進(jìn)給運(yùn)

75、動(dòng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1 方案的提出</p><p>　　對(duì)于珩磨頭油石的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，有兩種可選擇的方案，一種是機(jī)械式（彈簧），另一種是液壓式（推桿）。機(jī)械式是在油石座上安裝彈簧，當(dāng)所加工的孔慢慢變大時(shí)，利用彈簧的壓力將油石往外推，以實(shí)現(xiàn)油石的進(jìn)給。液壓式是在主軸的上方加一個(gè)液壓缸，它推動(dòng)推桿向下進(jìn)給，推桿的下端是錐形的，而珩磨頭油石座設(shè)計(jì)成斜面，與推桿的錐形面接觸，當(dāng)

76、推桿向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，推動(dòng)該斜面徑向漲開(kāi)，從而推動(dòng)油石的徑向進(jìn)給（如圖3-1所示）。</p><p>　　3.3.2 方案比較</p><p>　　如果采用第一種方案，當(dāng)磨條進(jìn)入正常磨損后，要經(jīng)常人工調(diào)節(jié)張緊螺母，使其補(bǔ)償因磨條磨損所減小的工件內(nèi)孔上的正壓力，因此工作效率低。因?yàn)閺椈蓧毫o(wú)法控制，所以加工精度不高，而且螺母的調(diào)節(jié)對(duì)工人的要求很高。目前大多數(shù)廠家都采用液壓張開(kāi)式珩磨頭，這種設(shè)計(jì)使

77、油石張開(kāi)均勻，而且自動(dòng)精確調(diào)節(jié)，可以自動(dòng)補(bǔ)償磨條的磨損。這種設(shè)計(jì)的生產(chǎn)率很高，而且對(duì)于工人的技術(shù)要求不高，適合自動(dòng)化大批量生產(chǎn)。</p><p>　　1油石座 2 斜面體 3 油石 4推桿 5油石 6推桿 7 接頭</p><p>　　圖3-1 珩磨頭簡(jiǎn)圖</p><p>　　1 油缸蓋 2 軸承 3 活塞 4 油缸 5 油缸

78、蓋 6 推桿</p><p>　　圖3-2 推桿的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖</p><p>　　3.3.3 方案確定</p><p>　　通過(guò)比較，決定采用第二種方案。然而，現(xiàn)代大多數(shù)的液壓張開(kāi)式珩磨頭的活塞隨著推桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)，油缸、活塞和密封圈的壽命較短，而且常出現(xiàn)漏油的現(xiàn)象，要經(jīng)常更換O型密封圈，給工作帶來(lái)了不便。在我們的設(shè)計(jì)中，采用了新型推桿，它既能保證張力均勻，可調(diào)，能起

79、到補(bǔ)償磨條磨損的作用，而且不會(huì)漏油，摩擦力小，使用壽命也比普通推桿長(zhǎng)。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是油缸和活塞的相對(duì)運(yùn)動(dòng)只有往復(fù)運(yùn)動(dòng)，油缸和活塞都不轉(zhuǎn)動(dòng)，只有推桿隨傳動(dòng)軸和珩磨頭轉(zhuǎn)動(dòng)，推桿不是直接連接在活塞上，而是通過(guò)一對(duì)軸承與活塞相連(如圖3-2)，軸承外圈與活塞內(nèi)壁配合，通過(guò)軸承內(nèi)外圈的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，將推桿和活塞的運(yùn)動(dòng)分開(kāi)。</p><p>　　3.4 主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　3.4.1

80、 方案的提出</p><p>　　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)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。</p><p>　　3.4.2 方案比較</p><p>　　比較兩種方案，第一種方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大

81、，裝配麻煩，由于齒輪系復(fù)雜，容易產(chǎn)生誤差累積，傳動(dòng)精確度降低，且效率較低。但因?yàn)椴捎闷胀ó惒诫姍C(jī)，所以它的成本較低。第二種方案體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，且傳動(dòng)精確，效率高，但由于采用變頻電機(jī)，成本較高，且維修不方便。但隨著近幾年變頻技術(shù)的快速發(fā)展，變頻電機(jī)的使用越來(lái)越廣泛，其成本也越來(lái)越低。因?yàn)殓衲C(jī)主軸轉(zhuǎn)速要求精確，變速范圍要求較廣，故宜采用第二種方案。</p><p>　　3.4.3 方案確定<

82、/p><p>　　通過(guò)比較，決定在本次設(shè)計(jì)中采用第二種方案。然而，若是用變頻電機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)直接帶動(dòng)主軸，電機(jī)要豎放，不利于電機(jī)的固定，易于引起機(jī)床的震動(dòng)，使加工產(chǎn)生誤差。且由于帶橫向傳動(dòng)，兩個(gè)帶輪都要加擋圈，傳動(dòng)不穩(wěn)定，摩擦力大，效率也受影響。所以，我們采用電機(jī)橫放，通過(guò)同步帶傳動(dòng)到中間軸，再由兩個(gè)錐形齒輪經(jīng)90°角傳動(dòng)到主軸。</p><p>　　3.5 變頻電機(jī)原理簡(jiǎn)介及其選擇

83、</p><p><b>　　3.5.1 概述</b></p><p>　　20世紀(jì)50年代以前，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的基本方式是轉(zhuǎn)速不變的定速拖動(dòng)。對(duì)于控制精度要求不高以及無(wú)調(diào)速要求的許多場(chǎng)合，定速拖動(dòng)基本能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。隨著工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，對(duì)傳動(dòng)方式提出了可調(diào)速拖動(dòng)的更高要求。</p><p>　　用直流電動(dòng)機(jī)可方便地進(jìn)行調(diào)速，但直流電動(dòng)機(jī)體積

84、大，造價(jià)高，并且無(wú)節(jié)能效果。而交流電動(dòng)機(jī)體積小、價(jià)格低廉、運(yùn)行性能優(yōu)良、重量輕，因此對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速具有重大的實(shí)用性。使用調(diào)速技術(shù)后，生產(chǎn)機(jī)械的控制精度可大為提高，并能夠較大幅度地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，而且可對(duì)諸多生產(chǎn)過(guò)程實(shí)施自動(dòng)控制。通過(guò)大量的理論研究和實(shí)驗(yàn)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到：對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，不僅能使電力拖動(dòng)系統(tǒng)具有非常優(yōu)秀的控制性能，而且在許多場(chǎng)合中，還具有非常顯著的節(jié)能效果。鑒于此，交流變頻調(diào)速技術(shù)獲得了迅速發(fā)展和廣

85、泛應(yīng)用。而且，隨著電工電子技術(shù)的發(fā)展，交流電機(jī)的變頻調(diào)速已逐步取代了傳統(tǒng)的變極調(diào)速、電磁調(diào)速和調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。</p><p>　　3.5.2 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的原理及方法</p><p>　　三相交流電動(dòng)機(jī)定子繞組中的三相交流電在定子氣隙圓周上產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速稱(chēng)同步轉(zhuǎn)速，記為，實(shí)際電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n要低于同步轉(zhuǎn)速，故一般稱(chēng)這樣的三相交流電動(dòng)機(jī)為三相異步電動(dòng)機(jī)。</p>

86、;<p><b>　　(1)工作原理</b></p><p>　　異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速遵從電機(jī)學(xué)基本關(guān)系：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　式中：f——電源交變頻率</p><p>　　p —— 電機(jī)定子磁極對(duì)數(shù)</p><p&g

87、t;　　電機(jī)學(xué)中還常用轉(zhuǎn)差率s參量，其定義為</p><p><b>　　（3.2）</b></p><p><b>　　電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速</b></p><p>　?。?.3）(2)變頻調(diào)速控制方式</p><p>　　由式(3.3)可知，異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的控制方式基本上有以下3種:</p&

88、gt;<p>　　電源頻率低于工頻范圍調(diào)節(jié)。電源的工頻頻率在我國(guó)為50Hz。電機(jī)定子繞組內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:</p><p><b>　　（3.4）</b></p><p>　　式中： —— 定子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率，與電源頻率f相等，Hz。</p><p>　　—— 電機(jī)定子繞組的繞組系數(shù)，其值取決于繞組結(jié)構(gòu)，。</p&g

89、t;<p>　　—— 電機(jī)定子繞組每相串聯(lián)的線(xiàn)圈匝數(shù)</p><p><b>　　—— 電機(jī)每極磁通</b></p><p>　　定子電壓與定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系為</p><p><b>　?。?.5）</b></p><p>　　式中： —— 定子繞組每組阻抗</p>

90、<p>　　—— 定子繞組相電流</p><p><b>　　若忽略定子壓降，則</b></p><p><b>　?。?.6）</b></p><p><b>　　把該式整理成</b></p><p><b>　?。?.7）</b><

91、/p><p><b>　?。?.8）</b></p><p><b>　　（3.9）</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩M與()²成正比，若下調(diào)頻率，同時(shí)也下調(diào)，使（）比值保持恒量，則磁通不變，因此轉(zhuǎn)矩也保持常值，此時(shí)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載的能力不發(fā)生改變，這種控制方式稱(chēng)為恒磁通調(diào)壓調(diào)頻調(diào)速，也叫恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。<

92、;/p><p>　　2) 電源頻率高于工頻范圍調(diào)節(jié)。由于使頻率增加，變小，而不能高于額定電壓，在該控制方式中，保持不變，由于頻率變高，由式（3.9）知道，定子磁通變小，電磁轉(zhuǎn)矩M也變小，但電源頻率增加，設(shè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，電機(jī)的功率是電磁轉(zhuǎn)矩M與角速度ω的乘積</p><p><b>　?。?.10）</b></p><p>　　調(diào)節(jié)過(guò)程中，使頻率

93、f與轉(zhuǎn)矩的變化成一定協(xié)調(diào)關(guān)系，從而保持電機(jī)功率P為恒量，即功率不發(fā)生變化，這種升頻定壓調(diào)速為恒功率調(diào)速。</p><p>　　3) 轉(zhuǎn)差頻率控制。三相異步電動(dòng)機(jī)中，定子與轉(zhuǎn)子之間的圓周空隙有一旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)速為，電機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)際轉(zhuǎn)速為，()是轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間的相對(duì)切割速度。對(duì)頻率、電壓進(jìn)行諧調(diào)控制，使不變，此時(shí)，磁通也不變，在不變的條件下，電磁轉(zhuǎn)矩M與成正比。對(duì)頻率f進(jìn)行調(diào)節(jié)，即調(diào)節(jié)（），因此，在實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時(shí)也實(shí)現(xiàn)

94、了轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)。</p><p>　　3.5.3 變頻調(diào)速的控制方式</p><p>　　變頻調(diào)速的控制方式經(jīng)歷了控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制的發(fā)展，前者屬于開(kāi)環(huán)控制，后兩者屬于閉環(huán)控制，正在發(fā)展的是直接轉(zhuǎn)矩控制。現(xiàn)分別介紹如下。</p><p><b>　　(1)控制</b></p><p>　　異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與定子電

95、源頻率f和極對(duì)數(shù)有關(guān)。改變f就可平滑地調(diào)節(jié)同步轉(zhuǎn)速，但f上升或下降可能會(huì)引起磁路飽和、轉(zhuǎn)矩不足現(xiàn)象。所以在改變f的同時(shí)，需調(diào)節(jié)定子電壓。使氣隙磁通維持不變、電機(jī)效率不下降，這就是 控制?？刂坪?jiǎn)單，通用性?xún)?yōu)良，但因是開(kāi)環(huán)控制，調(diào)速精度低、范圍小，只能用在調(diào)速精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求不高的場(chǎng)合，如風(fēng)機(jī)、泵機(jī)控制、流水線(xiàn)上的工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p><b>　　(2)轉(zhuǎn)差頻率控制</b></p

96、><p>　　由電機(jī)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)可知，異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩M與氣隙磁通、轉(zhuǎn)差頻率的關(guān)系為：只要保持氣隙磁通一定，控制轉(zhuǎn)差頻率就能控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制。轉(zhuǎn)差頻率控制利用速度檢測(cè)器檢出電機(jī)的轉(zhuǎn)速，然后以電機(jī)速度與轉(zhuǎn)差頻率的和給定逆變器的輸出頻率，其控制精度和過(guò)電流的抑制等特性較控制都有所提高，但由于維持磁通和轉(zhuǎn)矩恒定的基本關(guān)系式是從穩(wěn)態(tài)機(jī)械特性上推導(dǎo)出來(lái)的，沒(méi)有考慮電機(jī)電磁慣性的影響，所以動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩仍沒(méi)得到控制，動(dòng)態(tài)響

97、應(yīng)效果仍不理想。</p><p><b>　　(3)矢量控制</b></p><p>　　矢量控制是在交流電動(dòng)機(jī)上模擬直流電機(jī)控制轉(zhuǎn)矩的規(guī)律，將定子電流分解成相應(yīng)于直流電機(jī)的電樞電流的量和勵(lì)磁電流的量，并分別進(jìn)行任意控制。矢量控制能夠?qū)D(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，獲得和直流電機(jī)一樣的優(yōu)良性能，它適用于要求快速響應(yīng)或?qū)ζ饎?dòng)、制動(dòng)有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。</p><p&g

98、t;<b>　　(4)直接轉(zhuǎn)矩控制</b></p><p>　　直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）的變頻調(diào)速是目前正在發(fā)展的調(diào)速方式，它無(wú)需像矢量控制那樣進(jìn)行復(fù)雜的矢量變換運(yùn)算，直接由定子空間矢量分析三相電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并決定其控制量DTC能夠用開(kāi)環(huán)方式對(duì)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，它的PWM波形直接由轉(zhuǎn)矩決定，其控制性能比PWM磁通矢量控制方式更優(yōu)越。</p><p>　　3.5.4

99、 電機(jī)的選擇</p><p>　　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6級(jí)三相異步電機(jī)，電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為960r/min，額定功率為5.5Kw。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。</p><p>　　第四章 珩磨機(jī)主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　4.1 軸的種類(lèi)和特點(diǎn)</p><p>　　軸是組成機(jī)械

100、的一個(gè)重要零件。它支承著其他轉(zhuǎn)動(dòng)件回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩，同時(shí)它又通過(guò)軸承和機(jī)架連接。所有軸上零件都圍繞軸心線(xiàn)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，形成了一個(gè)以軸為核心的回轉(zhuǎn)體—軸系部件。所以在軸的設(shè)計(jì)中，不能只考慮軸本身，還必須和軸系零、部件的整個(gè)結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來(lái)。</p><p><b>　　軸按受載情況分：</b></p><p>　?。?）轉(zhuǎn)軸 既支承傳動(dòng)機(jī)件，又傳動(dòng)動(dòng)力，即承受彎矩和扭矩

101、兩種作用。</p><p>　?。?）心軸 只起支承旋轉(zhuǎn)機(jī)件作用而不傳遞動(dòng)力，既只承受彎矩作用。心軸又可分為固定心軸（工作時(shí)軸不轉(zhuǎn)動(dòng)）和轉(zhuǎn)動(dòng)心軸（工作時(shí)軸轉(zhuǎn)動(dòng)）兩種。</p><p>　?。?）傳動(dòng)軸 主要傳遞動(dòng)力，即主要承受扭矩作用。</p><p>　　按結(jié)構(gòu)形狀分：光軸，階梯軸，實(shí)心軸，空心軸等。</p><p>　　按幾何軸線(xiàn)形狀

102、分：直軸，曲軸，鋼絲軟軸等。</p><p>　　設(shè)計(jì)軸時(shí)應(yīng)考慮多方面因素和要求，其中主要問(wèn)題是軸的選材、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和剛度。對(duì)于高速軸還應(yīng)考慮振動(dòng)穩(wěn)定性問(wèn)題。</p><p>　　軸設(shè)計(jì)特點(diǎn)：在軸系零、部件的具體要求未確定之前，軸上力的作用點(diǎn)和支點(diǎn)間的跨距無(wú)法精確確定，故彎矩大小和分布情況不能求出，因此在軸的設(shè)計(jì)中，必須把軸的強(qiáng)度計(jì)算和軸系零、部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)交錯(cuò)進(jìn)行，邊畫(huà)圖、邊計(jì)算，邊修改。

103、</p><p><b>　　軸設(shè)計(jì)的程序：</b></p><p>　?。?）根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)方案的整體布局，擬定軸上零件的布置和裝配方案</p><p>　?。?）選擇軸的合適材料</p><p>　?。?）初步估算軸的直徑</p><p>　?。?）進(jìn)行軸系零、部件的結(jié)構(gòu)設(shè)</p>

104、<p><b>　　（5）進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p><b>　?。?）進(jìn)行剛度計(jì)算</b></p><p>　　（7）校核鍵的連接強(qiáng)度</p><p><b>　?。?）驗(yàn)算軸承</b></p><p>　?。?）根據(jù)計(jì)算結(jié)果修改設(shè)計(jì)</p>

105、<p>　　（10）繪制軸的零件工作圖</p><p>　　對(duì)于一些不太重要的軸，上述程序中的某些內(nèi)容可以省略。</p><p>　　4.2 軸的材料選取</p><p><b>　　軸的常用材料 ：</b></p><p>　　軸的常用材料很多，設(shè)計(jì)時(shí)主要根據(jù)對(duì)軸的強(qiáng)度、剛度、耐磨性等要求，以及為實(shí)現(xiàn)這些

106、要求而采用的熱處理方式，同時(shí)考慮制造工藝問(wèn)題加以選用，力求經(jīng)濟(jì)合理。</p><p>　　軸的常用材料是35、45、50優(yōu)質(zhì)碳素鋼，最常用的是45鋼。對(duì)于受載較小或不太重要的軸，可采用合金鋼、球墨鑄鐵和一些高強(qiáng)度鑄鐵，由于鑄造性好，易于鑄成復(fù)雜形狀，且減振性能好，應(yīng)力集中敏感性低，支點(diǎn)位移的影響小，故常用于制造外形復(fù)雜的軸。</p><p>　　特別是我國(guó)研制成功的稀土-鎂球墨鑄鐵，沖擊韌

107、性好，同時(shí)具有減磨、吸振和對(duì)應(yīng)力集中敏感性小等優(yōu)點(diǎn)，已用于制造汽車(chē)、拖拉機(jī)、機(jī)床上的重要軸系零件。</p><p>　　根據(jù)工作條件的要求，軸可在加工前或加工后經(jīng)過(guò)整體或表面處理，以及表面強(qiáng)化處理（如噴丸、輥壓等）和化學(xué)處理（如滲碳、滲氮、氮化等），以提高其強(qiáng)度（尤其疲勞強(qiáng)度）和耐磨、耐腐蝕等性能。</p><p>　　在一般工作溫度下，合金鋼的彈性模量與碳素鋼相近，所以只為了提高軸的剛度

108、而選用合金鋼是不合適的。軸一般由軋制圓鋼或鑄件經(jīng)切削加工制造。軸的直徑較小，可用圓鋼棒制造；對(duì)于重要的，大直徑或階梯直徑變化較大的軸，采用鍛坯。為節(jié)約金屬和提高工藝性，直徑大的軸還可以制成空心的，并且?guī)в泻附拥幕蛘咤懺斓耐咕?。?duì)于形狀復(fù)雜的軸（如凸輪軸、曲軸）可采用鑄造。</p><p>　　4.3 軸的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算</p><p>　　二級(jí)傳動(dòng)軸上作用的彎矩較小，我們根據(jù)軸受的扭矩來(lái)計(jì)

109、算。對(duì)其彎矩，用降低許用扭應(yīng)力的方法加以考慮。用這種方法是為了初步估算軸徑，在此基礎(chǔ)上做軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)于一般不十分重要的軸，也可以作為最后計(jì)算結(jié)果</p><p>　　1．計(jì)算花鍵軸的強(qiáng)度</p><p>　　查表36.3-1由公式 </p><p>　　d≥. (4.1)</p><p>