第三章_磨床.ppt
第三章 磨 床,3-1 磨床的功用和分类3-2 M1432A型万能外圆磨床,3-3 其它类型磨床简介,回目录,磨削加工是用砂轮或其它磨具加工工件表面的方法。所用的机床为磨床。磨床 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,3-1 磨床的功用和类型,1、用途：用于零件的精加工，尤其是淬硬钢件和高硬度特殊材料的精加工。,内外圆柱表面,螺旋面,齿轮的轮齿表面,各种成形表面,圆锥表面,平面,3、使用刀具：砂轮（最常用）,是由结合剂将磨料颗粒粘接而成的多孔体，其中每一个磨粒都可以看成 是一个不规则的刀齿，可看成是无数刀齿的铣刀。,4、分类（1）外圆磨床 包括万能外圆磨床、普通外圆磨床、无心外圆磨床等。主要用于轴、套类零件的外圆柱、外圆锥面，阶台轴外圆面及端面的磨削。,（2）内圆磨床 包括内圆磨床、行星式内圆磨床、无心内圆磨床等。,主要用于轴套类零件和盘套类零件内孔表面及端面的磨削。,（3）平面磨床 包括卧轴矩台平面磨床、立轴矩台平面磨床、卧轴圆台平面磨床、立轴圆台平面磨床等。主要用于各种零件的平面及端面的磨削。,（4）工具磨床 包括工具曲线磨床、钻头沟槽磨床、丝锥沟槽磨床等。主要用于磨削各种切削刀具的刃口，如车刀、铣刀、铰刀、齿轮刀具、螺纹刀具等。装上相应的机床附件，可对体积较小的轴类外圆、矩形平面、斜面、沟槽和半球面等外形复杂的机具、夹具、模具进行磨削加工。,（5）刀具刃具磨床 包括万能工具磨床、拉刀刃磨床、滚刀刃磨床等。,（6）专门化磨床 包括花键轴磨床、曲轴磨床、凸轮轴磨床、活塞环磨床、齿轮磨床、螺纹磨床等。,（7）其它磨床 包括珩磨机、研磨机、砂带磨床、超精加工机床、砂轮机等,在生产中应用最多的是外圆磨床，内圆磨床、平面磨床、无心磨床四种。,普通外圆磨床,万能外圆磨床,无心外圆磨床,内圆磨床,无心内圆磨床,平面磨床,工具磨床,曲轴磨床,螺纹磨床,研磨机,抛光机,砂轮机,5、磨床的主要加工范围及方法,（1）外圆磨削,外圆磨削是用砂轮外圆周面来磨削工件的外圆周表面。它能加工圆柱面、圆锥面、端面、球面和特殊形状的外表面等。,外圆磨削加工的各种方式,这种磨削方式按照进给的方法不同分为两种：,纵向磨削法 使工作台作纵向往复运动进行磨削的方法。,砂轮高速旋转为主运动，工件旋转作圆周进给运动，同时随工作台沿工件轴向作纵向进给运动。每单次行程或每往复行程终了时，砂轮作周期性的横向进给，从而逐渐磨去工件径向的全部磨削余量。,特点：纵磨法每次的横向进给量小，磨削力小，散热条件好，并且能以“光磨”的次数来提高工件的磨削或表面质量，因而加工精度和表面质量较高，但生产效率低，是目前生产中使用最广泛的一种磨削方法。,切入磨削法（或横向切入法）用宽砂轮进行横向切入磨削的方法。,采用这种磨削形式磨外圆时，砂轮宽度比工件的磨削宽度大。磨削时，工件不需作纵向往复运动，砂轮以缓慢的速度连续或间断地向工件径向作横向进给运动，直到磨去全部余量。,特点：横磨法因砂轮宽带大，一次行程就可以完成磨削加工过程，所以生产效率高，适用于磨削长度短、刚性好、精度低的外圆表面。但横磨时，工件与砂轮的接触面积大，磨削力大，发热量大而集中，所以易影响工件的表面质量。,（2）内圆磨削,内圆磨削是用砂轮外圆周面来磨削工件的各种内孔（包括圆柱形通孔、盲孔、阶梯孔及圆锥孔等）和端面，它可以在专用的内圆磨床上进行，也能在具备内圆磨头的万能外圆磨床上实现。,这种磨削方式按照工件与砂轮的相互运动关系有下列三种：,纵磨法磨内孔,切入法磨内孔,磨端面,磨端面,工件夹持在工作头上，并作固定位置回转运动，砂轮在心轴上转动，并在孔内作往复运动。此种方式最常使用。,适用于：小批量生产,砂轮在固定心轴上转动，工件亦回转且作往复运动。,行星式内圆磨削 工件固定不转动，砂轮除绕自身轴线高速旋转完成主运动外，还绕着工件孔中心作公转，以实现圆周进给运动。,行星式磨削工作原理,适用于：磨削大型工件或形状不对称、不适宜旋转的工件。,特点：运动种数较多，结构复杂且刚性较差。因此应用不广泛。,（3）无心磨削 无心外圆磨削 无心外圆磨削是外圆磨削的一种特殊形式，是工件不定回转中心的磨削，为一种生产率很高的精加工方法。磨削时，工件置于砂轮和导轮之间，靠托板支承，工件被磨削的外圆面作定位面。由于不用顶尖支撑，所以称无心磨削。,工作原理：砂轮和导轮的旋转方向相同，但由于砂轮的圆周速度大（约为导轮的7080倍），通过切向切削力带动工件旋转，但导轮（用摩擦系数较大的树脂或橡胶作粘接剂制成的刚玉砂轮）则依靠摩擦力限制工件旋转，使工件的圆周线速度基本上等于导轮的线速度，从而在砂轮和工件间形成很大速度差产生磨削作用。改变导轮的转速，便可以调节工件的圆周进给速度。,无心外圆磨削工作原理,磨削方式：贯穿磨削法（纵磨法）将工件从前面放在托板上，推入磨削区域后，工件旋转，同时又轴线向前移动，从机床的另一端出去就磨削完毕。而另一个工件可相继进入磨削区，这样就可以一件接一件地连续加工。工件的轴向进给是由于导轮的中心线在竖直平面内向前倾斜了a角度所引起的。为了保证导轮与工件间的接触成直线，需将导轮的形状修正成双曲线。,切入磨削法（横磨法）将工件放在托板和导轮之间，然后使砂轮横向切入进给来磨削工件表面。由于导轮的轴心线仅倾斜很小的角度（约30），对工件有微小的轴向推力，使它靠住挡块，得到可靠的轴向定位。,特点：由于工件不需打中心孔，装夹省时省力，可连续磨削，生产效率高 由于工件定位基准是被磨削的外圆表面，而不是中心孔，所以消除了工件中心孔误差及机床误差的影响，故加工精度高，表面粗糙度好。配备适当的自动装卸料机构，易于实现全自动,无心内圆磨削工作原理,无心内圆磨削,工件支承在滚轮和导轮上，压紧轮使工件紧靠导轮，并由导轮带动旋转，实现圆周进给运动。工件支承在滚滚轮和导轮上，压紧轮使工件紧靠导轮，并由导轮带动,导轮,工件,滚轮,压紧轮,旋转实现圆周进给运动，磨削轮除完成旋转主运动外，还作纵向进给运动和周期的横向进给运动。加工循环结束时，压紧轮沿箭头方向摆开，以便装卸工件。,磨削轮,适用于：那些不宜用卡盘夹紧的薄壁，而其内外同心度要求较高的且外圆表面已经精加工工件。如轴承环类型的零件。,特点：加工精度高、自动化程度高，适用于大批量生产,（4）平面磨削 对于精度要求高的平面以及淬火零件的平面加工，需要采用平面磨削方法。,分类：,圆周（即砂轮轮缘）磨削 按照砂轮的工作面不同 端面磨削,主轴为卧式布置,主轴为立式布置,矩形工作台 按照工作台形状不同 圆形工作台,卧轴矩台平面磨削 用于长形平面加工,卧轴圆台平面磨削 用于小件加工,立轴矩台平面磨削 常用于齿轮面、推力垫圈、汽缸盖平面磨削。,立轴圆台平面磨削 适于大件加工,四种磨削方式特点比较：圆周磨削 砂轮与工件接触面积小，磨削力小，排屑及冷却条件好，工件受热变形小，且砂轮磨损均匀，故加工精度较高。但砂轮主轴呈悬臂状态，刚性差不能采用较大的磨削用量，生产率低。端面磨削 砂轮一般比较大，能同时磨出工件的全宽，磨削面积较大，允许采用较大的磨削用量，故生产率高。但磨削力大，发热量大，冷却和排屑条件差，故加工精度和表面粗糙度差。,圆台式磨削 由于采用端面磨削，且为连续磨削，没有工作台的换向时间损失，故生产率较高。但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。矩台式磨削 可方便地磨削各种零件，工艺范围较宽。卧轴矩台磨削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。,6、磨床加工的精度,退回,磨削加工能获得很高的加工精度和表面粗糙度。通常加工精度可达IT6-IT5,表面粗糙度可达Ra0.8-0.2mm。采用精密磨削以及镜面磨削工艺时，精度可达到接近IT4-3级，表面粗糙度可达Ra0.01m的要求。,3-2 M1432A型万能外圆磨床,（一）机床的布局和用途,一、机床的总布局,二、机床的用途,三、主要技术参数,它属于普遍精度级机床，磨削精度可达IT6IT7级，表面粗糙度值在Ra1.250.08m之间。,1、工艺范围,2、加工精度,主参数为：最大磨削直径为320mm。,适用于工具车间，维修车间和单件小批生产类型。,能获得很高的尺寸精度和表面质量四、特点 万能性强，应用范围广 自动化程度底，磨削效率不高 加工过程特殊，故要采用冷却液,（二）机床的运动,1、机床的运动,主运动：砂轮的旋转运动 进给运动：工件的移动和旋转,纵向磨削法,纵向磨削法,纵向磨削法,横向磨削法,纵向磨削法,纵磨法的表面成形方法为：相切轨迹法,横磨法的表面成形方法为：成形相切法,纵磨法的运动：砂轮旋转主运动工件纵向进给运动工件圆周进给运动砂轮横向进给运动（周期间歇运动）,横磨法的运动：砂轮旋转主运动工件圆周进给运动砂轮横向进给运动（连续运动）,（三）机床的机械传动系统 M1432A型磨床的运动，是由机械和液压联合传动的。,工作台纵向往复移动液压传动 砂轮架快进快退和周期性径向自动切入 尾座顶尖套筒缩回,其余运动都由机械传动。,一、外圆磨削时砂轮主轴传动链,外圆磨削时砂轮旋转的主运动，是由电机经V带直接传动的，传动链较短。,主电机 砂轮,（1440r/min）,传动路线表达式,V带传动,外圆砂轮,二、内圆磨具的传动链,内圆磨削时砂轮旋转的主运动，是由电机经平带直接传动的，传动链较短。,平带传动,更换平带，可使砂轮获得2种高转速10000r/min15000r/min,内圆磨具安装在支架上。为保证安全，内圆砂轮电机的启动与内圆磨具支架的位置有联锁作用。只有当支架翻到工作位置时，电机才能启动。这时，外圆砂轮架快速进退手柄在原位上自动锁住，不能快速移动。,内圆砂轮,三、头架拨盘的传动链,头架电机 I 拨盘,拨盘,头架电机（双速）,V带塔轮,V带传动,V带传动,传动路线表达式,（1360r/min）（700r/min）,调整机床及磨削阶梯轴的台阶端面和倒角时，工作台还可以由手轮驱动。,四、工作台的手动驱动,手轮（A）工作台纵向移动,工作台纵向移动,传动路线表达式,手轮转一转，工作台纵向运动量为：,为避免工作台纵向往复运动时带动手轮快速移动碰伤工人，在液压传动与手轮之间采用了连锁装置。,横向进给运动可用手摇手轮B来实现，也可以由进给油缸的活塞驱动，实现周期性的自动进给。,五、砂轮架的横向进给运动,手轮B 丝杠 半螺母 砂轮架横向移动,丝杠,传动路线表达式,油缸活塞驱动实现周期性的自动进给,手轮实现手动进给,半螺母,砂轮架横向进给,（四）机床的主要结构,1、砂轮架,砂轮架由壳体、主轴及其轴承、传动装置与滑鞍等组成。,砂轮架中的砂轮主轴及其支承部分的结构将直接影响工件的加工精度和表面粗糙度，这是砂轮架部件的关键部分，它应保证砂轮主轴具有较高的回转精度、刚度、抗振性和耐磨性。,壳体,传动装置,主轴,主轴前后径向支撑采用“短三瓦动压型液体滑动轴承”,主轴前后径向支撑采用“短三瓦动压型液体滑动轴承”,每个轴承由三块扇形轴瓦组成，每块轴瓦都支承在球面支承螺钉的球头上，调节球面支承螺钉的位置，即可调整轴承的间隙,扇形轴瓦和球头螺钉,短三瓦轴承是动压型液体滑动轴承，工作时必须浸在油中。,特点：回转精度高 当砂轮主轴向一个方向高速旋转以后，三块轴瓦各在其球面螺钉的球头上摆动到平衡位置，在轴和轴瓦之间形成三个楔形缝隙，油液受到挤压时形成压力油楔，将主轴浮在三块瓦中间，不与轴瓦直接接触 刚度较高 当砂轮主轴受到外界载荷作用而产生径向偏移时，在偏移方向处楔形缝隙变小，油膜压力升高，而在相反方向处的楔形缝隙增大，油膜压力减小，于是便产生一个使砂轮主轴恢复到原中心位置的趋势，减小偏移,砂轮主轴运转的平稳性对磨削表面质量影响很大，所以装在砂轮主轴上的零件都要经过仔细平衡。尤其是砂轮直接参与切削，如果重心偏移旋转的几何中心，将引起振动，降低磨削表面重量装到机床上之前必须进行静平衡,内圆磨具,支架,2、内圆磨削装置 主要由内圆磨具和支架两部分组成,装在砂轮架的前上方，使用时翻下，不用时翻向上方,。,使用时翻下,不使用时翻上,内圆磨具是磨内孔用的砂轮主轴部件，它做成独立部件，装在支架孔中，可以很方便地进行更换。因磨削内圆的砂轮直径较小，要达到足够的磨削线速度，就要求砂轮轴具有很高的转速。为使砂轮轴在高转速下运转平稳，砂轮轴轴承应有足够的刚度和寿命，故砂轮轴前后各用两个D级精度的角接触球轴承支承，沿圆周方向均匀分布的弹簧通过套筒顶紧轴承的外圈产生预紧。这种结构能利用弹簧自动消除因砂轮轴热胀伸长或轴承磨损后产生的影响使轴承保持稳定的预紧力，以保持轴承的刚度和寿命。,D级精度轴承,弹簧（8根）,套筒,为适应磨削不同长度的内孔，接长杆可以更换。但由于受内圆磨具结构限制，接长杆轴径较细，且悬伸又较长，因此刚度较差，是内圆磨具中刚度最薄弱的环节,轴承精度等级：B、C、D、E,3、头架 由壳体、头架主轴及其轴承、工件传动装置与底座组成,传动装置,主轴,壳体,底座,头架主轴和顶尖有三种工作方式工件支承在前后顶尖上磨削 用三爪或四爪卡盘夹持工件磨削自磨主轴顶尖,工件支承在前后顶尖上磨削（死顶尖）固装在拨盘上的拨杆拨动夹紧在工件上的鸡心夹头使工件转动，而主轴和顶尖固定不动。有助于提高工件的旋转精度及主轴部件刚度,拨盘,拨杆,鸡心夹头,用三爪或四爪卡盘夹持工件磨削主轴前端安装卡盘，卡盘固定在法兰盘上，法兰盘插入主轴锥孔内，并用拉杆拉紧。运动由拨盘带动法兰盘旋转，主轴也随之旋转,拨盘,卡盘,法兰盘,拉杆,主轴锥孔,自磨主轴顶尖 拨盘通过杆带动主轴旋转,杆,4、尾座,尾座的作用是利用安装在尾座套筒上的顶尖与头架主轴上的前顶尖一起支承工件,使工件实现准确定位。因此，要求尾座顶尖和头架顶尖应同心，其连线还应平行于工作台纵向进给方向,尾座预紧工件的力由弹簧产生,预紧力的大小由手把来调节,尾座套筒退回，可以手动，也可以液动。,手动退回 顺时针转动手柄，通过轴及拨杆，拨动尾座套筒向后退,尾座套筒,液动退回 当砂轮架处在退回位置时，脚踏脚踏板，使油缸压力油推动活塞，使下拨杆摆动，再通过套筒、上拨杆使尾座套筒向后退出,手柄,轴,拨杆,脚踏板,油缸,活塞,下拨杆,套筒,上拨杆,（五）外圆磨床常见附件,在外圆磨床上磨削工件外圆时，轴类零件常用顶尖装夹，其方法与车削时基本相同，但磨床所用顶尖不随工件一起转动。这样，主轴与轴承的制造误差、轴承间隙、顶尖的同轴度误差等就不会反映到工件上，可提高加工精度。盘套类工件则用心轴和顶尖装夹，所用心轴和车削心轴基本相同，只是形状和位置精度以及表面粗糙度要求较严格。磨削短又无中心孔的轴类工件时，可用三爪自定心卡盘或四爪单动卡盘装夹。,退回,3-3 其它类型磨床简介,一、平面磨床1、主要类型和运动,卧轴矩台式平面磨床,立轴矩台式平面磨床,立轴圆台式平面磨床,卧轴圆台式平面磨床,砂轮旋转主运动,工件圆周或直线进给运动,轴向进给运动,圆周切入运动,在四种平面磨床中，目前应用较多的是卧轴矩台式平面磨床和立轴圆台式平面磨床,2、卧轴矩台式平面磨床,立柱,滑座,砂轮架,床身,工作台,机床的砂轮主轴通常是由内连式异步电动机直接带动的。往往电机轴就是主轴，电动的定子就装在砂轮架的壳体内。砂轮架可沿滑座的燕尾导轨作间歇的横向进给运动(手动或液动)。滑座和砂轮架一起，沿立柱的导轨作间歇的竖直切入运动(手动)。工作台沿床身1的导轨作纵向往复运动(液压传动)。,目前我国生产的卧轴矩台平面磨床能达到的加工质量为：,普通精度级：试件精磨后，加工面对基面的平行度为0.015mm1000mm，表面粗糙度Ra=0.320.63um；高精度级：试件精磨后，加工面对基面的平行度为0.005mm1000mm,表面粗糙度Ra=0.040.01um。,3、立轴圆台式平面磨床,立柱,砂轮架,床身,圆工作台,砂轮架的主轴也是由内连式异步电动机直接驱动。砂轮架可沿立柱的导轨，作间歇的竖直切入运动。圆工作台旋转作圆周进给运动。为了便于装卸工件，圆工作台还能沿床身导轨纵向移动。由于砂轮直径大，所以常采用镶片砂轮。这种砂轮使冷液容易冲入切削使砂轮不易堵塞。这种机床生产率高，适用于成批生产。,二、无心外圆磨床,三、普通内圆磨床,砂轮架,头架,工作台,床身,滑鞍,头架装在工作台上，并由它带着沿床身的导轨作纵向往复运动。头架主轴由电机经带传动作圆周进给运动。头架可绕竖直轴调整一定的角度以磨削锥孔,砂轮架上装有磨削内孔的砂轮主轴，由电机经带传动。砂轮架沿滑鞍的导轨作周期性的横向进给（液动或手动）,特点：自动化程度不高，磨削尺寸靠人工测量加以控制，仅适用于单价和小批生产中,本章结束,光磨 当工件磨削接近最终尺寸时（尚有余量0.0050.01mm），无横向进给磨几次，直到火花消失为止,退回,工作台 由上下两层组成。上工作台可绕下工作台在水平面内回转一个角度（10），用以磨削锥度不大的长圆锥面；上工作台的上面装有头架和尾座，它们随着工作台一起，沿床身导轨作纵向往复运动。,工作台,床身 磨床的基础支承件，作用是支承各主要部件，使它们在工作时保持准确的位置。床身内部用作液压油的油池。,床身,头架 用于安装及夹持工件并带动工件旋转。在水平面内可逆时针方向旋转90。,头架,内圆磨具,内圆磨具 用于支承磨内孔的砂轮主轴，内圆磨具主轴由单独的电机驱动。,砂轮架 装在滑鞍上，用于支承并传动高速旋转的砂轮主轴。当需磨削短圆锥面时，砂轮架可在水平面内调整至一定角度位置（30）。,砂轮架,尾座,尾座 和头架的前顶尖一起支承工件。,滑鞍及横向进给机构,横向进给手轮,滑鞍及横向进给机构 转动横向进给手轮，可以使横向进给机构带动滑鞍及其上的砂轮架作横向进给运动。,退回,砂轮,纵向进给手轮,换向挡块,退出,磨削外圆柱面,偏转工作台：磨削锥度不大的长圆锥面,偏转砂轮架：磨削锥度大的长圆锥面,转动头架：磨削圆锥面,内圆磨具：磨削圆锥孔,主要用于磨削内外圆柱面、内外圆锥面、阶梯轴轴肩、端面、圆角等。,
