车刀自动刃磨机设说明书Word格式文档下载.docx

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正在精磨轧辊的大型磨机能加工硬度较高的材料，如淬硬钢、硬质合金等；

也能加工脆性材料，如玻璃、花岗石。

磨机能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能进行高效率的磨削，如强力磨削等。

十八世纪30年代，为了适应钟表、自行车、缝纫机和枪械等零件淬硬后的加工，英国、德国和美国分别研制出使用天然磨料砂轮的磨机。

这些磨机是在当时现成的机床如车床、刨床等上面加装磨头改制而成的，它们结构简单，刚度低，磨削时易产生振动，要求操作工人要有很高的技艺才能磨出精密的工件。

1876年在巴黎博览会展出的美国布朗-夏普公司制造的万能外圆磨机，是首次具有现代磨机基本特征的机械。

它的工件头架和尾座安装在往复移动的工作台上，箱形床身提高了机床刚度，并带有内圆磨削附件。

1883年，这家公司制成磨头装在立柱上、工作台作往复移动的平面磨机。

1900年前后，人造磨料的发展和液压传动的应用，对磨机的发展有很大的推动作用。

随着近代工业特别是汽车工业的发展，各种不同类型的磨机相继问世。

例如20世纪初，先后研制出加工气缸体的行星内圆磨机、曲轴磨机、凸轮轴磨机和带电磁吸盘的活塞环磨机等。

自动测量装置于1908年开始应用到磨机上。

到了1920年前后，无心磨机、双端面磨机、轧辊磨机、导轨磨机，珩磨机和超精加工机床等相继制成使用；

50年代又出现了可作镜面磨削的高精度外圆磨机；

60年代末又出现了砂轮线速度达60～80米/秒的高速磨机和大切深、缓进给磨削平面磨机；

70年代，采用微处理机的数字控制和适应控制等技术在磨机上得到了广泛的应用。

能做镜面磨削的精密磨机随着高精度、高硬度机械零件数量的增加，以及精密铸造和精密锻造工艺的发展，磨机的性能、品种和产量都在不断的提高和增长。

磨机是各类金属切削机床中品种最多的一类，主要类型有外圆磨机、内圆磨机、平面磨机、无心磨机、工具磨机等。

外圆磨机是使用的最广泛的，能加工各种圆柱形和圆锥形外表面及轴肩端面的磨机。

万能外圆磨机还带有内圆磨削附件，可磨削内孔和锥度较大的内、外锥面。

不过外圆磨机的自动化程度较低，只适用于中小批单件生产和修配工作。

内圆磨机的砂轮主轴转速很高，可磨削圆柱、圆锥形内孔表面。

普通内圆磨机仅适于单件、小批生产。

自动和半自动内圆磨机除工作循环自动进行外，还可在加工中自动测量，大多用于大批量的生产中。

平面磨机的工件一般是夹紧在工作台上，或靠电磁吸力固定在电磁工作台上，然后用砂轮的周边或端面磨削工件平面的磨机；

无心磨机通常指无心外圆磨机，即工件不用顶尖或卡盘定心和支承，而以工件被磨削外圆面作定位面，工件位于砂轮和导轮之间，由托板支承，这种磨机的生产效率较高，易于实现自动化，多用在大批量生产中。

大型曲轴磨机工具磨机是专门用于工具制造和刀具刃磨的磨机，有万能工具磨机、钻头刃磨机、拉刀刃磨机、工具曲线磨机等，多用于工具制造厂和机械制造厂的工具车间。

砂带磨机是以快速运动的砂带作为磨具，工件由输送带支承，效率比其他磨机高数倍，功率消耗仅为其他磨机的几分之一，主要用于加工大尺寸板材、耐热难加工材料和大量生产的平面零件等。

专门化磨机是专门磨削某一类零件，如曲轴、凸轮轴、花键轴、导轨、叶片、轴承滚道及齿轮和螺纹等的磨机。

除以上几类外，还有珩磨机、研磨机、坐标磨机和钢坯磨机等多种类型。

２砂轮磨削的特点

磨削是在磨机上用砂轮作为切削刀具对工件进行切削加工的方法。

该方法的特点是：

（1）由于砂轮磨粒本身具有很高的硬度和耐热性，因此磨削能加工硬度很高的材料，如淬硬的钢、硬质合金等。

（2）砂轮和磨机特性决定了磨削工艺系统能作均匀的微量切削，一般ap=0.001～0.005mm；

磨削速度很高，一般可达v=30～50m/s；

磨机刚度好；

采用液压传动，因此磨削能经济地获得高的加工精度（IT6～IT5）和小的表面粗糙度（Ra=0.8～0.2μm）。

磨削是零件精加工的主要方法之一。

（3）由于剧烈的磨擦，而使磨削区温度很高。

这会造成工件产生应力和变形，甚至造成工件表面烧伤。

因此磨削时必须注入大量冷却液，以降低磨削温度。

冷却液还可起排屑和润滑作用。

（4）磨削时的径向力很大。

这会造成机床—砂轮—工件系统的弹性退让，使实际切深小于名义切深。

因此磨削将要完成时，应不进刀进行光磨，以消除误差。

（5）磨粒磨钝后，磨削力也随之增大、致使磨粒破碎或脱落，重新露出锋利的刃口，此特性称为“自锐性”。

自锐性使磨削在一定时间内能正常进行，但超过一定工作时间后，应进行人工修整，以免磨削力增大引起振动、噪声及损伤工件表面质量。

3砂轮介绍

砂轮是磨削的切削工具，它由许多细小而坚硬的磨粒和结合剂粘而成的多孔物体。

磨粒直接担负着切削工作，必须锋利并具有高的硬度，耐热性和一定的韧性。

常用的磨料有氧化铝（又称刚玉）和碳化硅两种。

氧化铝类磨料硬度高、韧性好，适合磨削钢料。

碳化硅类磨料硬度更高、更锋利、导热性好，但较脆，适合磨削铸铁和硬质合金。

同样磨料的砂轮，由于其粗细不同，工件加工后的表面粗糙度和加工效率就不相同，磨粒粗大的用于粗磨，磨粒细小的适合精磨、磨料愈粗，粒度号愈小。

结合剂起粘结磨料的作用。

常用的是陶瓷结合剂，其次是树脂结合剂。

结合剂选料不同，影响砂轮的耐蚀性、强度、耐热性和韧性等。

磨粒粘结愈牢，就愈不容易从砂轮上掉下来，就称砂轮的硬度，即砂轮的硬度是指砂轮表面的磨粒在外力作用下脱落的难易程度。

容易脱落称为软，反之称为硬。

砂轮的硬度与磨料的硬度是两个不同的概念。

被磨削工件的表面较软，磨粒的刃口（棱角）就不易磨损，这样磨粒使用的时间可以长些，也就是说可选粘接牢固些的砂轮（硬度较高的砂轮）。

反之，硬度低的砂轮适合磨削硬度高的工件。

砂轮在高速条件下工作，为了保证安全，在安装前应进行检查，不应有裂纹等缺陷；

为了使砂轮工作平稳，使用前应进行动平衡试验。

砂轮工作一定时间后，其表面空隙会被磨屑堵塞，磨料的锐角会磨钝，原有的几何形状会失真。

因此必须修整以恢复切削能力和正确的几何形状。

砂轮需用金刚石笔进行修整。

4平面磨机的结构与磨削运动

磨机的种类很多，主要有平面磨机、外圆磨机、内圆磨机、万能外圆磨机（也可磨内孔）、齿轮磨机、螺纹磨机，导轨磨机、无心磨机（磨外圆）和工具磨机（磨刀具）等。

这里介绍平面磨机及其运动。

1．平面磨机的结构（以M7120A为例，其中：

M——磨机类机床；

71——卧轴矩台式平面磨机；

20——工作台面宽度为200mm;

A——第一次重大改进。

）

（1）砂轮架——安装砂轮并带动砂轮作高速旋转，砂轮架可沿滑座的燕尾导轨作手动或液动的横向间隙运动。

（2）滑座——安装砂轮架并带动砂轮架沿立柱导轨作上下运动。

（3）立柱——支承滑座及砂轮架。

（4）工作台——安装工件并由液压系统驱动作往复直线运动。

（5）床身——支承工作台、安装其它部件。

（6）冷却液系统——向磨削区提供冷却液（皂化油）。

（7）液压传动系统——其组成有：

1）动力元件——为油泵，供给液压传动系统压力油；

2）执行元件——为油缸，带动工作台等部件运动；

3）控制元件——为各种阀，控制压力、速度、方向等；

4）辅助元件——如油箱、压力表等。

液压传动与机械传动相比具有传动平稳，能过载保护，可以在较大范围实现无级调速等优点。

2．平面磨削运动

（1）主运动——砂轮的高速旋转运动。

（2）进给运动

1）纵向进给——工作台带动工件的往复直线运动；

2）垂直进给——砂轮向工件深度方向的移动；

3）横向进给——砂轮沿其轴线的间隙运动。

5课题研究的主要内容

本课题的研究对象为刀具刃磨机，我们将进行以下几个方面的工作:

（1）对刀具刃磨机电动机传动部分（砂轮的回转运动动力来源）进行设计，

（2）对刀具刃磨机送料部分（丝杠的设计）进行设计，

（3）对刀具夹紧装置和转动运动的设计

1引言

毕业设计是我们大学期间的最后一个教学环节，是一个综合性的教学实践环节，是培养我们工程技术人员的主要教学环节，是对几年学习成果的综合性检验。

通过这一环节培养我们综合运用所学知识解决问题的能力，提高我们开拓创新的能力。

刀具刃磨机的设计是机制专业学生的比较对口课题，同时又是一个有深度和难度的课题，是综合性和实践性很强的课题。

本次毕业设计以刀具刃磨机刀具夹具，进给运动和砂轮的设计为主要内容，设计了刀具刃磨机技术参数，其中包括刀具夹具，丝杠、电动机的选择、轴承的选择、导轨、键的选用等等设计。

2刀具刃磨机的方案论证

随着修磨技术的应用，各国分别开发出一系列的刃磨机。

修磨的方法种类：

包括有回转修磨法，振动修磨法，离心修磨法，水涡流式修磨法，

2.1回转修磨法

回转修磨法是在修磨槽内装好工件，修磨石，修磨剂，水给于所定的回转运动，使物质表面产生流动层，进行光饰的加工方法。

这种修磨法比较适合于中小零件以及多品种小批量工件修磨。

目前典型产品是滚桶刃磨机，其特点包括：

（1）采用水平式回转桶，内桶覆PU其内衬，可耐酸碱，耐磨，又可防工件碰撞。

（2）桶内无披覆内衬，适合钢珠或钢铁制品，因可加强切削力，促使更大效果。

（3）桶身可任意回转，有适当的斜度，所以下料方便。

（4）为刃磨机系列中，最简单、方便的机型，适合加工，并最符合经济的机械购置成本。

（5）本机适合用于锻造，铸造，翻砂之工作物须有强大切削力。

（6）修磨工作需要有去黑膜，黑头及细磨，倒角抛光之用。

（7）噪音小、操作方便等优点。

2.2振动修磨法

振动修磨法是在修磨槽内装好工件，修磨石，修磨剂，水给于振动，利用因振动而产生的修磨石和工件之间的相对运动差，进行修磨的加工方法。

排除了回转式刃磨机产生的净空间，发挥了100%的修磨槽内溶剂。

这种修磨方法比回转刃磨机工效提高3~5倍，而且被加工的工件无打痕，变形等现象。

是目前被广泛采用的修磨方法。

目前典型产品是振动刃磨机，其特点包括：

（1）采用世界上先进的螺旋翻滚流动，三次元振动的原理，使零件与修磨石相互修磨。

从而去除工件表面的毛刺，氧化皮，油污等。

根据工件材质及形状的差异可对应选择不同的修磨石及修磨助剂。

可大大提高工件表面的光整及光亮度；

（2）适用大批量中小尺寸零件的抛光修磨加工，提高工效6—10倍。

（3）加工过程不破坏零件的原有尺寸及形状。

（4）能实现自动化，无人化作业，操作方便，在工作过程中，可随时抽查零件的加工情况。

2.3离心修磨法

普通的回转式刃磨机高速回转时其物质（混合物）会围着修磨槽周围，工件与修磨石无相对运动，故无相对运动差，修磨作用就会大大的减弱。

而离心修磨法在回转头圆盘的回转轴上等距离的装上几个修磨槽，进行行星旋转运动，给予离心力，物质就会因离心作用围着在槽壁的回转外圆一侧，回转外盘圆旋转修磨一次，修磨槽逆转一次，物质往修磨槽内空间与上层部分接触的回转方向移动。

物质因离心力的压力和强制流动速度，使物质中的游离修磨石与工件产生流动，因流动产生相对运动差，由于相对运动差的存在，因而产生修磨作用。

回转速度在140~180r/min，与回转数成正比例的相对运动差以及离心力会增加。

其修磨作用超过回转式刃磨机的60倍，是振动刃磨机的5~8倍。

离心刃磨机的修磨能力非常良好，显示很大的修磨力。

较多的应用在钟表、电子、电气零部件等精密机械的光饰，尤其适合于小型工件的修磨。

目前典型产品是离心刃磨机，其特点包括：

（1）采用行星传动方式，利用离心运动的原理，抛光修磨效率高，提高工效10—20倍。

（即其修磨桶同时在做自转和公转运动，从而大大提高了修磨石与工件的磨擦效率）

（2）适用批量中小型的工件抛光修磨加工，特别适用有民型腔孔及热处理后的工件。

（可快速去除工件表面的毛刺，氧化皮。

还可以提高工件表面的光亮度）

（3）加装数显计时器及点动开关及行位开关，从而使操作更加安全方便；

2.4水涡流式修磨法　

水涡流式修磨法是在安装于垂直或水平面上的圆筒修磨槽内装入修磨石、水、修磨剂，随着修磨槽的回转，修磨石会因离心力而形成细密而具有刚性的修磨层。

在修磨层内装入工件，会产生与修磨石相对运动差而形成的高效率的修磨作用。

目前典型产品是涡流刃磨机，其特点包括：

（1）采用独创的涡流流动原理，使工件与修磨石能达到快速充分的磨擦，光整效率超群，提高工效15-30倍。

（2）转盘电机为调速电机，可根据需要选择转盘的转速；

配有数显计时器，操作方便，可随时抽查工件加工情况。

（3）固定槽内及转盘衬有聚氨橡胶，强度高。

耐磨性好，使用寿命长。

（4）适用于较小工件。

（5）本机台具有强力修磨能力可去毛边，倒角，去黑膜，抛光。

3总体设计

3.1电路系统

本机选用380伏三相电源，控制操作线路应用36伏，并配用QC810-30型矿用隔爆兼安全火花型磁力启动器。

3.2刀具零件参数

1.刀具元件参数：

（1）可刃磨的车刀范围为20×

20和25×

25两种；

（2）车刀前角可调整，范围为-5°

—15°

；

（3）车刀后角可调整，范围为-5°

（4）车刀主偏角可调整，范围为75°

—95°

，车刀主副偏角可调整，范围为0°

—25°

。

（5）刃磨操作简单、可靠，刃磨机小巧，方便搬运、维护。

3.3刀具刃磨机的工作原理

刀具刃磨机传动原理如图2所示，X轴电机主轴上面装有丝杠，当电机启动，其主轴做回转运动，带动丝杠转动，从而带动滑块做直线运动，（Y轴同理），滑块上面装有电机，电机主轴上面装有刀具夹紧装置，从而实现刀具角度任意调整，当滑块做直线运动时，刀具进给，从而实现对刀具的研磨。

电机独立装夹在底板上面，其主轴连接V带，带动砂轮轴转动，砂轮角度磨合成跟刀具角度一致，实现对刀具的研磨。

３.4刀具刃磨机安装图（如图2所示）

图2

5．XY工作台设计

（一）X轴方案及参数计算

1．方案拟定

方案拟定即确定工作台传动的形式和控制方式及主要部件或器件的类型。

（1）驱动控制方式由给定的工作台精度要求较低，为简化结构，故采用单片机控制的步进电机驱动系统。

主要由步进电机、单片机驱动控制电路、滚珠丝杠副组成。

（2）传动形式确定

工作台X方向和Y方向两个坐标分别采用步进电机单独驱动。

工作台X方向采用一级齿轮传动方式，可以通过降速扩大转矩输出，匹配进给系统惯量，获得要求的输出机械特性，同时减小脉冲当量。

工作台Y方向采用直接传动方式，电机通过刚性联轴器与滚珠丝杠联结。

结构紧凑，传动效率高。

丝杠转速与转矩输出完全与电机的输出特性一致。

2.X轴步进电机参数确定及选择

X参数选定与计算

vx=2.0m/min=0.033m/s,Fx=180N,Px=Fxvx=6W

1）脉冲当量选择

初选五相电机，按五相五拍工作时，步矩角α=0.9°

初定脉冲当量δ=0.01mm/p,丝杠导程tsP=5mm,中间齿轮传动比i为:

i=（αtsP）／（360δ）=0.9×

5／（360×

0.01）=1.25

由i确定齿轮齿数为Z1=20,Z2=25,模数m=2mm,齿宽b1=12mm,b2=10mm（计算见后）