1853 高速平面研磨機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

三 江 學(xué) 院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 高速平面研磨機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 高職院 院（系） 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué)號 G095152003 指導(dǎo)教師 職稱 講師 指導(dǎo)教師工作單位 三江學(xué)院 起訖日期 2012.12.272013.4.5 摘 要高 速 研 磨 技 術(shù) 是 一 種 既 能 保 證 研 磨 加 工 精 度 和 加 工 質(zhì) 量 ， 又 能 顯 著 提 高 研磨 加 工 效 率 ， 降 低 加 工 成 本 的 新 研 磨 加 工 先 進(jìn) 技 術(shù) 。 本 設(shè) 計(jì) 是 根 據(jù) 目 前 研 磨 加工 現(xiàn) 狀 ， 重 點(diǎn) 采 用 固 著 磨 料 高 速 研 磨 方 法 ， 設(shè) 計(jì) 了 平 面 高 速 研 磨 機(jī) ， 這 大 大 地提 高 了 研 磨 加 工 精 度 、 加 工 質(zhì) 量 、 加 工 效 率 及 精 度 的 穩(wěn) 定 性 ， 并 且 有 效 地 降 低了 加 工 成 本 。 本 文 主 要 設(shè) 計(jì) 的 內(nèi) 容 如 下 :開 發(fā) 設(shè) 計(jì) 平 面 高 速 研 磨 機(jī) 的 總 體 結(jié)構(gòu) 及 其 工 作 原 理 ,進(jìn) 行 系 統(tǒng) 的 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) ； 進(jìn) 行 系 統(tǒng) 的 硬 件 設(shè) 計(jì) 和 軟 件 結(jié) 構(gòu)設(shè) 計(jì) ； 平面高速研磨機(jī)固著磨料高速研磨對工件表面性能的影響分析,主要探討固著磨料高速研磨中一些研磨參數(shù)對工件表面性能,如粗糙度、硬度、耐磨性、耐腐蝕性等的影響關(guān)系。通過此次設(shè)計(jì)，真正熟悉高速研磨 技 術(shù) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工 作 原 理 ，把所學(xué)的知識運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐中去。 關(guān)鍵詞：高速；研磨機(jī)；機(jī)械結(jié)構(gòu)ABSTRACTHigh-speed grinding technology is a kind of grinding machining precision and machining quality can be ensured, and can significantly improve the efficiency of grinding process, reduce the processing cost of the new grinding processing of advanced technology. This design is according to the current grinding processing present situation, mainly USES the fixation high-speed abrasive grinding methods, design the plane high-speed lapping machine, this greatly improves the milling machining precision and machining quality, machining efficiency and precision of stability, and effectively reduce the processing cost. This article main design content is as follows: design plane high-speed lapping machine overall structure and work principle, mechanical structure of the system design; System hardware design and software structure design; Plane fixation abrasives high-speed grinding machine grinding on the workpiece surface performance analysis of the influence of this paper mainly discusses some solid in high-speed grinding with abrasive grinding parameters on the surface properties, such as roughness, hardness, wear resistance, corrosion resistance, etc. The influence of the relationship.Through this design, familiar with real internal structure and working principle of high speed grinding technology, apply the learned knowledge into production practice.Key words: High-speed; grinding machine; mechanical structure目 錄第一章 高速平面研磨機(jī)總體方案設(shè)計(jì) .11. 1 機(jī)床的主要技術(shù)性能 .11. 2 機(jī) 床 的 總 體 布 局 .11. 3 高 速 平 面 研 磨 機(jī) 的 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 3第 2 章 平 面 高 速 研 磨 機(jī) 機(jī) 械 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 52. 1 機(jī) 械 系 統(tǒng) 的 功 能 及 性 能 要 求 52.1.1 機(jī) 械 系 統(tǒng) 的 功 能 .52.1.2 機(jī) 械 系 統(tǒng) 性 能 要 求 52.2 機(jī) 械 系 統(tǒng) 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 52.2.1 主軸的設(shè)計(jì) 52.2.2 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) .72.2.3 軸 承 的 選 擇 與 安 裝 .122.2.4 箱 體 的 設(shè) 計(jì) 122.2.5 主軸組件 .132.2.6 氣動(dòng)壓頭 .132.3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .14第三章 平面高速研磨機(jī)磨具的設(shè)計(jì) 153. 1 磨 料 的 選 擇 .15結(jié) 束 語 18致 謝 19參考文獻(xiàn) 20附錄 211第一章 高速平面研磨機(jī)總體方案設(shè)計(jì)1. 1 機(jī)床的主要技術(shù)性能本 文 設(shè) 計(jì) 的 平 面 高 速 研 磨 機(jī) 嚴(yán) 格 執(zhí) 行 國 家 規(guī) 程 ,可 用 于 研 磨 玻 璃 、 硬 質(zhì)合 金 、 各 種 陶 瓷 和 超 硬 材 料 等 ， 因 此 根 據(jù) 國 家 規(guī) 定 規(guī) 程 的 要 求 ， 對 系 統(tǒng) 制 訂了 如 下 技 術(shù) 指 標(biāo) ：主 軸 轉(zhuǎn) 速 范 圍 50r/min720r/min 連 續(xù) 可 調(diào)壓 縮 空 氣 壓 力 0.05 0.4Mpa磨 具 材 料 金 剛 石 微 粉被 加 工 工 件 尺 寸 3平 面 度 0.03µm表 面 粗 糙 度 Ra2.83nm擺 幅 調(diào) 節(jié) 范 圍 300擺 臂 升 降 距 離 60壓 頭 最 大 升 降 距 離 50總 之 ， 系 統(tǒng) 應(yīng) 具 有 操 作 簡 單 ， 加 工 精 度 高 、 加 工 效 率 高 ， 設(shè) 置 簡 便 ， 使用 方 便 等 特 點(diǎn) 。1. 2 機(jī) 床 的 總 體 布 局本 設(shè) 計(jì) 的 平 面 高 速 研 磨 機(jī) 主 要 用 來 精 磨 拋 光 350mm 以 下 的 工 件 ， 該機(jī) 床 主 要 用 于 研 磨 加 工 ， 在 主 軸 轉(zhuǎn) 速 和 工 作 壓 力 較 低 的 檔 次 下 可 進(jìn) 行 拋 光 加 工 。機(jī) 床 采 用 高 、 低 兩 極 氣 動(dòng) 加 緊 ， 由 氣 壓 系 統(tǒng) 的 電 磁 閥 和 時(shí) 間 繼 電 器 控 制 加 壓 循環(huán) ， 機(jī) 床 還 備 有 研 磨 液 和 拋 光 掖 的 恒 溫 裝 置 和 過 濾 裝 置 ， 并 可 實(shí) 現(xiàn) 冷 卻 液 或 拋光 液 的 冷 卻 和 回 收 。 高 速 平 面 研 磨 機(jī) 在 考 慮 到 加 工 范 圍 、 加 工 精 度 、 生 產(chǎn) 效 率 、 經(jīng) 濟(jì) 性 等 要 求的 前 提 下 ， 進(jìn) 行 了 全 面 的 綜 合 的 考 慮 。 同 時(shí) 很 好 地 結(jié) 合 了 人 機(jī) 學(xué) ， 在 線 形 、 色彩 、 質(zhì) 感 方 面 具 有 美 感 ， 該 機(jī) 床 各 部 件 幾 何 形 體 的 比 例 尺 度 協(xié) 調(diào) ， 機(jī) 床 的 部 件 、組 件 都 是 有 一 些 簡 單 或 復(fù) 雜 的 幾 何 體 組 成 ， 它 們 的 表 面 造 型 也 由 不 同 的 幾 何 體構(gòu) 成 ， 以 小 圓 角 代 替 了 過 去 的 大 圓 角 ， 以 直 線 和 平 面 代 替 了 過 去 的 弧 線 和 曲 面 ，該 機(jī) 床 簡 潔 、 大 方 、 雅 致 、 精 細(xì) 。磨 具 是 固 著 高 速 研 磨 所 采 用 的 切 削 工 具 。 對 高 速 研 磨 來 說 磨 具 對 研 磨 加 工的 影 響 比 較 大 ， 它 直 接 影 響 著 研 磨 加 工 的 精 度 、 加 工 質(zhì) 量 、 加 工 效 率 和 加 工 成本 。 一 般 情 況 下 ， 磨 具 是 根 據(jù) 被 加 工 工 件 的 具 體 要 求 以 及 研 磨 機(jī) 的 狀 況 來 設(shè) 計(jì)和 制 作 。磨 具 主 要 由 切 削 部 分 、 支 撐 部 分 和 安 裝 部 分 組 成 。 切 削 部 分 主 要 是 對 被2加 工 工 件 表 面 進(jìn) 行 微 量 切 削 。 事 實(shí) 上 在 研 磨 加 工 過 程 中 ， 不 僅 是 磨 料 對 工 件 表面 進(jìn) 行 切 削 作 用 ， 還 存 在 著 其 它 加 工 作 用 ， 但 切 削 作 用 是 研 磨 加 工 的 主 要 形 式 。對 固 著 磨 料 研 磨 ， 一 般 是 先 把 磨 料 制 成 丸 片 ， 在 將 丸 片 粘 結(jié) 在 磨 具 上 ， 形 成 磨具 的 切 削 部 分 。 磨 具 的 支 撐 部 分 一 般 是 根 據(jù) 被 加 工 工 件 的 表 面 廓 形 上 需 要 ， 盡量 按 表 面 廓 形 制 造 ， 以 避 免 修 整 磨 具 的 工 作 量 。 安 裝 夾 持 部 分 是 根 據(jù) 采 用 的 機(jī)床 及 研 磨 加 工 運(yùn) 動(dòng) 關(guān) 系 來 決 定 。1 下床身；2皮帶輪； 3上床身；4定位盤；5磨具；6壓力頭；7擺臂8立軸；9電動(dòng)機(jī)； 10變頻器； 11冷卻箱。圖 1.1 高速平面研磨機(jī)總體布局圖圖 1.1 為 高 速 平 面 研 磨 機(jī) 的 總 體 結(jié) 構(gòu) 布 局 圖 。 它 主 要 有 上 下 床 身 、 主 軸 組件 、 立 軸 、 擺 臂 、 壓 力 頭 、 電 動(dòng) 機(jī) 、 變 頻 器 、 皮 帶 輪 、 氣 壓 系 統(tǒng) 和 冷 卻 系 統(tǒng) 電氣 系 統(tǒng) 等 部 分 組 成 。 主 軸 組 件 裝 在 床 身 上 ， 立 軸 上 裝 有 擺 臂 ， 擺 臂 上 裝 有 壓 力頭 了 ， 立 軸 垂 直 安 裝 在 主 軸 的 后 面 ， 裝 用 小 型 空 氣 壓 縮 機(jī) 和 冷 卻 箱 安 放 在 機(jī) 床的 外 側(cè) ， 以 減 少 對 機(jī) 床 的 震 動(dòng) 。平 面 高 速 研 磨 是 采 用 固 著 磨 料 高 速 研 磨 固 著 磨 料 高 速 研 磨 是 將 散 粒 的 磨 料 固 結(jié)起 來 制 成 專 用 的 磨 具 ， 在 高 速 研 磨 機(jī) 上 進(jìn) 行 研 磨 的 方 法 ， 其 結(jié) 構(gòu) 功 能 框 圖 如 圖1.2 所 示 。 所 用 的 專 用 磨 平 面 高 速 研 磨 機(jī) 要 求 高 穩(wěn) 定 的 機(jī) 床 結(jié) 構(gòu) ， 即 個(gè) 部 件 尺寸 穩(wěn) 定 性 好 ， 剛 度 高 ， 變 形 小 ， 結(jié) 構(gòu) 的 抗 振 減 振 性 能 好 。3圖 1.2 高速研磨機(jī)結(jié)構(gòu)功能框圖1. 3 高 速 平 面 研 磨 機(jī) 的 傳 動(dòng) 系 統(tǒng)三 相 異 步 電 機(jī) ， 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 維 護(hù) 容 易 ， 運(yùn) 行 可 靠 ， 價(jià) 格 便 宜 ， 具 有 較 好 的穩(wěn) 定 性 和 動(dòng) 態(tài) 特 性 ， 因 此 我 們 選 擇 三 相 異 步 電 機(jī) 。齒 輪 減 速 箱 ， 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 、 效 率 高 ， 工 作 壽 命 長 ， 維 護(hù) 簡 便 ， 但 傳 動(dòng) 不 平穩(wěn) ， 振 動(dòng) 大 ， 噪 音 大 ， 所 以 我 們 不 采 用 。帶 傳 動(dòng) ， 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) ， 振 動(dòng) 小 ， 噪 音 小 。 多 用 于 精 密 機(jī) 械 。使 用 變 頻 器 時(shí) 具 有 以 下 優(yōu) 點(diǎn) ：1) 平 滑 的 加 減 速 運(yùn) 行 ， 可 消 除 加 工 物 的 破 裂 、 缺 口 。2) 驅(qū) 動(dòng) 部 分 小 型 化 （ 代 替 了 原 來 的 渦 流 制 動(dòng) 方 式 、 直 流 電 機(jī) ） 。3) 便 于 維 修 。4) 在 凈 化 等 空 調(diào) 室 內(nèi) ， 可 提 高 運(yùn) 行 效 率 。5) 對 于 不 需 要 軟 啟 動(dòng) 的 外 圍 設(shè) 備 ， 使 的 控 制 電 路 簡 單 化 。平 面 高 速 研 磨 機(jī) 達(dá) 到 的 加 工 精 度 高 ， 所 以 要 求 主 軸 轉(zhuǎn) 動(dòng) 平 穩(wěn) 、 無 沖 擊 、剛 度 好 、 軸 向 及 徑 向 跳 動(dòng) 小 ； 同 時(shí) 為 擴(kuò) 大 機(jī) 床 的 加 工 范 圍 ， 主 軸 系 統(tǒng) 還 因 具 有控制面板電機(jī) 氣閥汽缸壓頭工件傳動(dòng)部分主軸磨具4變 速 功 能 。 因 此 采 用 交 流 電 機(jī) 邊 變 頻 器 來 控 制 機(jī) 床 的 主 軸 轉(zhuǎn) 速 。 機(jī) 床 傳 動(dòng)系 統(tǒng) 鏈 為 ： 電 動(dòng) 機(jī) 皮 帶 輪 機(jī) 床 主 軸 。 這 樣 在 主 軸 傳 動(dòng) 環(huán) 節(jié) 上 就 減 輕了 由 于 傳 動(dòng) 鏈 零 件 機(jī) 械 加 工 精 度 低 對 主 軸 平 穩(wěn) 運(yùn) 轉(zhuǎn) 的 影 響 。 變 頻 器 具 有 調(diào) 速 范圍 廣 ， 可 以 無 級 調(diào) 速 、 轉(zhuǎn) 速 平 穩(wěn) 、 效 率 高 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 而 且 還 可 以 在 運(yùn) 轉(zhuǎn) 中 調(diào) 速 。因 為 固 著 磨 料 在 研 磨 加 工 過 程 中 存 在 著 比 較 嚴(yán) 重 的 沖 擊 ， 所 以 機(jī) 床 主 軸 在 啟 動(dòng)時(shí) 作 無 沖 擊 的 緩 加 速 運(yùn) 動(dòng) ， 在 停 止 時(shí) 做 緩 減 速 運(yùn) 動(dòng) ， 主 軸 的 這 一 運(yùn) 動(dòng) 方 式 可 以通 過 調(diào) 整 變 頻 器 的 有 關(guān) 參 數(shù) 來 實(shí) 現(xiàn) 。5第 2 章 平 面 高 速 研 磨 機(jī) 機(jī) 械 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)平 面 高 速 研 磨 機(jī) 是 集 機(jī) 、 電 為 一 體 的 系 統(tǒng) ， 其 功 能 的 實(shí) 現(xiàn) ， 離 不 開 機(jī) 械 系統(tǒng) 。 本 系 統(tǒng) 的 機(jī) 械 系 統(tǒng) 主 要 有 氣 動(dòng) 部 分 、 磨 具 、 機(jī) 械 傳 動(dòng) 部 分 、 主 軸 組 件 和 床身 等 組 成 。2. 1 機(jī) 械 系 統(tǒng) 的 功 能 及 性 能 要 求2.1.1 機(jī) 械 系 統(tǒng) 的 功 能1) 實(shí) 現(xiàn) 主 軸 的 調(diào) 速 范 圍 連 續(xù) 可 調(diào)主 軸 轉(zhuǎn) 速 的 調(diào) 節(jié) ， 是 由 變 頻 器 控 制 三 相 異 步 電 機(jī) ， 通 過 皮 帶 輪 帶 動(dòng) 主 軸 轉(zhuǎn)動(dòng) 來 實(shí) 現(xiàn) 的 。2) 實(shí) 現(xiàn) 磨 具 的 均 勻 磨 損通 過 改 變 研 磨 參 數(shù) ， 控 制 工 件 相 對 磨 具 的 運(yùn) 動(dòng) 軌 跡 密 度 分 布 ， 調(diào) 整 研 磨 參數(shù) ， 使 得 工 件 相 對 磨 具 的 運(yùn) 動(dòng) 軌 跡 密 度 分 布 及 磨 具 磨 損 強(qiáng) 度 分 布 于 磨 具 磨 料 密度 相 適 應(yīng) ， 使 得 磨 具 達(dá) 到 均 勻 磨 損 ， 也 就 是 說 磨 具 磨 損 后 仍 能 保 持 原 有 的 面 形精 度 。 3) 實(shí) 現(xiàn) 工 件 的 均 勻 研 磨在 固 著 磨 料 高 速 研 磨 時(shí) ， 通 過 適 當(dāng) 的 選 擇 加 工 工 藝 參 數(shù) ， 就 可 以 實(shí) 現(xiàn) 工 件的 均 勻 研 磨 ， 從 而 保 證 工 件 的 面 形 精 度 。4) 實(shí) 現(xiàn) 對 工 件 的 加 緊工 件 在 研 磨 時(shí) ， 主 要 受 磨 具 作 用 其 上 的 切 削 力 和 為 提 高 研 磨 加 工 效 率 壓 在其 上 的 正 壓 力 。 這 個(gè) 正 壓 力 是 由 氣 缸 帶 動(dòng) 壓 頭 通 過 壓 蓋 施 加 于 工 件 之 上 的 ， 工件 在 研 磨 過 程 中 只 能 繞 自 身 回 轉(zhuǎn) 中 心 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。2.1.2 機(jī) 械 系 統(tǒng) 性 能 要 求1) 高 精 度 機(jī) 械 系 統(tǒng) 的 精 度 直 接 影 響 著 平 面 高 速 研 磨 機(jī) 的 精 度 ， 這 就要 求 專 用 高 速 研 磨 磨 具 ， 制 造 具 有 較 高 的 精 度 ， 主 軸 的 位 置 精 度 高 ， 安 裝 位 置精 度 要 高 ， 同 時(shí) 要 求 整 個(gè) 機(jī) 械 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 變 形 小 ， 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 的 傳 動(dòng) 環(huán) 節(jié) 少 ， 誤 差要 小 。2) 良 好 的 穩(wěn) 定 性 要 求 機(jī) 械 系 統(tǒng) 的 工 作 性 能 不 受 外 部 條 件 的 影 響 ， 具有 較 強(qiáng) 的 抗 干 擾 能 力 ， 這 就 要 求 高 速 研 磨 機(jī) 的 床 身 ， 主 軸 等 不 受 環(huán) 境 的 影 響 而變 形 ， 盡 量 減 少 系 統(tǒng) 的 振 動(dòng) ， 把 冷 卻 裝 置 放 在 系 統(tǒng) 的 外 邊 ， 避 免 其 振 動(dòng) 對 高 速研 磨 機(jī) 的 影 響 。2.2 機(jī) 械 系 統(tǒng) 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì)2.2.1 主軸的設(shè)計(jì)主 軸 的 材 料 選 45 鋼 ， 調(diào) 質(zhì) 處 理 ,使 主 軸 表 面 具 有 較 高 的 硬 度 ， 心 部 具 有較 大 的 韌 性 ， 把 主 軸 做 成 空 心 軸 ， 一 用 來 為 冷 卻 液 提 供 通 道 。 二 以 保 證 軸 的 剛6度 及 扭 轉(zhuǎn) 穩(wěn) 定 性 。輸 出 軸 上 的 功 率 P1， 轉(zhuǎn) 速 n1,轉(zhuǎn) 矩 T1， 皮 帶 傳 動(dòng) 效 率 取 =0.96P1=P =3×0.96KW=2.88KW (2.1) (2.2)(2.3)初 步 確 定 軸 的 最 小 直 徑 ： (2.4)A0= 查 表 知 取 A0=1202.TP 為 輸 出 功 率 為 2.88KWn 為 主 軸 的 轉(zhuǎn) 速 ， 取 主 軸 的 最 小 轉(zhuǎn) 速 50r/min即 空 心 軸 的 內(nèi) 徑 與 外 徑 之 比 ， 取 =0.3d1 nA52)3.01(582)(34340min=取 軸 的 最 小 直 徑 為 6按 彎 扭 合 成 校 合 軸 的 強(qiáng) 度 進(jìn) 行 校 合 時(shí) ， 通 常 只 校 合 軸 上 承 受 最 大 彎 矩 和 扭矩 （ 即 危 險(xiǎn) 截 面 ） 的 強(qiáng) 度(2.5)(122WTMca+=： 軸 的 計(jì) 算 應(yīng) 力 ， 單 位 為 MpaM ： 軸 所 受 的 彎 矩 ， 單 位 為 N·T ： 軸 所 受 的 扭 矩 ， 單 位 為 N·W ： 軸 的 抗 玩 截 面 系 數(shù) ， 單 位 為 mm3： 對 稱 循 環(huán) 變 應(yīng) 力 時(shí) 軸 的 許 用 彎 曲 應(yīng) 力1： 折 合 系 數(shù) ， 取6.0NdTF12503723=×=m51340min)1(PA7軸 的 彎 矩 圖 如 圖 2.1 所 示 。圖 2.1 軸的彎矩圖軸 的 扭 矩 如 圖 2.2 所 示 。圖 2.2 軸的扭矩圖 MPaWTMca 8.4)3.01(.76875)( 42222 由 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) （ 表 151） 查 得 =70Mpa， 因 此 ， 故 安 全 。c12.2.2 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)機(jī) 械 的 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 是 傳 遞 轉(zhuǎn) 矩 和 轉(zhuǎn) 矩 ， 目 的 是 使 執(zhí) 行 元 件 與 負(fù) 載 之 間 在 轉(zhuǎn) 矩和 轉(zhuǎn) 速 方 面 得 到 最 佳 匹 配 。 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 采 用 皮 帶 輪 減 速 ， 通 過 變 頻 器 來 控 制 主 軸轉(zhuǎn) 速 。（ 1） 電 動(dòng) 機(jī) 的 選 擇三 相 異 步 電 機(jī) ， 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 維 護(hù) 容 易 ， 運(yùn) 行 可 靠 ， 價(jià) 格 便 宜 ， 具 有 較 好 的穩(wěn) 定 性 和 動(dòng) 態(tài) 特 性 ， 因 此 我 們 選 擇 三 相 異 步 電 機(jī) 。電 機(jī) 所 需 輸 出 的 功 率 為 ： P=3kW容 量 相 同 的 同 類 型 電 機(jī) ， 有 不 同 的 轉(zhuǎn) 速 ， 低 轉(zhuǎn) 速 電 動(dòng) 機(jī) 的 極 數(shù) 多 ， 外 廓尺 寸 及 質(zhì) 量 都 較 大 ， 價(jià) 格 高 ， 但 可 使 傳 動(dòng) 轉(zhuǎn) 動(dòng) 比 較 小 ， 從 而 降 低 傳 動(dòng) 裝 置 的 成本 ； 高 速 電 機(jī) 則 相 反 。 因 此 在 確 定 電 機(jī) 時(shí) 進(jìn) 行 了 綜 合 考 慮 。r/min (2.6)wadni='式 中 ： ： 為 電 動(dòng) 機(jī) 可 選 轉(zhuǎn) 速 范 圍 ， 單 位 為 r/min'dn8： 傳 動(dòng) 裝 置 的 合 理 范 圍ai： 為 工 作 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 ， 單 位 為 r/minwni/14072' riad=×=設(shè) 計(jì) 中 常 選 用 同 步 轉(zhuǎn) 速 為 1000 或 1500r/min 的 電 動(dòng) 機(jī) ， 所 以 選 擇1500r/min.根 據(jù) 選 定 的 電 機(jī) 類 型 及 所 需 要 的 容 量 和 轉(zhuǎn) 速 ， 查 出 電 機(jī) 的 型 號 和 主 要 技術(shù) 數(shù) 據(jù) 如 表 2.1。表 2.1 2Y100L24 電 動(dòng) 機(jī) 的 主 要 參 數(shù)滿載時(shí) 堵轉(zhuǎn)電流 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩類型額定功率(kW) 轉(zhuǎn)速(r/min)電流(A)效率(%)功率因數(shù)額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量kg·m2Y100L243.0 1430 6.82 82.5 0.81 7.0 2.2 2.2 0.0067平 面 高 速 研 磨 機(jī) 達(dá) 到 的 加 工 精 度 高 ， 所 以 要 求 主 軸 轉(zhuǎn) 動(dòng) 平 穩(wěn) 、 無 沖 擊 、 剛度 好 、 軸 向 及 徑 向 跳 動(dòng) 小 ； 同 時(shí) 為 擴(kuò) 大 機(jī) 床 的 加 工 范 圍 ， 主 軸 系 統(tǒng) 還 因 具 有 變速 功 能 。 因 此 采 用 交 流 電 機(jī) 邊 變 頻 器 來 控 制 機(jī) 床 的 主 軸 轉(zhuǎn) 速 。 機(jī) 床 傳 動(dòng) 系統(tǒng) 鏈 為 ：電 動(dòng) 機(jī) 皮 帶 輪 機(jī) 床 主 軸這 樣 在 主 軸 傳 動(dòng) 環(huán) 節(jié) 上 就 減 輕 了 由 于 傳 動(dòng) 鏈 零 件 機(jī) 械 加 工 精 度 低 對 主 軸 平穩(wěn) 運(yùn) 轉(zhuǎn) 的 影 響 。 變 頻 器 具 有 調(diào) 速 范 圍 廣 ， 可 以 無 級 調(diào) 速 、 轉(zhuǎn) 速 平 穩(wěn) 、 效 率 高 等優(yōu) 點(diǎn) ， 而 且 還 可 以 在 運(yùn) 轉(zhuǎn) 中 調(diào) 速 。 因 為 固 著 磨 料 在 研 磨 加 工 過 程 中 存 在 著 比 較嚴(yán) 重 的 沖 擊 ， 所 以 機(jī) 床 主 軸 在 啟 動(dòng) 時(shí) 作 無 沖 擊 的 緩 加 速 運(yùn) 動(dòng) ， 在 停 止 時(shí) 做 緩 減速 運(yùn) 動(dòng) ， 主 軸 的 這 一 運(yùn) 動(dòng) 方 式 可 以 通 過 調(diào) 整 變 頻 器 的 有 關(guān) 參 數(shù) 來 實(shí) 現(xiàn) 。（ 2） 帶 傳 動(dòng) 設(shè) 計(jì)帶 傳 動(dòng) 是 由 固 聯(lián) 于 主 軸 上 的 帶 輪 1（ 主 帶 輪 ） 、 固 聯(lián) 于 從 動(dòng) 軸 上 的 帶 輪3（ 從 帶 輪 ） 和 緊 套 在 兩 帶 輪 上 傳 動(dòng) 帶 2 組 成 （ 如 圖 2.3） 。 當(dāng) 原 動(dòng) 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 主帶 輪 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) ， 由 于 帶 和 帶 輪 間 摩 擦 ， 便 拖 動(dòng) 從 帶 輪 一 起 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 并 傳 遞 一 定 的 動(dòng)力 。 帶 傳 動(dòng) 具 有 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) ， 造 價(jià) 低 以 及 緩 沖 吸 振 等 特 點(diǎn) 。9圖 2.3 帶 掄 傳 動(dòng) 示 意 圖1) 確 定 計(jì) 算 功 率 Pca計(jì) 算 功 率 Pca 是 根 據(jù) 傳 遞 的 功 率 P， 并 考 慮 到 載 荷 性 質(zhì) 和 每 天 運(yùn) 行 時(shí) 間長 短 等 因 素 的 影 響 而 確 定 的 。 即Pca = KAP (2.7)式 中 ： Pca ： 計(jì) 算 功 率 ， 單 位 為 kW P=3kWP ： 傳 遞 額 定 功 率 ， 單 位 為 kWKA ： 工 作 情 況 系 數(shù)KA 由 表 知 取 KA = 1.2Pca = KAP = 1.2×3kW = 3.6 kW2) 選 擇 帶 型由 計(jì) 算 功 率 Pca =3.6 kW 和 小 帶 輪 轉(zhuǎn) 速 n = 1500r/min,根 據(jù) 表 知 選 普 通A 型 V 帶 。3) 確 定 帶 輪 的 基 準(zhǔn) 直 徑 dd1 和 dd2 初 步 確 定 小 帶 輪 的 基 準(zhǔn) 直 徑 dd1 根 據(jù) V 帶 截 型 ， 參 考 表 選 取 dd1 ddmin 為 了 提 高 V 帶 的 壽 命 ， 宜 選 取 較 大 的 直 徑 ， 故 取dd1 =110 計(jì) 算 帶 的 速 度 (2.8)式 中 ： ： 分 別 為 主 、 從 動(dòng) 輪 的 圓 周 速 度 ， 單 位 為 m/s21、n1、 n2 ： 分 別 為 主 從 動(dòng) 輪 的 轉(zhuǎn) 速 ， 單 位 為 r/mindp1 、 dp2 ： 主 動(dòng) 輪 和 從 動(dòng) 輪 的 節(jié) 圓 直 徑 ， 可 用 dd1、 dd2 近 似 代 替 ，單 位 為 。10611×ndp022=dp10對 于 普 通 帶 =25 30m/smaxax1max2 確 定 中 心 距 a 和 帶 的 基 準(zhǔn) 長 度 Ld初 定 中 心 距 a0 取0. 7(dd1+dd2) a0 2(dd1+dd2) 取 a0 =600計(jì) 算 所 需 帶 的 基 準(zhǔn) 長 度 LdLd = 2 a0 + （ dd1+dd2） + (2.9)由 表 , Ld= 1250由 于 V 帶 的 中 心 距 一 般 是 可 以 調(diào) 整 的 ， 故 可 采 用 下 式 作 近 似 計(jì) 算(2.10)考 慮 安 裝 調(diào) 整 和 補(bǔ) 償 預(yù) 緊 力 （ 如 帶 深 長 而 松 弛 后 的 張 力 ） 的 需 要 ， 中 心 距的 變 動(dòng) 范 圍 為 ：( 2.11)(2.12) 驗(yàn) 算 主 輪 上 的 包 角 1 smndp /6.810642.3106011 =×=×= sddp /3.7.2210214)(adm36)(4.6××mLad5.632130'=+0001215.75.7.6348.=×admLaLadd702503.6.11250563.xmin=×+=11(2.13) 確 定 帶 的 條 數(shù) z(2.14)式 中 ： Ka ： 考 慮 包 角 不 同 時(shí) 的 影 響 系 數(shù) ， 簡 稱 包 角 系 數(shù)KL ： 考 慮 帶 長 度 不 同 時(shí) 的 影 響 系 數(shù) ， 簡 稱 長 度 系 數(shù)P0 ： 單 根 V 帶 的 基 本 額 定 功 率P ： 計(jì) 入 傳 動(dòng) 比 的 影 響 時(shí) ， 單 根 V 帶 額 定 功 率 的 增 量參 考 設(shè) 計(jì) 手 冊 表 知 ， Ka = 0.98， KL =0.93， P0 =1.62, P=0.17(2.15).8)17.62()(0 ×+=Lacdz取 z=3 確 定 帶 的 預(yù) 緊 力(2.16)式 中 ： Pca ： 計(jì) 算 功 率 ， 單 位 為 Kwz ： 帶 的 條 數(shù)： 帶 的 線 速 度 ， 單 位 為 m/sKa ： 包 角 系 數(shù)q ： 傳 動(dòng) 帶 單 位 質(zhì) 量 ， 單 位 為 /m參 考 表 ， q=0.12由 于 新 帶 容 易 松 弛 ， 所 以 對 非 自 動(dòng) 張 緊 的 帶 傳 動(dòng) ， 安 裝 新 帶 時(shí) 預(yù) 緊 力 為 上述 預(yù) 緊 力 的 1.5 倍 。2.2.3 軸 承 的 選 擇 與 安 裝LacdKP)(0+=20)15.(qzPFacNzPFac7 6.8120)98.52(6350)5(0= ×+×+12軸 承 所 承 載 的 大 小 ， 方 向 和 性 質(zhì) ， 是 選 擇 軸 承 類 型 的 主 要 依 據(jù) 。 對 于 純 軸向 載 荷 ， 一 般 選 用 推 力 軸 承 。 較 小 的 純 軸 向 載 荷 ， 可 選 用 推 力 球 軸 承 ； 較 大 的純 軸 向 力 載 荷 ， 可 選 用 推 力 滾 子 軸 承 。 對 于 純 徑 想 載 荷 ， 一 般 選 用 深 溝 球 軸 承 、圓 柱 滾 子 軸 承 或 滾 針 軸 承 。 當(dāng) 軸 承 在 承 受 徑 向 載 荷 的 同 時(shí) ， 還 有 不 大 的 軸 向 載荷 時(shí) ， 可 選 用 深 溝 球 軸 承 或 接 觸 角 不 大 的 角 接 觸 球 軸 承 或 圓 錐 滾 子 軸 承 ； 當(dāng) 軸向 載 荷 較 大 時(shí) ， 可 選 用 角 接 觸 較 大 的 角 接 觸 球 軸 承 或 圓 錐 滾 子 軸 承 ， 或 選 用 向心 軸 承 和 推 力 軸 承 組 合 在 一 起 的 結(jié) 構(gòu) ， 分 別 承 受 徑 向 載 荷 和 軸 向 載 荷 。由 于 主 軸 組 件 要 保 證 一 定 的 加 工 精 度 并 承 受 工 作 壓 力 和 工 作 臺 的 重 力 ， 因此 要 求 有 較 高 的 精 度 、 剛 度 和 承 載 能 力 。 因 此 在 主 軸 前 端 應(yīng) 選 用 精 度 高 、 剛 度好 的 D 級 3182112 雙 列 短 圓 柱 滾 子 軸 承 ， 和 兩 個(gè) D 級 8112 推 力 球 軸 承 ， 后軸 承 裝 一 對 背 對 背 放 置 的 D 級 36212 單 列 推 力 球 軸 承 ， 這 樣 兩 個(gè) 方 向 的 軸 向力 和 徑 向 力 都 能 承 載 ， 保 證 了 一 定 的 旋 轉(zhuǎn) 精 度 和 剛 度 。 為 了 防 止 制 造 、 裝 配 時(shí)推 力 軸 承 與 主 軸 不 同 軸 ， 在 止 推 軸 承 處 裝 有 球 面 自 動(dòng) 調(diào) 心 墊 圈 ， 以 保 證 有 較 好的 同 軸 度 。為 了 提 高 軸 承 的 旋 轉(zhuǎn) 精 度 ， 增 加 軸 承 裝 置 的 剛 度 ， 減 小 機(jī) 器 工 作 時(shí) 軸 的 震動(dòng) ， 采 用 預(yù) 緊 的 滾 動(dòng) 軸 承 ， 機(jī) 床 的 主 軸 軸 承 ， 采 用 預(yù) 緊 來 提 高 其 旋 轉(zhuǎn) 精 度 與 軸向 剛 度 ， 同 時(shí) 減 少 工 作 時(shí) 軸 的 震 動(dòng) 。 兩 軸 承 之 間 的 隔 套 是 為 了 施 加 預(yù) 緊 力 ， 消除 軸 向 間 隙 ， 兩 后 軸 承 外 圈 不 固 定 是 為 了 補(bǔ) 償 主 軸 受 熱 深 長 。潤 滑 對 于 滾 動(dòng) 軸 承 具 有 很 重 要 的 意 義 ， 軸 承 中 的 潤 滑 劑 不 僅 可 以 降 低 摩 擦阻 力 ， 還 可 以 起 著 散 熱 、 減 小 接 觸 應(yīng) 力 、 吸 收 振 動(dòng) 、 防 止 銹 蝕 作 用 。 軸 承 常 采用 的 潤 滑 方 式 有 油 潤 滑 和 脂 潤 滑 兩 類 。 此 外 也 有 采 用 固 體 潤 滑 劑 潤 滑 的 。 選 用哪 一 類 潤 滑 方 式 ， 這 與 軸 承 的 速 度 有 關(guān) ， 一 般 用 滾 動(dòng) 軸 承 的 dn 值 （ d 為 滾動(dòng) 軸 承 的 內(nèi) 徑 ， 單 位 為 ； n 為 軸 承 的 轉(zhuǎn) 速 ， 單 位 為 r/min） 表 示 軸 承 的 速度 大 小 。d=60mm n=50r/min 720r/mindn=60×200=12000dn=60×720=43200dn=12000 43200故 選 用 脂 潤 滑 ,潤 滑 脂 的 潤 滑 膜 強(qiáng) 度 高 ， 能 承 受 較 大 的 載 荷 ， 不 易 流 失 ，一 次 加 脂 可 以 維 持 相 當(dāng) 長 的 時(shí) 間 。2.2.4 箱 體 的 設(shè) 計(jì)箱 體 在 各 種 機(jī) 械 中 的 主 要 功 能 是 支 承 固 定 聯(lián) 接 或 做 相 對 運(yùn) 動(dòng) 的 部 件 或 零 件 ，放 置 各 部 件 ， 以 保 證 零 部 件 之 間 的 相 互 位 置 或 相 對 運(yùn) 動(dòng) 的 精 度 。 本 系 統(tǒng) 的 箱 體就 是 支 承 其 他 零 部 件 的 基 礎(chǔ) 部 件 ， 在 其 上 有 很 多 安 裝 零 部 件 的 加 工面 ， 起 到 保 證 個(gè) 零 部 件 相 對 位 置 的 基 準(zhǔn) 作 用 ， 同 時(shí) 不 論 是 靜 載 荷 還 是 交 變 載 荷 ，都 要 傳 給 箱 體 ， 導(dǎo) 致 其 受 力 復(fù) 雜 ， 這 樣 在 設(shè) 計(jì) 時(shí) 就 需 要 滿 足 靜 剛 度 、 抗 振 性 、13熱 溫 性 和 工 藝 性 等 技 術(shù) 要 求 。 因 此 ， 設(shè) 計(jì) 的 結(jié) 構(gòu) 如 圖 2.4 所 示 。 材 料 為HT200,這 樣 結(jié) 構(gòu) 具 用 足 夠 的 剛 度 ， 變 形 小 ， 其 幾 何 精 度 和 位 置 精 度 較 高 ， 機(jī)械 加 工 工 藝 性 好 等 。2.2.5 主軸組件由于主軸組件要保證一定的加工精度并承受工作壓力和工作臺的重力，因此要求有較好的精度、剛度和承載能力。在主軸前端裝有精度高、剛度好的 D 級3182112 雙列短圓柱滾子軸承和兩個(gè) D 級 8112 單向推力球軸承。后軸裝有一對背對背放置的 D 級 36212 單列向心推力球軸承，這樣兩個(gè)方向的軸向力和徑向了都能承受，保證有一定的旋轉(zhuǎn)精度和剛度。為了防止制造、裝配時(shí)推力軸承與主軸不同軸，在止推軸承處裝有球面自動(dòng)調(diào)心墊圈 3，以保證有較好的同軸度。兩軸承之間的隔套是為了施加預(yù)緊力，消除軸向間隙。兩后軸承外全部固定是為了補(bǔ)償主軸受熱伸長。主軸前端裝有較大的圓柱面，可以作為圓盤 2 定位的基準(zhǔn)面。主軸下端裝有內(nèi)噴接頭 6，冷卻液有主軸中心通孔噴出，冷卻加工表面。其主軸組件結(jié)構(gòu)如圖 2.4 所示。 1磨具；2聯(lián)接圓盤； 3球面墊圈； 4主軸； 5皮帶輪； 6接頭。圖 2.4 平面高速研磨機(jī)主軸組件結(jié)構(gòu)2.2.6 氣動(dòng)壓頭圖 2.5 為平面高速研磨機(jī)氣動(dòng)壓頭結(jié)構(gòu)。氣動(dòng)壓頭是利用高壓空氣的壓力 來實(shí)現(xiàn)加壓的。高壓空氣由氣管 1 進(jìn)入汽缸 4 的上室，推動(dòng)活塞 3 帶動(dòng)壓力頭 5向下移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)加工過程中所需的各種壓力。高壓空氣由氣管 2 進(jìn)入汽缸的下室，同時(shí)氣管 1 接通大氣，從而推動(dòng)活塞 3 帶動(dòng)壓力頭 5 向上移動(dòng)。氣動(dòng)壓頭的工作壓力調(diào)節(jié)，是氣壓系統(tǒng)中的調(diào)壓閥來實(shí)現(xiàn)的。141進(jìn)氣口； 2進(jìn)氣口； 3活塞; 4氣缸：5壓力頭圖 2.5 平面高速研磨機(jī)氣動(dòng)壓頭結(jié)構(gòu) 2.3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)平 面 高 速 研 磨 機(jī) 由 于 采 用 高 速 研 磨 ， 這 是 高 速 研 磨 速 度 帶 來 生 熱 多 的 一 個(gè)問 題 ， 這 容 易 引 起 工 件 和 磨 具 的 熱 變 形 ， 因 此 必 須 考 慮 到 冷 卻 問 題 ， 為 了 提 高冷 卻 效 果 ， 平 面 高 速 研 磨 機(jī) 的 主 軸 設(shè) 計(jì) 為 空 心 軸 ， 冷 卻 液 通 過 主 軸 和 磨 具 中 心的 圓 孔 進(jìn) 入 磨 具 表 面 ， 并 借 助 離 心 力 作 用 向外 飛 濺 ， 這 不 僅 可 以 起 到 冷 卻 作 用 ， 而 卻 還 可 以 沖 走 研 磨 下 來 的 工 件 切 屑 ， 以免 他 們 劃 傷 工 件 表 面 ， 其 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖 如 圖 2.6。 為便于冷卻液的循環(huán)使用，冷卻液由冷卻泵，從冷卻液箱中吸出，經(jīng)塑料管送到機(jī)床前面冷卻液控制旋鈕，由塑料管穿過上、下床身，進(jìn)入主軸下端管接頭，由主軸內(nèi)孔及磨盤中心的圓孔噴出?；匾簭乃璧撞砍隹诠芎突厮芰骰乩鋮s液箱。1進(jìn)水管；2控制按鈕；3回水管；4進(jìn)水管：5冷卻泵；6冷卻箱圖 2.6 冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖第三章 平面高速研磨機(jī)磨具的設(shè)計(jì)15磨 具 是 固 著 高 速 研 磨 所 采 用 的 切 削 工 具 。 對 高 速 研 磨 來 說 磨 具 對 研 磨 加 工的 影 響 比 較 大 ， 它 直 接 影 響 著 研 磨 加 工 的 精 度 、 加 工 質(zhì) 量 、 加 工 效 率 和 加 工 成本 。 一 般 情 況 下 ， 磨 具 是 根 據(jù) 被 加 工 工 件 的 具 體 要 求 以 及 研 磨 機(jī) 的 狀 況 來 設(shè) 計(jì)和 制 作 。磨 具 主 要 由 切 削 部 分 、 支 撐 部 分 和 安 裝 部 分 組 成 。 切 削 部 分 主 要 是 對 被 加工 工 件 表 面 進(jìn) 行 微 量 切 削 。 事 實(shí) 上 在 研 磨 加 工 過 程 中 ， 不 僅 是 磨 料 對 工 件 表 面進(jìn) 行 切 削 作 用 ， 還 存 在 著 其 它 加 工 作 用 ， 但 切 削 作 用 是 研 磨 加 工 的 主 要 形 式 。對 固 著 磨 料 研 磨 ， 一 般 是 先 把 磨 料 制 成 丸 片 ， 在 將 丸 片 粘 結(jié) 在 磨 具 上 ， 形 成 磨具 的 切 削 部 分 。 磨 具 的 支 撐 部 分 一 般 是 根 據(jù) 被 加 工 工 件 的 表 面 廓 形 上 需 要 ， 盡量 按 表 面 廓 形 制 造 ， 以 減 小 修 整 磨 具 的 工 作 量 。 安 裝 夾 持 部 分 是 根 據(jù) 采 用 的 機(jī)床 及 研 磨 加 工 運(yùn) 動(dòng) 關(guān) 系 來 決 定 。 3. 1 磨 料 的 選 擇磨 料 是 用 于 切 削 部 分 的 材 料 。 它 具 有 棱 角 、 一 定 的 硬 度 和 韌 性 的 粉 狀 或 粒狀 物 質(zhì) 。 由 于 磨 料 在 加 工 時(shí) 直 接 作 用 于 工 件 表 面 ， 起 切 削 加 工 作 用 ， 因 此 對 磨料 有 一 定 的 要 求 。1） 硬 度 是 磨 料 的 最 基 本 要 求 ， 它 應(yīng) 比 被 加 工 材 料 硬 ， 因 為 磨 料 硬 度 高 ，才 能 夠 切 入 被 加 工 物 體 內(nèi) 。 使 低 硬 度 的 物 體 表 面 受 到 加 工 。2） 韌 性 要 高 ， 不 應(yīng) 因 為 研 磨 壓 力 ， 而 引 起 破 壞 ， 且 不 宜 磨 損 。3） 應(yīng) 有 適 當(dāng) 的 自 銳 性 。 隨 研 磨 壓 力 而 產(chǎn) 生 響 應(yīng) 的 小 碎 屑 ， 應(yīng) 成 貝 殼 狀 斷口 的 多 角 性 。4） 熔 點(diǎn) 或 軟 化 點(diǎn) 應(yīng) 比 被 加 工 物 高 ， 研 磨 發(fā) 熱 時(shí) ， 磨 料 的 尖 端 不 應(yīng) 融 化 或變 軟 。5） 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 要 好 ， 以 避 免 在 加 工 過 程 中 ， 與 其 它 物 質(zhì) 引 起 化 學(xué) 反 應(yīng) 。6） 形 狀 和 粒 度 應(yīng) 均 勻 一 致 ， 每 號 磨 料 的 尺 寸 應(yīng) 限 制 在 一 定 的 范 圍 內(nèi) 。磨 料 的 種 類 :常 用 的 磨 料 有 氧 化 物 系 、 碳 化 物 系 、 高 硬 度 磨 料 系 及 軟 磨 料 系 等 四 類 。氧 化 物 系 末 了 的 主 要 成 分 是 Al2O3,由 于 他 們 的 純 度 不 同 、 結(jié) 晶 工 藝 不 同 ，而 分 成 不 同 的 品 種 。 氧 化 物 戲 磨 料 因 其 強(qiáng) 度 、 韌 性 大 ， 與 鋼 鐵 不 發(fā) 生 反 應(yīng) ， 主要 用 于 研 磨 鋼 類 零 件 。碳 化 物 系 磨 料 主 要 以 碳 化 硅 、 碳 化 硼 等 為 基 體 。 由 于 它 硬 度 高 、 強(qiáng) 度 低 、韌 性 低 ， 與 鋼 鐵 發(fā) 生 化 學(xué) 反 應(yīng) ， 主 要 用 于 研 磨 鑄 鐵 、 硬 質(zhì) 合 金 、 寶 石 等 硬 而 脆的 材 料 。高 硬 度 磨 料 系 主 要 有 金 剛 石 及 立 方 晶 氮 化 硼 。 金 剛 石 是 硬 度 最 高 的 磨 料 ，適 用 于 研 磨 除 鋼 鐵 材 料 以 外 的 所 有 材 料 ， 特 別 適 用 于 研 磨 硬 而 脆 的 硬 質(zhì) 合 金 、寶 石 、 光 學(xué) 玻 璃 等 。 立 方 晶 氮 化 硼 是 硬 度 僅 次 于 金 剛 石 的 人 造 材 料 ， 它 因 耐 熱性 （ 14000C） 高 于 金 剛 石 （ 8000C） ， 對 鐵 族 金 屬 的 化 學(xué) 惰 性 高 ， 特 別 適 合 于16研 磨 硬 而 韌 的 鋼 材 。立 方 晶 氮 化 硼 磨 料 在 高 溫 時(shí) 與 水 容 易 產(chǎn) 生 化 學(xué) 變 化 ， 使 磨 料 消 耗 增 大 ，故 用 立 方 晶 氮 化 硼 磨 料 時(shí) 不 宜 用 水 質(zhì) 切 削 液 。軟 磨 料 主 要 是 用 于 拋 光 ， 而 不 適 合 高 速 研 磨 。本 設(shè) 計(jì) 選 用 金 剛 石 作 為 磨 具 的 磨 料 ， 金 剛 石 是 自 然 界 中 硬 度 最 高 的 物 質(zhì) ，莫 氏 硬 度 為 10， 顯 微 硬 度 達(dá) 100Gpa。 金 剛 石 、 磨 料 和 幾 種 礦 物 質(zhì) 的 硬 度 比較 如 表 3.1 所 示 。表 3.1 金 剛 石 、 磨 料 和 幾 種 礦 物 質(zhì) 的 硬 度 比 較 表顯微硬度名稱 莫氏硬度維氏 努氏金剛石 10 10060 5500 6950燒結(jié)碳化硼 9 4900 2250 2260黃玉 8 1427 1250硬質(zhì)合金 1650 1050 1500石英 7 1120 710 790金 剛 石 的 耐 磨 性 很 好 ， 它 的 耐 磨 性 是 剛 玉 耐 磨 性 的 140 倍 ， 是 石 英 的1000 倍 ， 是 硬 質(zhì) 合 金 的 100 倍 ， 是 鋼 的 9000 倍 。金 剛 石 的 彈 性 模 量 是 900Gpa， 遠(yuǎn) 遠(yuǎn) 高 于 硬 質(zhì) 合 金 和 自 然 界 中 所 有 其 它 礦物 。 彈 性 模 量 表 示 材 料 的 強(qiáng) 度 及 其 在 加 工 過 程 中 發(fā) 生 變 形 的 特 性 。 材 料 的 彈 性模 量 越 大 ， 它 的 變 形 就 越 小 。 所 以 用 金 剛 石 做 磨 具 ， 可 以 減 少 被 加 工 工 件 的 內(nèi)應(yīng) 力 ， 避 免 產(chǎn) 生 內(nèi) 部 裂 隙 和 其 它 缺 陷 。 金 剛 石 與 其 它 幾 種 磨 料 的 彈 性 模 量 和 抗彎 、 抗 壓 強(qiáng) 度 如 表 3.2.金 剛 石 具 有 較 大 的 熱 容 量 、 良 好 的 導(dǎo) 熱 性 能 和 很 小 的 線 膨 脹 系 數(shù) ， 這 就 是使 用 金 剛 石 磨 具 能 加 工 出 較 高 表 面 質(zhì) 量 的 一 個(gè) 重 要 因 素 。 幾 種 材 料 的 導(dǎo) 熱 系 數(shù) 、比 熱 容 和 線 膨 脹 系 數(shù) 如 表 3.3表 3.2 金 剛 石 與 其 它 幾 種 磨 料 的 彈 性 模 量 和 抗 彎 、 抗 壓 強(qiáng) 度材料 彈性模量/TPa 抗彎強(qiáng)度極限/GPa 抗壓強(qiáng)度極限/GPa天然金剛石 0.9 210 490 2人造金剛石 0.74 1.05 300 2碳化硅 0.394 155 1.5碳化硼 0.296 300 1.8剛玉 0.3 0.2 87.2 7.57硬質(zhì)合金 0.3 1350 2380 3.2 6.4表 3.3 幾 種 材 料 的 導(dǎo) 熱 系 數(shù) 、 比 熱 容 和 線 膨 脹 系 數(shù)材料 導(dǎo)熱系數(shù)/W·m -1·K-1 比熱容/J·kg -1·K-1 線膨脹系數(shù)/K -117金剛石 146.5 502.4 (0.9 1.18)×10-6碳化硼 16.7 251.2碳化硅 8.4 954.6剛玉 30.1 1172.3 7.8×10-6陶瓷 3.8 837.4硬質(zhì)合金 79.5 167.5 (5 7)×10-6金剛石的主要化學(xué)成分試碳，含有少量的雜質(zhì)，天然金剛石主要雜質(zhì)元素為氮、鋁、硅、鈣、鎂等，金剛石不溶于酸和堿，但能溶于硝酸鉀、硝酸鈉及碳化鈉等鹽類的熔融體。18結(jié) 束 語平 面 高 速 研 磨 機(jī) 是 機(jī) 、 電 一 體 化 的 智 能 高 科 技 機(jī) 床 ， 采 用 具 有 較 高 穩(wěn) 定性 和 較 寬 調(diào) 速 范 圍 的 變 頻 器 對 主 軸 進(jìn) 行 轉(zhuǎn) 速 的 控 制 ， 實(shí) 現(xiàn) 了 無 級 調(diào) 速 ， 對 壓 力頭 采 用 氣 動(dòng) 系 統(tǒng) 控 制 ， 整 個(gè) 系 統(tǒng) 采 用 了 先 進(jìn) 的 PLC 進(jìn) 行 控 制 ， 從 而 使 平 面高 速 研 磨 機(jī) 的 研 磨 加 工 實(shí) 現(xiàn) 了 自 動(dòng) 化 和 智 能 化 。 使 高 速 平 面 研 磨 機(jī) 具 有 高 精 度 、高 效 率 、 操 作 靈 活 、 使 用 方 便 、 綠 色 無 污 染 等 特 點(diǎn) 。 由于平面高速研磨機(jī)具有高精度、高效率、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，從而使平面高速研磨機(jī)具有很好的發(fā)展前景和經(jīng)濟(jì)效益。俗話說“萬事開頭難” ，剛開始接到畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的時(shí)候一頭霧水，無從下手，只能盲目地去網(wǎng)上搜索資料，結(jié)果一個(gè)周過去了仍然沒有一點(diǎn)收獲。當(dāng)時(shí)真是焦頭爛額，一點(diǎn)辦法都沒有。只好去求助沈仙法老師，在他的一番講解之后，稍微有點(diǎn)頭緒了。懷揣著那僅有的一點(diǎn)頭緒我又開始研究我的論文，幾天下來，經(jīng)過我的一番折騰，終于經(jīng)過兩個(gè)星期的努力，終于寫出了一篇合格的開題報(bào)告，雖然花掉的時(shí)間比預(yù)期的多了點(diǎn)，但還是很欣慰，畢竟是自己努力的成果。我想只要開了頭，后面的工作也就不是很難了吧。一步一步按照老師的知道慢慢的完成、修改，直到?jīng)]有錯(cuò)誤、瑕疵。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對平 面 高 速 研 磨 機(jī) 有了進(jìn)一步的認(rèn)識，對其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有了更進(jìn)一步的了解，也加深了對大學(xué)所學(xué)的基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)和理解。畢業(yè)設(shè)計(jì)是理論聯(lián)系實(shí)際的最有效方法。在具體設(shè)計(jì)過程中，必須考慮到方方面面的問題，在理論上正確無誤的設(shè)計(jì)，在實(shí)際中往往存在各種問題。這樣，在設(shè)計(jì)時(shí)就必須考慮，所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)是否合理在實(shí)際運(yùn)用中能否正常工作。畢業(yè)設(shè)計(jì)使我學(xué)會(huì)了從實(shí)際出發(fā)設(shè)計(jì)產(chǎn)品，而不僅僅考慮理論上的可行性。 19致 謝歷時(shí)將近兩個(gè)月的時(shí)間終于將這篇論文寫完，在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過了。尤其要強(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師沈仙法老師，他對我進(jìn)行了無私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)，是你悉心的指導(dǎo)、關(guān)心和鼓勵(lì)下，才使得我養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，也讓我學(xué)會(huì)了如何去解決所遇到的問題。感謝你們讓我懂得了探索的奧秘在于永遠(yuǎn)保持一個(gè)樂觀積極向上的心態(tài)以及腳踏實(shí)地勤勉的務(wù)實(shí)作風(fēng)，這是獲得勝利的無敵通關(guān)密碼。我還要感謝在一起愉快的度過畢業(yè)論文小組的同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請各位老師和學(xué)友批評和指正！參考文獻(xiàn)1 楊 建 東 ， 田 春 林 等 . 高 速 研 磨 技 術(shù) . 北 京 : 國 防 工 業(yè) 出 版 社 . 2003.102張 建 民 等 . 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) . 北 京 : 北 京 理 工 大 學(xué) 出 版 社 . 2002.7203 鄧 星 鐘 . 機(jī) 電 傳 動(dòng) 控 制 . 武 昌 : 華 中 科 技 大 學(xué) 出 版 社 . 2003.74 楊 黎 明 ,王 智 相 等 . 機(jī) 電 一 體 化 系