【正文】 幾何成圓理論、靜態(tài)成圓理論和動態(tài)成圓理論。在符 圖 導(dǎo)輪修整角度示意圖 無心磨削的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 無心磨削的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在無心磨削的整個理論研究過程中，主要涉及到以下幾個方面的內(nèi)容：成圓過程，運(yùn)動和動力學(xué)分析。 如果不調(diào)整磨削角度，那么不能形成螺旋線，工件在通磨的時候不能往前移動，只用于停止磨削。 導(dǎo)輪修整 的角度設(shè)置 導(dǎo)輪在無心磨削中有兩個作用，一是工件磨削時的定位基面，與托板工作面成 “V” 形定位裝置；二是導(dǎo)輪與砂輪一起使工件獲得均勻的回 轉(zhuǎn)運(yùn)動與軸向運(yùn)動。從整個磨削過程來看，若磨削短小工件，則工件的線速度 0||wV 和導(dǎo)輪的線速度 0||cV 都沿導(dǎo)輪軸線變化，但二者的變化規(guī)律完全不同。通常，為使工件以進(jìn)給量 nwf 做軸向運(yùn)動，導(dǎo)輪軸線應(yīng)相對砂輪軸線傾斜一個角度 ? ， ? 被稱為導(dǎo)輪傾角。導(dǎo)輪的作用是引導(dǎo)和控制工件的運(yùn)動，它和工件的接觸點(diǎn) 2上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 無心磨床導(dǎo)輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 叫做控制點(diǎn)。工件借助于與其托板的摩擦實(shí)現(xiàn)減振。有無心外圓磨削和無心內(nèi)圓磨削。 它一般是由基礎(chǔ)部分的鑄鐵床身，工作臺，支承并帶動工件選轉(zhuǎn)的頭架、尾座、安裝磨削砂輪的砂輪架，控制磨削工件尺寸的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)，控制機(jī)床運(yùn)動部件動作的電器和液壓裝置等主要部件組成。在一般的機(jī)械制造廠中，金屬切削機(jī)床約占生產(chǎn)設(shè)備的 60%以上。此外，對主軸進(jìn)行了相應(yīng)的強(qiáng)度與剛度校核，以確保設(shè)計(jì)的合理性。 無心磨削技術(shù)相較于其他磨削方法，具有生產(chǎn)效率高，支撐剛度好等特點(diǎn)。上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 無心磨床導(dǎo)輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 摘 要 無心磨削是工件不定回轉(zhuǎn)中心的磨削。本設(shè)計(jì)在充分了解無心磨削原理的基礎(chǔ)上，通過總結(jié)前人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行無心磨床導(dǎo)輪架及修整器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中， 金剛石筆由導(dǎo)軌來帶動，所以 從導(dǎo)軌及傳動 機(jī)構(gòu)兩方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。 磨床是金屬切削機(jī)床的一種。外圓磨床一般可分為普通外圓磨床、萬能外圓磨床、寬砂輪外圓磨床、端面外圓磨床、多砂輪外圓磨床、多片砂輪外圓磨床、切入式外圓磨床和專用外圓磨床。可磨削圓柱表面和圓錐表面、回轉(zhuǎn)體工件內(nèi)外表面。 圖 無心磨削工作原理 無心磨削大體上有 4 種進(jìn)給磨削方式：切線進(jìn)給磨削（又稱縱向貫穿磨削，工件由砂輪與 導(dǎo)輪切線方向通過）、切入進(jìn)給磨削（又稱切入磨削，對帶臺階或錐度等零件進(jìn)行磨削，工件可用擋銷定位支撐，由砂輪和導(dǎo)輪上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 無心磨床導(dǎo)輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 進(jìn)給切入）、斷面進(jìn)給磨削（帶臺階零件沿其軸向前進(jìn)及后退）和通過進(jìn)給磨削（又稱貫通進(jìn)給磨削工件沿其軸向自動進(jìn)給），如圖 所示。托板是用來支承工件的，它和工件的接觸點(diǎn) 3 叫做支承點(diǎn)。以保證工件和導(dǎo)輪線接觸。這至少說明工件的運(yùn)動不僅僅取決于導(dǎo)輪。常用導(dǎo)輪曲面為單葉回轉(zhuǎn)雙曲面。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 無心磨床導(dǎo)輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 磨削角度的作用：導(dǎo)輪修整后形成的內(nèi)凹和兩邊凸，如果兩邊凸的地方跟工件接觸，那么只能兩邊磨削到，砂輪的中間接觸不到工件 。 (1)無心磨削成圓過程的研究情況 無心磨削中工件磨削表面如何被磨圓，是國內(nèi)外專家和學(xué)者們感興趣的問題。波 幾何成圓理論的本質(zhì)在于導(dǎo)輪、砂輪、托板和工件之間的相對幾何關(guān)系決定了無心磨削的成圓過程。動態(tài)成圓理論是比較完善的無心磨削成圓理論。 20 世紀(jì) 90 年代，國內(nèi)學(xué)者提出了無心磨削準(zhǔn)動力學(xué)成圓理論，該理論有機(jī)地統(tǒng)一了幾何成圓和動態(tài)成圓兩大理論，并具備了兩種理論的優(yōu)點(diǎn)。日本學(xué)者對有局部缺口的工件進(jìn)行無心磨削研究，對頻譜圖法的發(fā)展有十分重要的意義，但沒有建立諧波分布函數(shù)，不能有針對性地控制顯著 (較大 )諧波和諧波分布狀態(tài)。具體表現(xiàn)在除對工件圓度誤差進(jìn)行支承誤差復(fù)映外，還根據(jù)工件圓度誤差的 “杠桿假設(shè) ”，做進(jìn)一步的矢量分析，從而得到無心磨削幾何區(qū)域穩(wěn)定圖。這些研究不僅具有理論價值，而且可以解釋生產(chǎn)中的現(xiàn)象，受到人們極大的關(guān)注。 無心磨 削的發(fā)展趨勢 從無心磨削的發(fā)展及現(xiàn)行生產(chǎn)動向來看，無心磨削應(yīng)向著高速、寬砂輪、高精度、自動化及閉環(huán)系統(tǒng)方向發(fā)展。 高速磨削的特點(diǎn)是可以提高生產(chǎn)率、提高砂輪使用壽命 (比普通磨削提高 75％左右 )和提高加工精度與表面質(zhì)量。顧名思義，寬砂輪磨削主要是增加砂輪工作寬度，使之和工件有更大的磨削接觸面積。高精度磨削后的工件在形狀精度、位置精度、尺寸精度，粗糙度和波紋度等方面都具有很高的精度 (質(zhì)量 )級別。因此．在設(shè)計(jì)高精度磨床時，有必要對磨床的靜態(tài)和動態(tài)件能給以預(yù)測。 在機(jī)床設(shè)計(jì)過程中，實(shí)現(xiàn)磨床綜合自動化不可或缺的一個重要手段是，配置自動上下料機(jī)構(gòu)。磨削閉環(huán)系統(tǒng)的顯著標(biāo)志是使磨削的各種參數(shù)、磨床的各種動作、工件精度的測量與預(yù)測、信息的反饋與比較、設(shè)備保養(yǎng)以及意外事故處理等方面和諧地處于同一機(jī)制之中。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 無心磨床導(dǎo)輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 2 方案論證 目前異步電動機(jī)調(diào)速方法很多，大致可分為以下幾種類型：①改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速，包括有降低電源電壓，繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻等方法；② 改變旋轉(zhuǎn)磁勢同步 轉(zhuǎn)速調(diào)速，包括有改變定子極對數(shù)，改變電源頻率等方法；③ 串級調(diào)速；④ 利用轉(zhuǎn)差離合器。 傳動方案 傳動方案比較 方案一： 圖 傳動方案一 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 無心磨床導(dǎo)輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 如圖 所示，導(dǎo)輪由一個功率較小的電動機(jī) N2 驅(qū)動。為此，可將離合器 M 向下捏合，電動機(jī)則通過鏈輪 z z2 和一對螺旋齒輪 z z5 而驅(qū)動導(dǎo)輪。在用金剛刀修整導(dǎo)輪時， 提高導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速 。 因此，選擇方案二更有利于導(dǎo)輪傳動系統(tǒng)。 3 導(dǎo)輪架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 電動機(jī)的選擇 由于現(xiàn)在工業(yè)上普遍使用三相交流電源，可考慮采用 Y 系列三相異步電動機(jī)。 39。電樞部分與異步電動機(jī)聯(lián)接，是主動部分；磁極部分與異步電動機(jī)所拖動的負(fù)載聯(lián)接，是從動部分，圖 為電磁轉(zhuǎn)差離合器的示意圖。電樞由異步電動機(jī)拖著同速轉(zhuǎn)動， M 就是與異步電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩相平衡的上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 無心磨床導(dǎo)輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 阻轉(zhuǎn)矩，磁極則受到與電樞同樣大小，相反方向的電磁轉(zhuǎn)矩，也就是順時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩，在它的作用下，磁極部分以及負(fù)載便順時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為 n180。 帶傳動設(shè)計(jì) V 帶傳動允許的傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)、造價低廉、不需要潤滑以及緩沖、吸震、易維護(hù)，大多數(shù) V 帶已標(biāo)準(zhǔn)化。由 [2]表 86 和表 88，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑 1d =68mm。 5. 計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長 度 2220 0 1 2 0()2 ( )24 ddd d d ddL a d d a? ?? ? ? ? ??????????????（ ） 2( 9 5 6 8 )2 2 2 0 ( 6 8 9 5 ) m m 6 9 6 . 8 7 m m2 4 2 2 0??? ?? ? ? ? ? ??? ??? 由 [2]表 82 選帶的基準(zhǔn)長度 710dL mm? 。 查 [2]表 85 得 ? ? ，表 82 得 ? ，于是 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 無心磨床導(dǎo)輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 ? ? ? ?00 0 . 5 5 0 . 4 5 6. 1 . 2 5 0 . 0 3 0 . 9 5 0 . 9 9d LPz P P K K?? ? ?? ? ? ? ? ???????（ ） 取 1 根。帶輪外緣要倒鈍銳邊，輪轂孔公差為 H7 或 H8，輪轂長度下偏差為零，公差等級為 IT14。 （ 4）各帶輪軸線應(yīng)相互平行，各帶輪行對應(yīng)的 V 型槽對稱平面應(yīng)重合，誤差不得超過 39。 。蝸桿一般用碳鋼或者合金鋼制成，對于不太重 要的傳動及低速中載蝸桿，可采用 40和 45鋼等，經(jīng)調(diào)質(zhì)硬度在 220~300HBS。 200HP MP? ? 39。114 2 . 5a r c t a n a r c t a n 1 5 4 3 5 53 5 . 5zmd? ?? ? ? 。 4. 16 /sin sin 15 43 55s vv m s?? ? ?。1 39。t a n t a n 1 5 4 3 5 5 0 . 9 0t a n ( ) t a n ( 1 5 4 3 5 5 1 4 3 )v?? ??? ? ???。143v? ?。222129470 9 4 7 0 1 1 8 . 3c o s 1 5 5 c o s 1 5 4 3 5 53 5 . 5 9 0HE KTZ dd?? ??? ? ? ? 。36 60c os c os 15 43 55n zz ?? ? ?。15 43 551 / 120 1 ? ?? ? ? ? ?。 0 . 6 7 7 0 4 6 . 9F P N FPY M P a??? ? ? ? ?????????????（ ） （ 4）計(jì)算彎曲應(yīng)力 F? 2121640 1 6 4 0 1 1 8 . 3 1 . 5 9 0 . 8 7 5 . 2 03 5 . 5 9 0 2 . 5F F SKT YYd d m ?? ??? ? ? ? ??? F FP??? ，滿足抗彎強(qiáng)度條件 9. 其他幾何尺寸計(jì)算 （ 1）齒形角和頂隙 ZA 蝸桿， 20xa? 。11 c o s 3 . 9 c o s1 5 4 3 5 5 3 7 . 5 6nxs s m m?? ? ? ?。作用在蝸桿上的彎曲載荷可用集中力代替，分解為切向力、徑向力和軸向力。圖 為蝸桿上作用的 矩圖。軸承承載能力取決于外圈的滾道角 度，角度越大承載能力越大?；瑒虞S承工作平穩(wěn)、可靠、無噪聲?；瑒虞S承應(yīng)用場合一般在低速重載工況條件下，或者是維護(hù)保養(yǎng)及加注潤滑油困難的運(yùn)轉(zhuǎn)部位。機(jī)械傳動部件對伺服系統(tǒng)的伺服特性有很大影響，特別是其傳動類型、傳動方式、傳動剛性以及傳動的可靠性對機(jī)電一體化系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和快速 響應(yīng)性有重大影響。因此，機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)應(yīng)能適應(yīng)高速運(yùn)動的要求 。 在本設(shè)計(jì)中，傳動機(jī)構(gòu)具有可分為傳動（ X）和進(jìn)給（ Y）兩個方向 .上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 無心磨床導(dǎo)輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31 如圖 所示 導(dǎo)輪傳動（ X 向）進(jìn)給（ Y 向）金剛石筆 圖 導(dǎo)輪修整器傳動示意圖 X 向傳動機(jī)構(gòu)的確定 （ 1） X向減速裝置的選擇 X向電動機(jī)輸出軸與絲杠軸線成 90176。 ③ 傳動精度高 經(jīng)過淬硬并精磨螺紋滾道后的滾珠絲杠副本身就具有很高的制造精度 ,又由于摩擦小 ,絲杠副工作時溫升 和熱變形小 ,容易獲得較高的傳動精度 . ④ 使用壽命長 滾珠是在 淬 硬的滾道上作滾動運(yùn)動 ,磨損極小 ,期使用后仍能保持其精度 ,因而壽命長 ,且具有很高的可靠性 .其壽命一般比滑動上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 無心磨床導(dǎo)輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 絲杠要高 5~6倍 . 因此在 X向選擇滾珠絲杠副作為傳動元件 . Y 向傳動機(jī)構(gòu)的確定 （ 1） Y向減速裝置的選擇 Y向傳動的特點(diǎn)是 : 電動機(jī)輸出軸與進(jìn)給螺桿平行 .齒輪傳動較適合于平行軸間傳遞運(yùn)動及動力 ,且具有以下特點(diǎn) : ① 瞬間傳動比恒定 ② 傳動比范圍大 ③ 速度和傳遞功率的范圍大 可用于高速 ,中速和低速的傳動 ,功率可從小于 1W ～ 510kW ④ 傳動效率高 一對高精度的漸開線圓柱齒輪 ,效率可達(dá) 99%以上 . ⑤ 結(jié)構(gòu)緊湊 適用于近距離傳動 . 齒輪傳動可分為漸開線圓柱齒輪傳動 ,圓弧齒輪傳動，圓錐齒輪傳動，準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動等多種類型，考慮到傳動效率及加工難度等因素， Y向減速裝置確定使用漸開線齒輪、減速器。油箱清洗較方便，可單獨(dú)取出后清洗。 圖 液壓系統(tǒng)示意圖 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 無心磨床導(dǎo)輪架及其修整器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 34 修整器 導(dǎo)軌 設(shè)計(jì) 導(dǎo)軌的作用是當(dāng)運(yùn)動件沿著承導(dǎo)件作直線運(yùn)動時，承導(dǎo)件上的 導(dǎo)軌 起支承和導(dǎo)向的作用，即支承運(yùn)動件和保證運(yùn)動件在外力（載荷及運(yùn)動件本身的重量）的作用下，沿給定的方向進(jìn)行直線運(yùn)動。為減輕或平衡外力的影響，可采用加大導(dǎo)軌尺寸或添加輔助導(dǎo)軌的方法提高剛度。影響它的因素有：導(dǎo)軌的幾何精度、接觸精度、結(jié)構(gòu)形式、剛度、熱變形、裝配質(zhì)量以及液體動壓 和靜壓導(dǎo)軌的油膜厚度、油膜剛度等。疲勞和壓潰是滾動導(dǎo)軌失效的主要原因，為此應(yīng)控制滾動導(dǎo)軌承受的最大載荷和受載的均勻性?；瑒訉?dǎo)軌的截面形狀、特點(diǎn)及應(yīng)用有： (1)平面環(huán)形導(dǎo)軌 :承載能力大 ,工作精度高、結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，但只能承受軸向載荷，必須與主軸聯(lián)合使用，由主軸承受徑向載荷。 如表 所示， 常見的滑動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的基本形式有三角形、矩形、燕尾形及圓形四種，每種又分為凸形和凹形兩類。 如圖 所示， 燕尾形導(dǎo)軌的調(diào)整及夾緊較簡便，用一根鑲條可調(diào)節(jié)各面的間隙，且高度小，結(jié)構(gòu)緊湊；但制造檢驗(yàn)不方便，摩擦力較大，剛度較差。它具有成本低、工藝性好、減振性好、熱穩(wěn) 定性高、易于鑄造和切削加工等優(yōu)點(diǎn)。除此之外為提高鑄鐵導(dǎo)軌的耐磨性，常對導(dǎo)軌表面進(jìn)行淬火處理。 選擇導(dǎo)軌潤滑油的主要原則是載荷越大、速度越低，則油的粘度應(yīng)