【正文】 工方法無法比擬的特點(diǎn)，如砂輪上參 與切削的磨粒多，切削刃多且?guī)缀涡螤畈煌粌H在較小的局部產(chǎn)生加工應(yīng)力；磨具對(duì)斷續(xù)切 削、工件硬度的變化不很敏感；砂輪可實(shí)現(xiàn)在線修銳等，因而可使加工件獲得很高的加工精 度。利用計(jì)算機(jī)仿真，可以模擬磨削過程，并能分析和預(yù)測(cè)不同條件下磨削效 果和磨床的性能，但仿真必須建立在有充分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上。國內(nèi)應(yīng)以實(shí)用化為目標(biāo)，進(jìn)行相關(guān)測(cè)試技術(shù)的研究，研究精度高、可靠性好、實(shí)用性 強(qiáng)的測(cè)試技術(shù)與設(shè)備。這需要研究新的實(shí)用的傳感器、檢測(cè)與監(jiān)控方法。重要的關(guān)鍵問題有二：①新的、高效實(shí)用的砂輪修整技術(shù)及其裝置；②砂輪在線修整技術(shù)。 6)砂輪在線修整技術(shù) 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 33 在磨削過程中，砂輪由于磨鈍和磨損，需要進(jìn)行及時(shí)修整，特別是對(duì)超細(xì)磨料砂輪而言，更 需頻繁修整。 磨床支承構(gòu)件是砂輪 架、頭架、尾架、工作臺(tái)等部件的支撐基礎(chǔ)件。單層電鍍 CBN 砂輪的線速度可達(dá) 250 m/s，發(fā)展超 高速磨削也需要 150 m/s以上的砂輪，但國內(nèi) 80～ 120 m/s 的 CBN 砂輪仍在研制之中。又如日本三井精機(jī)公司生產(chǎn) 的高速工具磨床，主軸上下移動(dòng) (行程 25 mm)采用直線電機(jī)后，可達(dá) 400 次 /min，是原來的 2 倍，加工效率提高 3～ 4倍。進(jìn)給單元是使砂輪保持正常工作 的必要條件，也是評(píng)價(jià)高速、高效及超高速磨床性能的重要指標(biāo)之一，因此，要求進(jìn)給單元 運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，分辨率高，定位精度高，沒有爬行，有較大的移動(dòng)范圍 (既要適合空行程時(shí)的快 進(jìn)給，又要適應(yīng)加工時(shí)的小進(jìn)給或者微進(jìn)給 )，既要有較大的加 速度，又要有足夠大的推力 ，剛性高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，定位精度好。 目前，國內(nèi)主軸單元的速度大約在 10 000 r/min 以下，且其精度、剛性及穩(wěn)定性有待于考驗(yàn) 和提高。要滿足這些要求，主軸的制造及動(dòng)平衡，主軸的支撐 (軸承 )，主軸系統(tǒng)的潤滑和冷卻，系統(tǒng)的剛性等是很重要的。 2） 高速、高精度主軸單元制造技術(shù) 主軸單元包括主軸動(dòng)力源、主軸、軸承和機(jī)架幾個(gè)部分，它影響著加工系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性 及應(yīng)用范圍，其動(dòng)力學(xué)性能及穩(wěn)定性對(duì)高速高效磨削、精密超精密磨削起著關(guān)鍵的作用。關(guān)鍵技術(shù)介紹如下： 1） 磨削機(jī)理及磨削工藝的研究 通過對(duì)磨削機(jī)理和磨削工藝的研究，揭示各種磨削過程、磨削現(xiàn)象的本質(zhì)，找出其變化規(guī) 律 ，例如，磨削力、磨削功率、磨削熱及磨削溫度的分布、切屑的形成過程、磨削燒傷、磨削 表面完整性等的影響因素和條件；不同工件材料 (特別是難加工材料和特殊功能材料 )和磨削 條件的最佳磨削參數(shù)；磨具的磨損，新型磨具材料的磨削性能等，只有通過磨削機(jī)理和磨 削工藝的研究，才能確定最佳的磨削范圍，獲取最佳的磨削參數(shù)。 5)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展 如砂輪制造技術(shù)、控制技術(shù)、運(yùn)動(dòng)部件的驅(qū)動(dòng)技術(shù)、 支撐技術(shù)等，促進(jìn)了磨削技術(shù) 及磨削裝備的發(fā)展。 2)加工效率高 如緩進(jìn)給深磨，一次磨削深度可達(dá)到 0～ 25 mm，如將砂輪修 整成所需形狀，一次便可磨出所需的工件形狀。據(jù)1997 年歐洲機(jī)床展覽會(huì) (E MO)的調(diào)查數(shù)據(jù)表明， 25%的企業(yè)認(rèn)為磨削是他們應(yīng)用的最主要的加工技術(shù)，車削只占 23%， 鉆削占 22%，其它占 8%；而磨床在企業(yè)中占機(jī)床的比例高達(dá) 42%，車床占 23%，銑床占 22%，鉆 床占 14%。日本開發(fā)了電解在線修整 (ELID)超精密鏡面磨 削技術(shù)，使得用超細(xì)微 (或超微粉 )超硬磨料制造砂輪成為可能，可實(shí)現(xiàn)硬脆材料的高精度、 高效率的超精密磨削。 國內(nèi)外都采用超精密磨削、精密修整、微細(xì)磨料磨具進(jìn)行亞微米級(jí)以下切深磨削的研究，以 獲得亞微米級(jí)的尺寸精度。據(jù)報(bào)道，德國 Aachen 大學(xué)正在進(jìn)行目標(biāo)為 500 m/s 的磨削實(shí)驗(yàn) 研究。按磨削精度將磨削分為普通磨削、精密磨削 (加工精度 1 μ m～ μ m、表面粗糙度 R a μ m～ μ m)、超精密磨削 (加工精度＜ μ m , 表面粗糙度 R a ≤ μ m)。即每個(gè)磨刃的切削深度極小。 ●擁有大量的切削刃。磨削工具在切削過程中，磨程度上會(huì)切刃自銳化。 6. 磨削加工的特點(diǎn) 磨削加工是一種把磨粒作為切削刃的切削工藝。磨削比大，在一定程度上說明砂輪壽命較長。例如砂輪鈍化或切削液不充分，在磨削表面的一定深度內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)回火軟化區(qū)，使 表面質(zhì)量下降，同時(shí)在表面出現(xiàn)明顯的褐色或黑色斑痕，稱為磨削燒傷。產(chǎn)生表面波紋度的主要原因是工藝系統(tǒng)的振動(dòng)。 4. 磨削精度和表面質(zhì)量 大多數(shù)情況下磨削是最終加工工序，因此直接決定工件的質(zhì)量。試驗(yàn)研究表明，根據(jù)磨削條件的不同，磨削熱約有 60～ 85％進(jìn)入工件， 10～ 30％進(jìn)入砂輪，～ 30％進(jìn)入磨屑，另有少部分以傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射形式散出。軸向分力較小，一般可不予考慮。磨屑的形狀有帶狀、擠裂狀和熔融的球狀等，可據(jù)以分析各主要工藝參數(shù)、砂輪特性、冷卻潤滑條件和磨料的性能等對(duì)磨削過程的影響，從而尋求提高磨削表面質(zhì)量和磨削效率的措施。磨粒的切削過程可分 3個(gè)階段。尖端是半徑為幾微米至幾十微米的圓弧。由于金剛石和立方氮化硼磨料的應(yīng)用，磨削原理又得到新的發(fā)展。在磨屑形成方面，德國的 的因素進(jìn)行了幾何計(jì)算和研究在 1925 年提出了研究報(bào)告。磨削原理的研究內(nèi)容主要包括磨屑形成過程、磨削力和磨削功率、磨削熱和磨削溫度、磨削精度和表面質(zhì)量、磨削效率等，目的在于深入了解磨削的本質(zhì)，并據(jù)以改進(jìn)或創(chuàng)造磨削方法。 一項(xiàng)雙邊及多邊的國際金屬切削及特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議 IMCC，每兩年舉行一次，迄今在國內(nèi)已舉行了五次，每次都有大量的磨削，方面科研論文在會(huì)上宣讀。 玻璃的磨削及拋光，研磨是一個(gè)重要方面，遠(yuǎn)自五、六十年代我國對(duì)光學(xué)玻璃的加工主要是研磨進(jìn)行了大量生產(chǎn)上的使用，近十年由于建材工業(yè)和輕 工業(yè)的發(fā)展，玻璃的圓角加工，倒棱加工，斜邊加工 (主要用于制鏡業(yè)，全國已有數(shù)以百計(jì)的制鏡廠和數(shù)以成百上千的金剛石磨削玻璃邊緣的磨床 )也用了大量金剛石砂輪進(jìn)行加工，其中最新例子為輕工部沈陽輕工機(jī)械研究所研制成功的 MB－ 10B 型十個(gè)金剛石砂輪磨頭的玻璃斜邊磨削機(jī)床，已達(dá)到國際上八十年代初技術(shù)水平，于 1991 年 12月通過部級(jí)鑒定。煙臺(tái)砂輪廠近幾年先后 研制成功了樹脂結(jié)合劑強(qiáng)力珩磨油石，金鋼石珩磨油石，和蝸桿珩磨砂輪等系列產(chǎn)品，替代了進(jìn)口產(chǎn)品，在推廣應(yīng)用強(qiáng)力珩磨新工藝工作中，積累了不少經(jīng)驗(yàn)。 以金鋼石砂輪磨削工程陶瓷材料方面，國內(nèi)近年開展工作較多的如華中理工大學(xué)、東北工學(xué)院、鄭州三磨所、天津大學(xué)等，東北工學(xué)院還和日本關(guān)西大學(xué)對(duì)金屬陶瓷磨削研究進(jìn)行了國際間協(xié)作。國內(nèi)個(gè)別很有遠(yuǎn)見的工廠考慮到含碳類鋼鐵材料的廣泛應(yīng)用，及早引進(jìn)國外較為先進(jìn)的 CBN 生產(chǎn)技術(shù)，這無疑是正確的。m。沙市機(jī)床工業(yè)公司的生產(chǎn)的 3MZ306 全自動(dòng)軸承溝道超精研機(jī)不僅實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)而且粗糙度可達(dá) ~。險(xiǎn)峰機(jī)床廠與德國瓦德里希 .濟(jì)根廠合作生產(chǎn) MK84125， MQK84315 型數(shù)控軋輥磨床，提供給武鋼等大型企業(yè)。這方面研究工作進(jìn)行較多的如預(yù)應(yīng)力磨削表面殘余力研究 (華南理工大學(xué) )，磨削燒傷用模糊數(shù)學(xué)法加以預(yù)測(cè) (吉林工大 )或用模糊數(shù)學(xué)方法評(píng)定磨削表面質(zhì)量等 (北方工大 )。此外還有絲杠磨床及內(nèi)螺紋磨床及蝸杠磨床等。在高效磨齒工藝方面，上海磨床所發(fā)展了用球面蝸杠砂輪磨，重慶大學(xué)在高效磨齒工藝上做了很多工作。 發(fā)展了其 它各種形式的磨削。冶金行業(yè)近年自國外引進(jìn)不少高效鋼坯磨床外，由冶金部組織東北工學(xué)院，蘇州冶金機(jī)械廠等單位開發(fā)了 YLM－ 1 型雙面立式半自動(dòng)修磨生產(chǎn)線，填補(bǔ)了當(dāng)時(shí)的國內(nèi)空白。由于鄭州第二砂輪廠成功地引進(jìn)了寬砂帶靜電植砂全套設(shè)備， 并且年產(chǎn)量達(dá)數(shù)百萬平方米，因而為今后在國內(nèi)更廣泛應(yīng)用砂帶磨削創(chuàng)造了很好的條件。 發(fā)展緩進(jìn)給強(qiáng)力磨削工藝及機(jī)床，例如北京機(jī)床研究所與北京第四機(jī)床廠在國內(nèi)最早發(fā)展此種機(jī)床，近年又在杭州機(jī)床廠等單位發(fā)展了 HZ河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 17 － 029 型液壓緩進(jìn) 給成型磨床， MLK7140 型數(shù)控緩進(jìn)深切成形強(qiáng)力磨床。 總之，天然礦石的磨料已趨于淘汰之勢(shì)。這種礦物原料在世界上許 多地方的蘊(yùn)藏量都很豐 富，礦石的質(zhì)地與晶位各異，這種礦物材料的切削性能較差，一般只作為拋光使用。 4） 柘榴石：系一種天然礦物材料，如采用這種柘榴石在高溫條件河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 16 下進(jìn)行熱處理，可使這種材料的硬度和韌性增強(qiáng)。 2） 石英砂：類似燧石，比燧石的純度又高了一層，主要化學(xué)成分為 SiO2，莫氏硬度 7，理化性能如燧石。磨料分天然和人造兩大類。這就希望我們共同努力去開拓這個(gè)有廣闊前途的市場。 段（九十年代后期） 進(jìn)入九十年代，磨料磨具行業(yè)的生產(chǎn)與銷售、科研都起著很大很大的變化，主要表現(xiàn)為品種日趨多樣化，專業(yè)化，競爭也前所未有的日趨激烈，科研與銷售成為每個(gè)廠家的重中之重，而我們做為砂帶的專業(yè)生產(chǎn)廠家，也是如此。 人造金剛石和立方氮化硼的磨具。 立方氮化硼是超硬磨料另一種類型，其性能與人造金剛石磨料相似，還具有比人造金剛石一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如耐熱方面優(yōu)于人造金剛石。 我國是在六十年代中期開始試制與發(fā)展人造金剛石。金剛石的用量，每加工百萬噸鋼鐵所用的金剛石的量來表示這個(gè)國家的工業(yè)發(fā)展水平，美日及主要西方國家的用量均超過了 1820萬克拉每百萬噸鋼，美國是世界上金剛石用量最大的國家。 在國內(nèi)，一批具有影響力的重要項(xiàng)目的建成投產(chǎn)，如第二砂輪廠、第三砂輪廠、第四砂輪廠、第五砂輪廠、第六砂輪廠、第七砂輪廠的建成投產(chǎn)。本階段又可分為以下幾個(gè)時(shí)期： 1） 1900 年 1920 年左右：這一時(shí)期，出現(xiàn)了除無心磨床以 外的所有磨床，這促使汽車、軍工、電極工業(yè)有了很大的發(fā)展。 可以說，開始使用硬度較高的天然磨料是這一時(shí)期的普遍特點(diǎn)。經(jīng)過專家考察在宋朝也早存在九轉(zhuǎn)速的磨；十三世紀(jì)時(shí)即在元朝時(shí)候，中國人已開始用天然樹膠將貝殼粉 粘在羊皮紙上制成摩擦工具，這是世界上已知的最早的涂附磨具，幾乎與此同時(shí)，在地中海沿岸的意大利人也開始使用簡單的涂附磨具。 其實(shí)人類最早使用磨削要追溯到原始社會(huì)，在母系社會(huì)，人們就已經(jīng)開始使用最簡單的石器，而這些最簡單的石器是用簡單的石頭之間互相摩擦得來的。在老師的辛勤指導(dǎo)下和同組同學(xué)的幫助下，我的這次設(shè)計(jì)取得了基本成功，達(dá)到了廠家的基本要求。 四年來，在我系老師及領(lǐng)導(dǎo)的精心關(guān)懷和指導(dǎo)下，我學(xué)習(xí)了機(jī)械設(shè)計(jì)制造與設(shè)備專業(yè)的有關(guān)知識(shí)，同時(shí)也了解了一些相關(guān)學(xué)科的基本情況，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 珩磨機(jī)床作為復(fù)雜的生產(chǎn)工具，最根本的是加工工藝與主機(jī)結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)，而各種新工藝，新材料，新元件，新刀具，新控制系統(tǒng)等也將運(yùn)用在珩磨機(jī)床 上，未來的珩磨機(jī)床的加工精度會(huì)更高，加工效率更快，加工范圍更廣泛。 本次設(shè)計(jì)主要是珩磨機(jī)的總體設(shè)計(jì)，其主要包括主軸箱，珩磨頭，主軸等設(shè)計(jì)。 答辯委員會(huì)主席（組長） 簽字（蓋章） 年 月 日 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 5 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)（小組）決議 院（系） 專業(yè) 班 同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）于 年 月 日進(jìn)行了答辯。 指導(dǎo)教師 簽字（蓋章） 年 月 日 根據(jù)審查，準(zhǔn)予參加答辯。本次設(shè)計(jì)從分析機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)和目標(biāo)開始，介紹機(jī)械系統(tǒng)的組成，各組成部分之間的配置，選擇和結(jié)構(gòu)匹配性設(shè)計(jì)，以 及進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮哪些問題，目的是培養(yǎng)學(xué)生多樣性設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新和整體設(shè)計(jì)的能力。該設(shè)計(jì)代表了珩磨機(jī)設(shè)計(jì)的一般過程。設(shè)計(jì)的正確程度也標(biāo)志著我們是否具有一個(gè)工程師的基本素質(zhì)。綜合以上各種材料，得出了現(xiàn)在比較滿意的結(jié)果。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 11 1 磨削技術(shù) 磨削加工的發(fā)展歷史 我國是采用磨削加工方法的最古老的國家之一，如在古代科學(xué)巨著《天工開物》中就有“切、磋、琢、磨”的成語，而其中“ 磨”就是指的磨削加工。 北魏時(shí)一個(gè)叫崔亮的創(chuàng)造了水磨，用來加工糧食，晉代劉景宣創(chuàng)造了可同時(shí)運(yùn)行八盤天然巖石磨盤的石磨；唐朝時(shí)又出現(xiàn)了陶磨及磨碾，這些磨具均在山西長治縣“王琛”墓中出土。 2. 磨削加工發(fā)展的第二階段（ 18401900 年前后） 這一階段出現(xiàn)了新的特點(diǎn)，即隨著工業(yè) 的發(fā)展、被加工材料的硬度越來越高，原來簡單的磨料磨具滿足不了發(fā)展的需要，于是人們就開始河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 12 尋求硬度更高的物質(zhì)來做磨料，先后找到了天然剛玉、黃寶石、天然金剛石等材料人們把這些天然材料破碎后和陶土混合后，燒成具有一定形狀的磨具，以此來進(jìn)行加工。 1893年美國卡不倫登公司的 SiC人造磨料這是人類歷史上最早出現(xiàn)的人造磨料，以后又有人用電弧爐發(fā)明了人造剛玉磨料，這些人工合成磨料的出現(xiàn)，意義是重大的，結(jié)束了人類只能利