【文章內(nèi)容簡介】 4換向閥 5的右位，電動單向調(diào)速閥 單向閥 7至操縱箱中。此時先導(dǎo)閥控制的換向閥也接通左位，壓力油經(jīng)換向閥的左位、液動閥的左位、單向順序閥至液壓缸的有桿腔，活塞快速上移。當上移碰到上端擋鐵時，杠桿機構(gòu)操縱先導(dǎo)閥換向，又開始快速差動向下運動移動的速度可由節(jié)流閥 4調(diào)整，其調(diào)整范圍為 3～ 。主軸往復(fù)移動的同時，壓力油經(jīng)減壓閥 J換向閥 1 1 13 的右位至漲砂條缸的無桿腔，有桿腔回油經(jīng)閥 1 13 的右位、單向閥至油箱，活塞向下移動由其控制的珩磨頭粗砂條漲出，實現(xiàn)低壓粗珩。因減壓閥的最低穩(wěn)定壓力為 0. 5MPa，而低壓珩磨時僅需要 左右，所以在此回路中，采用開啟壓力約為 的單向閥作為背壓閥。調(diào)整 J4約為 ～ ，這樣作用在活塞上的力相互抵消一部分，使最終作用在砂條上的力達到要求的數(shù)值。此回路中有一個固定節(jié)流孔，它能使珩磨頭壓力在小范圍內(nèi)波動時迅速穩(wěn) 定。 圖 23 珩磨機液壓伺服系統(tǒng)原理圖 張貴珍：珩磨機雙進給主軸設(shè)計 8 （ 9）高壓粗珩 低壓粗珩到一定尺寸時，氣測裝置發(fā)信號， 11DT 通電，壓力油經(jīng)減壓閥 J換向閥 1左位、 12的右位、 13 右位至液壓缸無桿腔，實現(xiàn)高壓粗珩。 J4的調(diào)整壓力約為 ～ 。 （ 10）低壓精珩 高壓粗珩到一定尺寸時，氣測發(fā)信號， 13DT 通電，壓力油經(jīng)減壓閥J換向閥 1 12 的右位、 13 的左位、 14的右位至液壓缸的有桿腔，無桿腔回油經(jīng)換向閥 13的左位、單向閥至油箱?；钊蛏弦苿?，精砂條漲出，實現(xiàn)低壓精珩。 （ 11）回中位 低壓精 珩到一定尺寸時，氣測發(fā)信號， 14DT 通電，壓力油經(jīng)減壓閥J換向閥 1 1 13 的右位至液壓缸的 無桿腔，此時液壓缸最下端油口被閥 14 封死，回油經(jīng)液壓缸中間的油口、換向閥 14 的左位、閥 13的右位、單向閥至油箱，活塞向下移動。當活塞下移至液壓缸體中間位置時，活塞的寬度將中間油口封死，活塞停止在中間位置，精砂條縮回。 （ 12）光珩 低壓精珩后，尺寸基本達到設(shè)定值再經(jīng)過光珩是為了修整孔的光潔度?；刂形缓蠼?jīng)過一定時間， 12DT、 13DT 通電，壓力油經(jīng)減壓閥 J換向閥 1 13的左位、14 的右位至有桿腔，無桿腔 回油經(jīng) 1的左位、單向閥至油箱?；钊蛏弦苿?，精砂條漲出實現(xiàn)光珩。 J3的調(diào)整壓力約為 ～ 。 （ 13）主軸慢上 光珩至設(shè)定值，氣測發(fā)信號， 3DT 斷電， 14DT、 15DT 通電，再次回中位，主軸停轉(zhuǎn)。壓力油經(jīng)節(jié)流閥 換向閥 5的右位、電動單向調(diào)速閥 單向閥 7 至操縱箱，因 15DT 通電，液動閥總是處于右位，此時不論珩磨頭正向下或向上運動，即不管先導(dǎo)閥處于哪個位置，活塞立即向上慢速運動。 （ 14）放松 磨頭上移至水圈位時，如需在下一工位繼續(xù)加工，則移動工作臺至下個工位。如果已加工完畢，則 5DT 通 電，壓力油經(jīng)減壓閥 J換向閥 8 至夾緊缸，完成工件的放松。 （ 15）拔銷 放松以后， 10DT 斷電，壓力油經(jīng)換向閥 10至插銷缸，完成拔銷動作。 （ 16）托架抬起 工作原理同前，拔銷后，移動工作臺移至下料位，托架抬起。 （ 17）下料 托架抬起后， 8DT 通電，壓力油經(jīng)換向閥 3至下料缸，完成下料。接著進入下一個工作循環(huán)。 銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 第 三 章 方案設(shè)計 工藝方案的擬訂 工藝方案的擬訂是珩磨機設(shè)計的關(guān)鍵一步，因其在很大程度上決定了機床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，應(yīng)根據(jù)珩磨機的特性和應(yīng)用范圍， 按一定的原則，結(jié)合機床常用工藝方法，充分考慮各種影響因素，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟分析后擬訂出先進、合理、經(jīng)濟、可靠的工藝方案。 珩磨機的運動分為主軸的回轉(zhuǎn)運動和直線往復(fù)運動以及珩磨頭油石的徑向進給運動，下面分別進行設(shè)計。 主軸的直線往復(fù)運動方案設(shè)計 方案的提出 對于主軸的直線往復(fù)運動，可采取的方案有兩種，一是完全由機械傳動機構(gòu)組成，其工作原理是：滑塊固定在曲柄上，曲柄桿由電機帶動旋轉(zhuǎn)，是主動元件，滑桿通過連桿隨曲柄桿的旋轉(zhuǎn)而上下往復(fù)運動。另一種方案是有液壓缸的往復(fù)運動代替第一種方案的曲柄連桿結(jié) 構(gòu)運動，來驅(qū)動主軸的上下往復(fù)運動。 方案的比 較 對于第一種方案，珩磨機珩磨頭的行程 L 的大小是通過改變滑塊在曲柄桿上的固定位置來調(diào)整的。珩磨頭運動上下止點通過改變?nèi)f向節(jié)連桿的長短來調(diào)整。由于珩磨機是立式布置的 ,這樣就給調(diào)整帶來了許多不便。另外 ,由于結(jié)構(gòu)的關(guān)系 ,珩磨的行程也受到了一定的限制。 而對于第二種方案，液壓系統(tǒng)采用限壓式變量葉片泵作為油源，通過行程開關(guān)控制電磁鐵電流的通斷，改變換向閥的工作狀態(tài)，控制液壓缸帶動滑桿上下往復(fù)運動。液壓缸往復(fù)運動速度的調(diào)整由限壓式變量泵和調(diào)速閥協(xié)同實現(xiàn)。 第二 種方案于第一種方案相比，具有以下優(yōu)點： (1)調(diào)整簡便易行 ,降低了操作者的勞動強度 ,提高了生產(chǎn)效率。 (2)由于液壓系統(tǒng)中采用了液壓缸的差動連接方式 ,并使其活塞往復(fù)運動過程中的速度保持相等 ,因此使加工孔的內(nèi)表面網(wǎng)紋更加均勻一致 ,加工質(zhì)量提高。同時 ,可根據(jù)工件的材料不同 ,加工精度不同 ,調(diào)節(jié)珩磨頭往復(fù)運動的速度 ,所有這些是第一種方案所不具備的。 (3)行程比第一種方案大 ,擴大了加工件的尺寸范圍。 (4)可使珩磨頭準確停在任意位置 ,避免了第一種方案由于機構(gòu)的慣性給工件裝夾和拆卸帶來的不便。 (5)所采用的限壓式變 量葉片泵 — 調(diào)整閥 — 背壓閥式調(diào)速回路 ,能保證穩(wěn)定的低速運動 ,具有較好張貴珍：珩磨機雙進給主軸設(shè)計 10 的速度剛性和較大的調(diào)速范圍 ,安裝的背壓閥可改善運動的平穩(wěn)性。并且該種回路并有較高的效率。 方案的確 定 通過兩方案的對比，決定采用第二種方案，而且此種方案也是當前機床設(shè)計中的主流方案。但是，僅僅采用一個液壓缸雖然行程比第一種方案大了一些，但是對于較深的內(nèi)孔來說，還是不夠的，所以，為了提高珩磨機的適用范圍，應(yīng)加大往復(fù)運動的行程。因此，本珩磨機擬采用二級液壓傳動，用兩個液壓缸來推動主軸的上下往復(fù)運動。這樣，運動行程可增加一倍，對于大多 數(shù)的孔都可以加工了。 珩磨頭油石徑向進給運動方案設(shè)計 方案的提出 對于珩磨頭油石的徑向進給運動，有兩種可選擇的方案，一種是機械式（彈簧），另一種是液壓式（推桿）。機械式是在油石座上安裝彈簧，當所加工的孔慢慢變大時，利用彈簧的壓力將油石往外推，以實現(xiàn)油石的進給。液壓式是在主軸的上方加一個液壓缸，它推動推桿向下進給，推桿的下端是錐形的，而珩磨頭油石座設(shè)計成斜面，與推桿的錐形面接觸，當推桿向下運動時，推動該斜面徑向漲開，從而推動油石的徑向進給（如圖 31所示）。 方案比較 如果采用第一種方案，當磨條進入正常磨損后，要經(jīng)常人工調(diào)節(jié)張緊螺母，使其補償因磨條磨損所減小的工件內(nèi)孔上的正壓力，因此工作效率低。因為彈簧壓力無法控制，所以加工精度不高，而且螺母的調(diào)節(jié)對工人的要求很高。目前大多數(shù)廠家都采用液壓張開式珩磨頭，這種設(shè)計使油石張開均勻，而且自動精確調(diào)節(jié)，可以自動補償磨條的磨損。這種設(shè)計的生產(chǎn)率很高，而且對于工人的技術(shù)要求不高，適合自動化大批量生產(chǎn)。 1油石座 2 斜面體 3 油石 4推桿 5油石 6推桿 7 接頭 圖 31 珩磨頭簡圖 銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 11 1 油 缸蓋 2 軸承 3 活塞 4 油缸 5 油缸蓋 6 推桿 圖 32 推桿的運動簡圖 方案確定 通過比較，決定采用第二種方案。然而，現(xiàn)代大多數(shù)的液壓張開式珩磨頭的活塞隨著推桿一起轉(zhuǎn)動，油缸、活塞和密封圈的壽命較短，而且常出現(xiàn)漏油的現(xiàn)象，要經(jīng)常更換 O型密封圈，給工作帶來了不便。在我們的設(shè)計中，采用了新型推桿，它既能保證張力均勻，可調(diào)，能起到補償磨條磨損的作用，而且不會漏油，摩擦力小，使用壽命也比普通推桿長。它的結(jié)構(gòu)特點是油缸和活塞的相對運動只有往復(fù)運動，油缸和活塞都不轉(zhuǎn)動，只 有推桿隨傳動軸和珩磨頭轉(zhuǎn)動，推桿不是直接連在活塞上，而通過一對軸承與相 (如圖32)， 軸承外圈與活塞內(nèi)壁配合，通過軸承內(nèi)外圈的相對轉(zhuǎn)動，將推桿和活塞的運動分開。 主軸回轉(zhuǎn)運動方案設(shè)計 方案的提出 對于主軸的回轉(zhuǎn)運動，也有兩種方案供選擇，一種是采用普通異步電機，通過齒輪變速器，帶動主軸做回轉(zhuǎn)運動，通過離合器和變速桿的調(diào)節(jié)，可以獲得 8級或 12 級轉(zhuǎn)速。另一種方案是采用變頻變速電機，通過帶傳動，帶動主軸回轉(zhuǎn)運動，可以獲得無級變速 。 方案比較 比較兩種方案，第一種方 案結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，裝配麻煩，由于齒輪系復(fù)雜，容易產(chǎn)生誤差累積，傳動精確度降低，且效率較低。但因為采用普通異步電機，所以它的成本較低。第二種方案體積小，結(jié)構(gòu)簡單，能實現(xiàn)無級變速，且傳動精確，效率高，但由于采用變頻電機，成本較高，且維修不方便。但隨著近幾年變頻技術(shù)的快速發(fā)展，變頻電機的使用越來越廣泛，其成本也越來越低。因為珩磨機主軸轉(zhuǎn)速要求精確，變速范圍要求較廣，故宜采用第二種方案。 張貴珍：珩磨機雙進給主軸設(shè)計 12 方案確定 通過比較，決定在本次設(shè)計中采用第二種方案。然而，若是用變頻電機通過帶傳動直接帶動主軸，電機要豎放，不 利于電機的固定，易于引起機床的震動，使加工產(chǎn)生誤差。且由于帶橫向傳動，兩個帶輪都要加擋圈，傳動不穩(wěn)定，摩擦力大，效率也受影響。所以，我們采用電機橫放，通過同步帶傳動到中間軸，再由兩個 錐 形齒輪經(jīng) 90176。角傳動到主軸。 變頻電機原理簡介及其選擇 概述 20 世紀 50 年代以前，電動機運行的基本方式是轉(zhuǎn)速不變的定速拖動。對于控制精度要求不高以及無調(diào)速要求的許多場合，定速拖動基本能夠滿足生產(chǎn)要求。隨著工業(yè)化進程的發(fā)展，對傳動方式提出了可調(diào)速拖動的更高要求。 用直流電動機可方便 地進行調(diào)速，但直 流電動機體積大，造價高，并且無節(jié)能效果。而交流電動機體積小、價格低廉、運行性能優(yōu)良、重量輕，因此對交流電動機的調(diào)速具有重大的實用性。使用調(diào)速技術(shù)后，生產(chǎn)機械的控制精度可大為提高，并能夠較大幅度地提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，而且可對諸多生產(chǎn)過程實施自動控制。通過大量的理論研究和實驗，人們逐漸認識到：對交流電動機進行調(diào)速控制，不僅能使電力拖動系統(tǒng)具有非常優(yōu)秀的控制性能，而且 在許多場合中，還具有非常顯著的節(jié)能效果。鑒于此，交流變頻調(diào)速技術(shù)獲得了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。而且， 隨著電 工 電子技術(shù)的發(fā)展，交流電機的變 頻調(diào)速已逐 步取代了傳統(tǒng)的變極調(diào)速、電磁調(diào)速和調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。 異步電動機調(diào)速的原理及方 法 三相交流電動機定子繞組中的三相交流電在定子 氣隙圓周上產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，這個旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速稱同步轉(zhuǎn)速，記為 1n ，實際電動機轉(zhuǎn)速 n要低于同步 轉(zhuǎn)速，故一般稱這樣的三相交流電動機為三相異步電動機。 (1)工作原理 異步電動機的同步轉(zhuǎn) 速遵從電機學(xué)基本關(guān)系 ： pfn 601 ? （ ） 式中： f—— 電源交變頻率 p —— 電機定子磁極對數(shù) 電機學(xué)中還常用 轉(zhuǎn)差率 s參量，其定義為 %10011 ??? n nns （ ） 銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 13 電機的實際轉(zhuǎn)速 )1(60 spfn ?? （ ） (2)變頻調(diào)速控制 方式 由式 ()可知，異步電動 機變頻調(diào)速的控制方式基本上 有以下 3種 : 1) 電源頻率低于工頻 范圍調(diào)節(jié) 。 電源的工頻頻率 在我國為 50Hz。電機定子繞組內(nèi)的感應(yīng)電動勢為 : ?1111 NKfE ? （ ） 式中： 1f —— 定子繞組中感應(yīng)電動勢的頻率，與電源頻率 f相等 ， Hz。 1K —— 電機定子繞組的繞組系數(shù)，其值取決于繞組結(jié)構(gòu) ， 11?K 。 1N —— 電機定子繞組每相串聯(lián)的線圈匝數(shù) ? —— 電機每極磁通 定子電壓 1U 與定子繞組感應(yīng)電動勢 1E 的關(guān)系為 1111 ZIEU ?? （ ） 式中： 1Z —— 定子繞組每組阻抗 1I —— 定子繞組相電流 若忽略定子壓降 11ZI ，則 ?11111 NKfEU ?? （ ） 把該式整理成 ?1111 NKfU ? （ ） NKK ? （ ）