【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 4換向閥 5的右位，電動(dòng)單向調(diào)速閥 單向閥 7至操縱箱中。此時(shí)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(dòng)閥的左位、單向順序閥至液壓缸的有桿腔，活塞快速上移。當(dāng)上移碰到上端擋鐵時(shí)，杠桿機(jī)構(gòu)操縱先導(dǎo)閥換向，又開(kāi)始快速差動(dòng)向下運(yùn)動(dòng)移動(dòng)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(dòng)的同時(shí)，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(wú)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(dòng)由其控制的珩磨頭粗砂條漲出，實(shí)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(shí)僅需要 左右，所以在此回路中，采用開(kāi)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(dá)到要求的數(shù)值。此回路中有一個(gè)固定節(jié)流孔，它能使珩磨頭壓力在小范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)迅速穩(wěn) 定。 圖 23 珩磨機(jī)液壓伺服系統(tǒng)原理圖 張貴珍：珩磨機(jī)雙進(jìn)給主軸設(shè)計(jì) 8 （ 9）高壓粗珩 低壓粗珩到一定尺寸時(shí)，氣測(cè)裝置發(fā)信號(hào)， 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(wú)桿腔，實(shí)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(shí)，氣測(cè)發(fā)信號(hào)， 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(wú)桿腔回油經(jīng)換向閥 13的左位、單向閥至油箱?；钊蛏弦苿?dòng)，精砂條漲出，實(shí)現(xiàn)低壓精珩。 （ 11）回中位 低壓精 珩到一定尺寸時(shí)，氣測(cè)發(fā)信號(hào)， 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(wú)桿腔，此時(shí)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(dòng)。當(dāng)活塞下移至液壓缸體中間位置時(shí)，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(dá)到設(shè)定值再經(jīng)過(guò)光珩是為了修整孔的光潔度。回中位后經(jīng)過(guò)一定時(shí)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(wú)桿腔 回油經(jīng) 1的左位、單向閥至油箱。活塞向上移動(dòng)，精砂條漲出實(shí)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(cè)發(fā)信號(hào)， 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(dòng)單向調(diào)速閥 單向閥 7 至操縱箱，因 15DT 通電，液動(dòng)閥總是處于右位，此時(shí)不論珩磨頭正向下或向上運(yùn)動(dòng)，即不管先導(dǎo)閥處于哪個(gè)位置，活塞立即向上慢速運(yùn)動(dòng)。 （ 14）放松 磨頭上移至水圈位時(shí)，如需在下一工位繼續(xù)加工，則移動(dòng)工作臺(tái)至下個(gè)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(dòng)作。 （ 16）托架抬起 工作原理同前，拔銷后，移動(dòng)工作臺(tái)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(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。 銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 第 三 章 方案設(shè)計(jì) 工藝方案的擬訂 工藝方案的擬訂是珩磨機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，因其在很大程度上決定了機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，應(yīng)根據(jù)珩磨機(jī)的特性和應(yīng)用范圍， 按一定的原則，結(jié)合機(jī)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(jì)分析后擬訂出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。 珩磨機(jī)的運(yùn)動(dòng)分為主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)以及珩磨頭油石的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，下面分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。 主軸的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 方案的提出 對(duì)于主軸的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可采取的方案有兩種，一是完全由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，其工作原理是：滑塊固定在曲柄上，曲柄桿由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，是主動(dòng)元件，滑桿通過(guò)連桿隨曲柄桿的旋轉(zhuǎn)而上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。另一種方案是有液壓缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)代替第一種方案的曲柄連桿結(jié) 構(gòu)運(yùn)動(dòng)，來(lái)驅(qū)動(dòng)主軸的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 方案的比 較 對(duì)于第一種方案，珩磨機(jī)珩磨頭的行程 L 的大小是通過(guò)改變滑塊在曲柄桿上的固定位置來(lái)調(diào)整的。珩磨頭運(yùn)動(dòng)上下止點(diǎn)通過(guò)改變?nèi)f向節(jié)連桿的長(zhǎng)短來(lái)調(diào)整。由于珩磨機(jī)是立式布置的 ,這樣就給調(diào)整帶來(lái)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(duì)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(guò)行程開(kāi)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(dòng)滑桿上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)整由限壓式變量泵和調(diào)速閥協(xié)同實(shí)現(xiàn)。 第二 種方案于第一種方案相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)調(diào)整簡(jiǎn)便易行 ,降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)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(dòng)連接方式 ,并使其活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)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(shí) ,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(yùn)動(dòng)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(kuò)大了加工件的尺寸范圍。 (4)可使珩磨頭準(zhǔn)確停在任意位置 ,避免了第一種方案由于機(jī)構(gòu)的慣性給工件裝夾和拆卸帶來(lái)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(yùn)動(dòng) ,具有較好張貴珍：珩磨機(jī)雙進(jìn)給主軸設(shè)計(jì) 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(yùn)動(dòng)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(guò)兩方案的對(duì)比，決定采用第二種方案，而且此種方案也是當(dāng)前機(jī)床設(shè)計(jì)中的主流方案。但是，僅僅采用一個(gè)液壓缸雖然行程比第一種方案大了一些，但是對(duì)于較深的內(nèi)孔來(lái)說(shuō)，還是不夠的，所以，為了提高珩磨機(jī)的適用范圍，應(yīng)加大往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程。因此，本珩磨機(jī)擬采用二級(jí)液壓傳動(dòng)，用兩個(gè)液壓缸來(lái)推動(dòng)主軸的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這樣，運(yùn)動(dòng)行程可增加一倍，對(duì)于大多 數(shù)的孔都可以加工了。 珩磨頭油石徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 方案的提出 對(duì)于珩磨頭油石的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，有兩種可選擇的方案，一種是機(jī)械式（彈簧），另一種是液壓式（推桿）。機(jī)械式是在油石座上安裝彈簧，當(dāng)所加工的孔慢慢變大時(shí)，利用彈簧的壓力將油石往外推，以實(shí)現(xiàn)油石的進(jìn)給。液壓式是在主軸的上方加一個(gè)液壓缸，它推動(dòng)推桿向下進(jìn)給，推桿的下端是錐形的，而珩磨頭油石座設(shè)計(jì)成斜面，與推桿的錐形面接觸，當(dāng)推桿向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，推動(dòng)該斜面徑向漲開(kāi)，從而推動(dòng)油石的徑向進(jìn)給（如圖 31所示）。 方案比較 如果采用第一種方案，當(dāng)磨條進(jìn)入正常磨損后，要經(jīng)常人工調(diào)節(jié)張緊螺母，使其補(bǔ)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?yàn)閺椈蓧毫o(wú)法控制，所以加工精度不高，而且螺母的調(diào)節(jié)對(duì)工人的要求很高。目前大多數(shù)廠家都采用液壓張開(kāi)式珩磨頭，這種設(shè)計(jì)使油石張開(kāi)均勻，而且自動(dòng)精確調(diào)節(jié)，可以自動(dòng)補(bǔ)償磨條的磨損。這種設(shè)計(jì)的生產(chǎn)率很高，而且對(duì)于工人的技術(shù)要求不高，適合自動(dòng)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(jiǎn)圖 銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 方案確定 通過(guò)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(kāi)式珩磨頭的活塞隨著推桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)，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(lái)了不便。在我們的設(shè)計(jì)中，采用了新型推桿，它既能保證張力均勻，可調(diào)，能起到補(bǔ)償磨條磨損的作用，而且不會(huì)漏油，摩擦力小，使用壽命也比普通推桿長(zhǎng)。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是油缸和活塞的相對(duì)運(yùn)動(dòng)只有往復(fù)運(yùn)動(dòng)，油缸和活塞都不轉(zhuǎn)動(dòng)，只 有推桿隨傳動(dòng)軸和珩磨頭轉(zhuǎn)動(dòng)，推桿不是直接連在活塞上，而通過(guò)一對(duì)軸承與相 (如圖32)， 軸承外圈與活塞內(nèi)壁配合，通過(guò)軸承內(nèi)外圈的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，將推桿和活塞的運(yùn)動(dòng)分開(kāi)。 主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 方案的提出 對(duì)于主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也有兩種方案供選擇，一種是采用普通異步電機(jī)，通過(guò)齒輪變速器，帶動(dòng)主軸做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)離合器和變速桿的調(diào)節(jié)，可以獲得 8級(jí)或 12 級(jí)轉(zhuǎn)速。另一種方案是采用變頻變速電機(jī)，通過(guò)帶傳動(dòng)，帶動(dòng)主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可以獲得無(wú)級(jí)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(dòng)精確度降低，且效率較低。但因?yàn)椴捎闷胀ó惒诫姍C(jī)，所以它的成本較低。第二種方案體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，且傳動(dòng)精確，效率高，但由于采用變頻電機(jī)，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(jī)的使用越來(lái)越廣泛，其成本也越來(lái)越低。因?yàn)殓衲C(jī)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(jī)雙進(jìn)給主軸設(shè)計(jì) 12 方案確定 通過(guò)比較，決定在本次設(shè)計(jì)中采用第二種方案。然而，若是用變頻電機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)直接帶動(dòng)主軸，電機(jī)要豎放，不 利于電機(jī)的固定，易于引起機(jī)床的震動(dòng)，使加工產(chǎn)生誤差。且由于帶橫向傳動(dòng)，兩個(gè)帶輪都要加擋圈，傳動(dòng)不穩(wěn)定，摩擦力大，效率也受影響。所以，我們采用電機(jī)橫放，通過(guò)同步帶傳動(dòng)到中間軸，再由兩個(gè) 錐 形齒輪經(jīng) 90176。角傳動(dòng)到主軸。 變頻電機(jī)原理簡(jiǎn)介及其選擇 概述 20 世紀(jì) 50 年代以前，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的基本方式是轉(zhuǎn)速不變的定速拖動(dòng)。對(duì)于控制精度要求不高以及無(wú)調(diào)速要求的許多場(chǎng)合，定速拖動(dòng)基本能夠滿足生產(chǎn)要求。隨著工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，對(duì)傳動(dòng)方式提出了可調(diào)速拖動(dòng)的更高要求。 用直流電動(dòng)機(jī)可方便 地進(jìn)行調(diào)速，但直 流電動(dòng)機(jī)體積大，造價(jià)高，并且無(wú)節(jié)能效果。而交流電動(dòng)機(jī)體積小、價(jià)格低廉、運(yùn)行性能優(yōu)良、重量輕，因此對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速具有重大的實(shí)用性。使用調(diào)速技術(shù)后，生產(chǎn)機(jī)械的控制精度可大為提高，并能夠較大幅度地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，而且可對(duì)諸多生產(chǎn)過(guò)程實(shí)施自動(dòng)控制。通過(guò)大量的理論研究和實(shí)驗(yàn)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到：對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，不僅能使電力拖動(dòng)系統(tǒng)具有非常優(yōu)秀的控制性能，而且 在許多場(chǎng)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(jī)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(dòng)機(jī)調(diào)速的原理及方 法 三相交流電動(dòng)機(jī)定子繞組中的三相交流電在定子 氣隙圓周上產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速稱同步轉(zhuǎn)速，記為 1n ，實(shí)際電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)為三相異步電動(dòng)機(jī)。 (1)工作原理 異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn) 速遵從電機(jī)學(xué)基本關(guān)系 ： pfn 601 ? （ ） 式中： f—— 電源交變頻率 p —— 電機(jī)定子磁極對(duì)數(shù) 電機(jī)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(jì) 13 電機(jī)的實(shí)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(dòng) 機(jī)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(guó)為 50Hz。電機(jī)定子繞組內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 : ?1111 NKfE ? （ ） 式中： 1f —— 定子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率，與電源頻率 f相等 ， Hz。 1K —— 電機(jī)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(jī)定子繞組每相串聯(lián)的線圈匝數(shù) ? —— 電機(jī)每極磁通 定子電壓 1U 與定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 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 ? （ ）