【文章內(nèi)容簡介】 足磨刀要求的角度和圓盤底座連接砂輪機(jī)的穩(wěn)定性的前提下，設(shè)計的圓盤底座所能轉(zhuǎn)動的角度控制的左右30度的旋轉(zhuǎn)。在工作中，發(fā)現(xiàn)或感覺圓盤底座與砂輪機(jī)連接處不穩(wěn)定或很振動，可在圓盤底座與砂輪機(jī)的中間墊上薄的橡皮圈來減少振動。安裝砂輪機(jī)時或松開螺母旋轉(zhuǎn)角度后砂輪機(jī)一定要和圓盤底座的螺母扭緊才可開啟砂輪機(jī)，否則不可啟動砂輪機(jī)。根據(jù)機(jī)床導(dǎo)軌的作用是起導(dǎo)向及支撐作用，即保證運(yùn)動部件在外力的作用下能準(zhǔn)確地沿著一定方向的運(yùn)動。如果導(dǎo)軌發(fā)生了故障將會導(dǎo)致不能加工工件。所以要求導(dǎo)軌要有很高的剛度以及高的精度，這樣才能保證數(shù)控機(jī)床有較大的支撐力量和比較高的加工精度。在這里設(shè)計的基座上的導(dǎo)軌的主要作用也是起導(dǎo)向和支撐的作用。讓導(dǎo)軌上的刀具工作臺向靠近砂輪的方向運(yùn)動。但是在這里所設(shè)計的導(dǎo)軌運(yùn)動精度要求不是很高。根據(jù)所設(shè)計的導(dǎo)軌支撐能力，選擇燕尾槽型的導(dǎo)軌作為引導(dǎo)刀具工作臺向砂輪方向運(yùn)動的導(dǎo)軌件。查簡明機(jī)械設(shè)計手冊，選擇燕尾槽的尺寸。如圖34：圖34 燕尾槽經(jīng)查表得圖34的尺寸，如下表33：表33燕尾槽ABCefH100mm32mm3mm2mm3mm20mm 帶動夾刀工作臺橫向移動的螺旋機(jī)構(gòu)設(shè)計螺旋機(jī)構(gòu)的工作原理：螺旋機(jī)構(gòu)是利用螺紋零件組成的螺旋副來傳遞運(yùn)動和動力的機(jī)構(gòu)。如圖35所示：圖35 滑動螺旋機(jī)構(gòu)它是由螺桿螺母2和機(jī)架3組成的。設(shè)計的帶動夾刀工作臺橫向移動的螺旋機(jī)構(gòu)就是采用和圖7滑動螺旋機(jī)構(gòu)原理一樣。2就是連接T型導(dǎo)軌的滑塊螺母，在這里作為從動件，帶動夾刀工作臺作沿著燕尾槽導(dǎo)軌縱向勻速直線移動。A就是燕尾槽導(dǎo)軌，在燕尾槽導(dǎo)軌上安裝一個螺桿1作為主動件，主動件通過受到外力的作用轉(zhuǎn)動手柄來驅(qū)動螺桿作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。選擇螺紋的類型：選擇梯形螺紋，因?yàn)樘菪温菁y能滿足設(shè)計的要求。梯形螺紋的牙根強(qiáng)度高，對中性好，傳動效率較高，是應(yīng)用較廣泛的傳動螺紋。在磨刀的過程中，整個夾刀工作臺主要受到刀具對砂輪的反作用力，而引起振動，所以螺桿的受力主要是軸向力。因此選擇壓根強(qiáng)度高的梯形螺紋。在成本上，梯形螺紋的價格較便宜。在加工上簡單。根據(jù)燕尾槽的尺寸，查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第二版表74。 梯形螺紋直徑與螺距系列，選擇梯形螺紋的公稱直徑d為16mm，螺距為p=2mm。選擇螺桿材料和螺母材料：選擇螺桿的材料為45號鋼，因?yàn)槁輻U的受力不大，轉(zhuǎn)速較低的螺旋傳動，而45號鋼能滿足螺桿的強(qiáng)度要求、耐磨性、良好的加工性和價格實(shí)惠。選擇螺母的材料為鑄造青銅ZCuAL10P1。螺母是在低速輕載的條件下工作，而鑄造青銅ZCuAL10P1材料能滿足足夠的強(qiáng)度和與螺桿配合時的摩擦因數(shù)小，抗膠合能力強(qiáng)。 確定刀具磨砂輪機(jī)的基座結(jié)構(gòu)尺寸基座是支撐和安裝砂輪機(jī)和夾刀工作臺的作用，因此，它本身必須具有很好的剛性。而又由于在磨削的工作中會產(chǎn)生振動，所以又需要吸振的作用。選擇灰口鑄鐵牌號為HT200作為本設(shè)計的基座材料。按照現(xiàn)代工業(yè)美學(xué)的要求，箱體類的造型設(shè)計出現(xiàn)了:外形幾何形狀簡單，限于直線平面。但是這種外貌比較整齊簡單美觀的結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要，在基座兩側(cè)設(shè)計兩個肋板來加強(qiáng)上下基座的連接強(qiáng)度。上下基座的連接是通過焊接的方法使上下基座連接起來的。對應(yīng)現(xiàn)材料灰鑄鐵HT200和磨削的工作影響，在此選擇的焊接方式是熱焊法，選擇鑄鐵焊條，因?yàn)樗募庸ば阅芎?，?nèi)應(yīng)力小，不容易出現(xiàn)裂紋，接頭具有與母材相近的強(qiáng)度。適用于承受較大的靜載荷、動載荷。綜合上述的結(jié)論得出表34，刀具磨砂輪機(jī)的基座結(jié)構(gòu)尺寸。表34 刀具磨砂輪機(jī)的基座結(jié)構(gòu)尺寸 （單位mm）名稱代號尺寸關(guān)系數(shù)量下基座壁厚δδ=18上基座壁厚δ1δ1=18上基座的直徑D2300基座的長L400基座的高h(yuǎn)156基座的寬d357基座中間的高H1100下基座連接螺紋通孔直徑D1204上基座距下基座的距離L1100下基座聯(lián)接螺釘直徑DM204基座邊緣扳手空間尺寸C1304C230第4章 刀具磨砂輪機(jī)的砂輪架設(shè)計砂輪架是用來帶動砂輪作高速旋轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部位，主要由傳動部分與主軸軸承部分組成。設(shè)計砂輪架時主要考慮下面幾個方面的問題：振動與平衡；主軸與軸承；軸向竄動與軸向止推；發(fā)熱現(xiàn)象；砂輪破碎與保護(hù)等等。從表面上看，問題似乎很多，它們又各有不同之處，可實(shí)際上它們之間是有內(nèi)在的聯(lián)系的。砂輪架的整體設(shè)計過程，就是如何使這些問題在一個砂輪架上得到比較合理的設(shè)計。主軸與軸承是砂輪架的關(guān)鍵部分，因此對砂輪架設(shè)計主要有四點(diǎn)基本的要求：（1）主軸旋轉(zhuǎn)精度比較高而且穩(wěn)定； （2）主軸軸承系統(tǒng)剛性好；（3）振動性小，發(fā)熱低； （4）制造裝配簡單，維修和調(diào)整方便。提高砂輪架的主軸旋轉(zhuǎn)精度就會使得砂輪旋轉(zhuǎn)起來比較平穩(wěn)，只有砂輪旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)了，在磨刀時就不會使得砂輪在圓周方向上的跳動幅度太大，磨刀的夾刀裝置及這個砂輪機(jī)的震動就減小，從而延長機(jī)器的使用壽命。同時磨出來的刀面光滑，表面粗糙度小。下面是提高主軸的旋轉(zhuǎn)精度和砂輪的使用壽命的措施：（1）主軸的旋轉(zhuǎn)精度 砂輪架旋轉(zhuǎn)精度是指主軸前端的徑向跳動和軸向竄動的大小。當(dāng)主軸發(fā)生徑向跳動和軸向竄動時，就會直接影響刀具表面光潔度和表面缺陷，比如外圓刀的前刀面有明顯的直波紋和刀刃上有缺口。在車工上有這樣一句老話“七分刀，三分車”。可以看得出刀的重要性。所以要保證主軸的旋轉(zhuǎn)精度。（2）提高砂輪的使用壽命提高砂輪的使用壽命就是要提高主軸旋轉(zhuǎn)精度，下面是提高主軸旋轉(zhuǎn)精度的措施有：(a)選擇合適的主軸軸承：由于砂輪架主軸轉(zhuǎn)速很高，且不需要經(jīng)常變速，故目前絕大部分 使用滾動軸承。，選取“D”級或更高的“C”級精度。這里我采用了一對角接觸球軸承，因?yàn)榻墙佑|球軸承即能承受徑向力又能承受軸向力及通過軸向移動外圈來調(diào)整間隙實(shí)現(xiàn)預(yù)緊外，還能達(dá)到較高的轉(zhuǎn)速。此外，在安裝時采用了背對背的排列方式。這樣軸承的接觸角線向外擴(kuò)散，加大了支撐寬度，較穩(wěn)定，剛性好。當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時，內(nèi)圈的軸向伸長量比外圈大，背對背排列不會因此增加軸承的負(fù)載，從而保證了軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。(b)為了提高刀具表面光潔度的要求就要提高主軸的加工精度：主軸本身的加工精度對旋轉(zhuǎn)精度有直接的影響所以必須對主軸規(guī)定合理的技術(shù)要求。而對砂輪主軸除主要的尺寸配合公差要求外，必須規(guī)定主軸的軸頸的幾何形狀允許差（圓度及圓錐度誤差等）前、后軸頸與前端定心錐面的同軸度誤差；軸肩軸向支撐面與軸頸中心線的垂直度誤差。一般精度的磨具砂輪架的主軸的軸頸圓度、圓錐度誤差：，前、后軸頸與前端錐面的跳動誤差和軸肩與軸勁中心線的垂直度誤差：。、發(fā)熱及其降低措施（1）主軸系統(tǒng)的振動與發(fā)熱主軸系統(tǒng)的振動會影響刀具的表面質(zhì)量甚至?xí)绊懮拜喖吧拜喖艿氖褂脡勖?。主軸系統(tǒng)的發(fā)熱也會影響砂輪架的壽命同時也會影響主軸的變形。因此要減小主軸系統(tǒng)的振動，降低主軸系統(tǒng)的發(fā)熱溫度。由于砂輪主軸作高速旋轉(zhuǎn)，所以振動和發(fā)熱對砂輪架正常工作影響較大。振動會影響磨削刀具表面光潔度，產(chǎn)生刀具表面直波形和刀刃缺口而會使砂輪機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)精度降低。砂輪架的發(fā)熱，會使砂輪主軸膨脹、伸長、移位，使主軸產(chǎn)生幾何形狀誤差，嚴(yán)重的將直接影響砂輪主軸的正常工作以至發(fā)生“抱軸”現(xiàn)象。砂輪架一般要求正常運(yùn)轉(zhuǎn)24小時后，溫度上升不大于20℃。（2）減小振動措施主軸軸承系統(tǒng)的振動，一般分強(qiáng)迫振動和自激振動兩種。強(qiáng)迫振動是外界干擾力引起的，因此他的振動頻率和外界干擾里的頻率相等（或是其倍數(shù)）；自激振動是運(yùn)轉(zhuǎn)或磨削過程中本身所引起并維持的振動。由于砂輪和高速旋轉(zhuǎn)零件的不平衡，傳動砂輪機(jī)的不平衡，都會引起砂輪對刀具的強(qiáng)迫振動，可采取下列措施來減小振動：（a）靜平衡砂輪，使砂輪在平衡架上任意轉(zhuǎn)動一個角度都能靜止下來，或采用砂輪自動平衡裝置；(b)電動機(jī)底座與砂輪架之間用硬橡皮、木板或其他吸振材料隔板；(c)避免在主軸上裝不對稱零件，如銷子、鍵等。主軸上高速旋轉(zhuǎn)的零件的材質(zhì)要均勻，尺寸要對稱。為了減小磨削時的自激振動，贏選用合適的砂輪和磨削力度。（3）降低主軸系統(tǒng)發(fā)熱的措施砂輪架在滿足主軸剛性的條件下，選用粘度比較低的潤滑油。一般滾動軸承的砂輪架采用油浸式潤滑。軸是組成機(jī)器的主要零件之一。一切的作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的傳動零件，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動及動力的傳遞。因此軸的主要功能是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動和動力。按照承受載荷的不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸。在砂輪機(jī)機(jī)架的主軸承受彎矩又承受扭矩，這樣的軸叫做轉(zhuǎn)軸。軸的設(shè)計和其他零件的設(shè)計相似，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力計算兩方面的內(nèi)容。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝的要求。合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。因?yàn)檩S的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性甚至還會軸的制造成本和在軸上安裝零件的困難加大。所以在這里軸的設(shè)計是很重要的。軸的工作能力計算主要有軸的強(qiáng)度 、剛度和振動穩(wěn)定性方面的計算。雖然在大多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決與軸的強(qiáng)度。但是砂輪機(jī)機(jī)架里主軸是轉(zhuǎn)軸且做高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)進(jìn)行振動穩(wěn)定性計算，以防止發(fā)生共振而破壞。軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法來提高它的耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，所以常采用碳鋼制造軸，其中最常用的是45號鋼。在這里選擇45號鋼，熱處理是調(diào)質(zhì)。查機(jī)械設(shè)計第八版表151軸的常用材料及其主要力學(xué)性能可得如下表41：表41 45號鋼的主要力學(xué)性能材料熱處理毛坯直徑/mm硬度/HBS抗拉強(qiáng)度極限σB屈服強(qiáng)度極限σs彎曲疲勞極限σ1剪切疲勞極限?1 許用彎曲應(yīng)力[σ1]45號鋼調(diào)質(zhì)≤200217～25564035527515560（1）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計算這種方法是只按軸所受的扭轉(zhuǎn)來計算軸的強(qiáng)度；根據(jù)砂輪主軸的受力情況，砂輪主軸還受到不是很大的彎矩。因此，在這里就需要用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力來計算。在做軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，通常采用這種方法初步估算軸徑。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：