【文章內容簡介】 此時先導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，杠桿機構操縱先導閥換向，又開始快速差動向下運動移動的速度可由節(jié)流閥 4調整，其調整范圍為 3～ 。主軸往復移動的同時，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，尺寸基本達到設定值再經(jīng)過光珩是為了修整孔的光潔度。回中位后經(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的調整壓力約為 ～ 。 （ 13）主軸慢上 光珩至設定值，氣測發(fā)信號， 3DT 斷電， 14DT、 15DT 通電，再次回中位，主軸停轉。壓力油經(jīng)節(jié)流閥 換向閥 5的右位、電動單向調速閥 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)。 銅陵學院畢業(yè)設計 9 第 三 章 方案設計 工藝方案的擬訂 工藝方案的擬訂是珩磨機設計的關鍵一步，因其在很大程度上決定了機床的結構配置和使用性能。因此，應根據(jù)珩磨機的特性和應用范圍， 按一定的原則，結合機床常用工藝方法，充分考慮各種影響因素，并經(jīng)技術經(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運動和直線往復運動以及珩磨頭油石的徑向進給運動，下面分別進行設計。 主軸的直線往復運動方案設計 方案的提出 對于主軸的直線往復運動，可采取的方案有兩種，一是完全由機械傳動機構組成，其工作原理是：滑塊固定在曲柄上，曲柄桿由電機帶動旋轉，是主動元件，滑桿通過連桿隨曲柄桿的旋轉而上下往復運動。另一種方案是有液壓缸的往復運動代替第一種方案的曲柄連桿結 構運動，來驅動主軸的上下往復運動。 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整的。珩磨頭運動上下止點通過改變萬向節(jié)連桿的長短來調整。由于珩磨機是立式布置的 ,這樣就給調整帶來了許多不便。另外 ,由于結構的關系 ,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運動。液壓缸往復運動速度的調整由限壓式變量泵和調速閥協(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 ,并使其活塞往復運動過程中的速度保持相等 ,因此使加工孔的內表面網(wǎng)紋更加均勻一致 ,加工質量提高。同時 ,可根據(jù)工件的材料不同 ,加工精度不同 ,調節(jié)珩磨頭往復運動的速度 ,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 — 調整閥 — 背壓閥式調速回路 ,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計 10 的速度剛性和較大的調速范圍 ,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，但是對于較深的內孔來說，還是不夠的，所以，為了提高珩磨機的適用范圍，應加大往復運動的行程。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)常人工調節(jié)張緊螺母，使其補償因磨條磨損所減小的工件內孔上的正壓力，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，這種設計使油石張開均勻，而且自動精確調節(jié)，可以自動補償磨條的磨損。這種設計的生產(chǎn)率很高，而且對于工人的技術要求不高，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 銅陵學院畢業(yè)設計 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。在我們的設計中，采用了新型推桿，它既能保證張力均勻，可調，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。它的結構特點是油缸和活塞的相對運動只有往復運動，油缸和活塞都不轉動，只 有推桿隨傳動軸和珩磨頭轉動，推桿不是直接連在活塞上，而通過一對軸承與相 (如圖32)， 軸承外圈與活塞內壁配合，通過軸承內外圈的相對轉動，將推桿和活塞的運動分開。 主軸回轉運動方案設計 方案的提出 對于主軸的回轉運動，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，帶動主軸做回轉運動，通過離合器和變速桿的調節(jié)，可以獲得 8級或 12 級轉速。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 案結構復雜，體積大，裝配麻煩，由于齒輪系復雜，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，結構簡單，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計 12 方案確定 通過比較，決定在本次設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速不變的定速拖動。對于控制精度要求不高以及無調速要求的許多場合，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速拖動的更高要求。 用直流電動機可方便 地進行調速，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速具有重大的實用性。使用調速技術后，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，交流變頻調速技術獲得了迅速發(fā)展和廣泛應用。而且， 隨著電 工 電子技術的發(fā)展，交流電機的變 頻調速已逐 步取代了傳統(tǒng)的變極調速、電磁調速和調壓調速系統(tǒng)。 異步電動機調速的原理及方 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)生一個旋轉磁場，這個旋轉磁場的轉速稱同步轉速，記為 1n ，實際電動機轉速 n要低于同步 轉速，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 速遵從電機學基本關系 ： pfn 601 ? （ ） 式中： f—— 電源交變頻率 p —— 電機定子磁極對數(shù) 電機學中還常用 轉差率 s參量，其定義為 %10011 ??? n nns （ ） 銅陵學院畢業(yè)設計 13 電機的實際轉速 )1(60 spfn ?? （ ） (2)變頻調速控制 方式 由式 ()可知，異步電動 機變頻調速的控制方式基本上 有以下 3種 : 1) 電源頻率低于工頻 范圍調節(jié) 。 電源的工頻頻率 在我國為 50Hz。電機定子繞組內的感應電動勢為 : ?1111 NKfE ? （ ） 式中： 1f —— 定子繞組中感應電動勢的頻率，與電源頻率 f相等 ， Hz。 1K —— 電機定子繞組的繞組系數(shù)，其值取決于繞組結構 ， 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 與定子繞組感應電動勢 1E 的關系為 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 ? （ ） 11KfU??