【文章內(nèi)容簡介】 狹長平面工件研磨，可獲得較高的幾何精度，但不易獲得較小的表面粗糙度。 （ 2） 擺動式直線研磨運動軌跡?？梢垣@得較好的平直度。 （ 3） 螺旋形研磨運動軌跡。 主要 用于圓片形或圓柱形工件端平面研磨，能獲得較高的平面度和較小的表面粗糙度。 （ 4） “8” 字形研磨運動軌跡。適用于平板類工件的修整和小平面工件的研磨，能 使 相互研磨的平面介質(zhì)均勻接觸， 并且 研具均勻地磨損。 目前 ,國內(nèi)外研磨加工主要還是采用散粒磨料在慢速研磨機上研磨。其特點是加工精度高、加工設備 簡單、投資少 ,但是加工精度不穩(wěn)定、加工成本高、效率低。正是由于散粒磨料研磨存在一些不足 ,所以許多學者在研究改進這種研磨加工 [1]技術(shù)。隨著人們對產(chǎn)品性能的要求日益提高 ， 研磨加工以其加工精度和加工質(zhì)量高而越來越受到了人們的關(guān)注。因此 ,超精密研磨、拋光等技術(shù)的研究 ,今后將更引人注目。 好文檔 值得下載 研磨是一種重要的精密、超精密加工技術(shù)，幾乎適合于各種材料的加工，研磨加工可以得到很高的尺寸精度和形狀精度，甚至可以達到加工精度的極限，早期的一些研磨機研磨裝置簡單，不需要大量復雜的機械并且不苛求設備的精度條件 。 作為超精加工的一種方法，研磨機 主要用于研磨工件中的高精度平面、內(nèi)外圓柱面、圓錐面、球面、螺紋面和其他型面。 其 主要類型有圓盤式研磨機、轉(zhuǎn)軸式研磨機 、磁力研磨機 和各種專用研磨機 。 圓盤式研磨機 圖 圓盤式研磨機 這種研磨機 分 單盤 和雙盤兩種，以雙盤研磨機應用最為普通。在雙盤研磨機 [圖 ] [2]上，多個工件 同時放入位于上、下研 磨盤之間的保持架內(nèi)，保持架和工件由偏心或行星機構(gòu)帶動作平面平行運動。下研磨盤旋轉(zhuǎn)，與之平行的上研磨盤可以不轉(zhuǎn)，或與下研磨盤反向旋轉(zhuǎn)，并可上下移動以壓緊工件（壓力可調(diào)）。此外，上研磨盤還可隨搖臂繞立柱轉(zhuǎn)動一角度，以便裝卸工件。雙盤研磨機主要用于加工兩平行面、一個平面 (需增加壓緊工件的附件 )、外圓柱面和球面（采用帶 V 形槽的研磨盤）等。加工外圓柱面時 ,因工件既要滑動又要滾動，須合理選擇保持架孔槽型式和排列角度。單盤研磨機只有一個下研磨盤，用于研磨工件的下平面，可使形狀和尺寸各異的工件同盤加工，研磨精度較高。有些研 磨機還帶有能在研磨過程中自動校正研磨盤的機構(gòu)。 轉(zhuǎn)軸式研磨機 由正、反向旋轉(zhuǎn)的主軸帶動工件或研具（可調(diào)式研磨環(huán)或研磨棒）旋轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)比較簡單，用于研磨內(nèi)、外圓柱面。 如圖 [2] 所示 : 好文檔 值得下載 圖 轉(zhuǎn)軸式研磨機 磁力研磨機 磁力研磨機是 通過 采用磁場力量傳導至不銹鋼磨針使工件作高頻率旋轉(zhuǎn)運動； 可對精密 工件內(nèi)孔、死角、細 小夾縫起到明顯較好的拋光研磨 去除 毛刺的效果。 專用研磨機 依被研磨工件的不同，有中心孔研磨機、 鋼球 研磨機和 齒輪 研磨機等。 此外，還有一種采用類似無心磨削原理的無心研磨機，用于研磨圓柱形工件。 本課題主要研究內(nèi)容和設計任務 本設計通過對不同類型的研磨機的功能、運動特點的簡單分析，討論不同平面研磨機構(gòu)工作原理及運動方式，并繪制出其運動軌跡圖，對不同軌跡的曲線進行對比總結(jié)，從而選擇一種最佳方案來實現(xiàn)平面研磨，在此基礎上設計了一種行星式平面雙面研磨機構(gòu)，以達到研磨軌跡和精度要求，最后設計出該 機構(gòu)的傳動系統(tǒng)部分。 好文檔 值得下載 第二章 平面研磨軌跡分析與設計 研磨運動條件 研磨是利用磨具通過磨料作用于工件表面，進行微量加工的過程 。研磨工件表面的尺寸精度、形位精度、研磨工具的壽命及研磨效率等，在很大程度上取決于研磨運動。為使工件表面研磨均勻，從運動學角度歸納出如下的平面研磨最佳運動學條件 [2]： (1)工件相對研具作平面運動，應保證工件被研磨表面上各點相對研具均有相同或相近的研磨軌跡； (2)研磨運動是由工件與研具之間的相對運動實現(xiàn)的，工件表面 上各點的研磨運動速度應盡可能相同； (3)研磨運動方向應不斷變化，研磨紋路交錯多變，以利于工件加工表面粗糙度的降低，但應盡量避免工件被研磨表面上各點相對研具的研磨軌跡曲率變化過大； (4)研具或拋光盤工作表面的形狀精度會反映到工件表面上，所以工件的運動軌跡應遍及整個研具表面并且分布均勻，以利于研具的均勻磨損； (5)工件相對研具在被研磨材料的去除方向上具有運動自由度，這樣可以避免因研磨機械的導向精度不高而引起誤差。 圓柱研磨機理 研磨，是利用涂敷或壓嵌在研具上的磨料顆粒，通過研具與工件在一定壓力下的相對 運動對加工表面進行的精整加工 。 圓柱面的研磨加工過程就是利用游離磨粒對圓柱兩平面進行刮削和擠壓去除材料的過程，達到減小圓柱高度，提高平面度和降低表面粗糙度的目的。這些去除作用要通過柱面與研磨盤的相對運動在磨粒的作用下來完成。磨料是研磨加工的主要介質(zhì)。整個研磨過程根據(jù)磨料的變化可分為三個階段。 第一階段：游離磨料的破碎階段。精研初期較大的磨粒首先參與切削，這時磨料多呈帶棱角的多面體，切削能力強。在壓力的作用下，尺寸大的磨粒被破碎使更多的磨粒得以參加切削，這時圓柱體一方面消耗尺寸及上工序的殘留表面，這個階段磨削 效率較高，尺寸消耗快，圓柱表面粗糙。但該階段時間很短。 第二階段：磨粒細化和鑲嵌階段。由于壓力的作用上下研磨盤和圓柱體相互作用不斷地輾壓磨粒，使粗磨粒逐漸破碎為細磨粒且大小趨于一致，這時磨削效率達到最高，時間也最長。隨著磨料的不斷細化，各種要素也處于相對穩(wěn)定階段，在這個階段鋼球的幾何精度得以改善并基本達到相應的要求，表面質(zhì)量逐漸提高，粗糙度下降。這個階段是鋼球的穩(wěn)定加工階段。 第三階段：磨粒鈍化和研光階段。在這個階段磨料絕大部分細化為 O． 3181。m 以下的微細磨粒，磨粒的形狀也由原來銳利的幾何體變?yōu)闊o銳棱的圓滑球 體，磨削速度大大降低。鈍化了的磨粒微粉對圓柱面只能進行更微量的研磨，研磨量大約 0． 2～ O． 3好文檔 值得下載 ／ 181。m／ h。此階段圓柱表面粗糙度值進一步降低，最終達到標準要求。 平面研磨軌跡即加工過程中磨粒與工件的相對運動軌跡 [3]．包含兩個方面：一是磨粒相對工件的運動軌跡．二是工件相對工具盤的運動軌跡。相應軌跡均勻性的意義分別體現(xiàn)在：保證工件表面各點有相同的材料去除概率，保證工具盤均勻磨損。兩個方面都與研磨拋光質(zhì)量關(guān)系密切。下面我們主要從磨粒相對工件的運動軌跡角度對平面研磨軌跡來進行研究。重點來闡述 單面、雙面平面研磨軌跡。其中單面研磨包括雙軸式、直線式、軌道式、計算機控制小工具式等形式，而雙面則以行星式研磨為主，通過研磨軌跡的角度來分析上述不同研磨形式的優(yōu)缺點。 研磨軌跡均勻性的研究方法 研磨軌跡取決于加工設備和運動參數(shù)。運動分析是研磨軌跡均勻性研究的基礎，已有研究通常作如下假設： (1) 工件、磨粒、研磨盤均為剛體； (2)工件被加工表面、研磨盤工作面均為理想平面： (3) 磨粒固定在研磨盤工作面上； (4) 所有磨粒粒徑都相同； (5) 磨粒不破碎、不脫落； (6)忽略工件、研磨盤轉(zhuǎn) 動誤差。 在上述假設的基礎上，進行運動分析，計算研具相對工件的運動軌跡并用計算機離散化，將工件表面劃分成一定數(shù)量的小正方形區(qū)域，統(tǒng)計一定時間內(nèi)各區(qū)域內(nèi)軌跡點數(shù)量 [2]，或通過軌跡密度，評價工件研磨均勻性 [3]。反之，計算工件相對研具的運動軌跡． 單面研磨拋光 單面研磨拋光設備主要有雙軸式、直線式、搖擺式、計算機控制小工具四種類型，其中前三者是用大工具盤加工小工件。 雙軸式 雙軸式平面研磨設備結(jié)構(gòu)如圖 ，加工過程中工件和研磨盤分別繞各自中心軸旋轉(zhuǎn)。根據(jù)工件軸心與研磨盤軸心的距 離在加工過程中是否發(fā)生變化，又可分為定偏心和不定偏心兩類。 好文檔 值得下載 圖 單面研磨拋光機原理圖 (1) 定偏心式 定偏心研磨加工中，工件中心與研磨盤中心之間的距離始終不變，如圖 。研磨盤上任意一顆磨粒 P(距研磨盤中心 O為 rp,起始轉(zhuǎn)角為θ ),相對于工件的運動軌跡方程 [4]如下： （式 ） 式中： w? — 工件轉(zhuǎn)速； p? — 研磨盤轉(zhuǎn)速； e — 偏心距，即工件、研磨盤的中心距離。 一顆磨粒 P在工件上的運動軌跡如圖 。 一般認為當工件轉(zhuǎn)速與研磨盤轉(zhuǎn)速相等，即 pw ww ? 時，被加工表面材料去除均勻性最好。原因是，根據(jù) Preston 方程 RR=kPV，工件被加工表面上一點的材料去除率 RR與加 工載荷 P和相對速度成正比。當 pw ww ? 時，工件與研磨盤的相對速度大小相等 (可由式 計算 )，在工件上各點加工載荷相同的條件下，可認為材料去除均勻。然而，在實際生產(chǎn)中，定偏心式研磨拋光的工件材料去除均勻性較差 (一般只用于加工直徑不大于 200mm 的小尺寸工件 )。從運動軌跡的角度 [5]對此進行的解釋，認為當 pw ww ? 時工件材料去除均勻性并非最好，而是越靠近工件中心材料去除率越低。 c o s( ) c o sP p p w wX r t t e t? ? ? ?? ? ? ?si n( ) c osP p p w wY r t t e t? ? ? ?? ? ? ?好文檔 值得下載 圖 定偏心平面研磨運動關(guān)系 圖 定偏心研磨軌 跡 ( 20wpww?） (2)不定偏心式 為改善定偏心式設備的研磨軌跡均勻性，引入工件的平移運動，使工件中心與研磨盤中心的相對距離隨時間變化，構(gòu)成不定偏心式研磨設備 (如圖 )。研磨盤上任意一顆磨粒 P相對于工件的運動軌跡方程可由式 [6]: c o s ( ) c o s s in ( )ppp p w p vtr t e t e ew w wX ??? ? ? ? ? tet rY pwppp s i n)s i n( ???? ? （ 式 ） 式中： vp— 工件移動速度 磨粒 P在工件上的運動軌跡如圖 ： 好文檔 值得下載 圖 不定偏心平面研磨運動關(guān)系 圖 不定偏心研磨軌跡 不定偏心式設備的研磨軌跡均勻性明顯好于定偏心式設備，更有利于工件面形精度的提高，適合于加工大尺寸 (直徑大于 200mm)的工件。 直線式 如圖 ，研磨盤某直徑上固定兩點 A、 B，其相對速度差定義為1,ABOVV abVe? ?? 可見，研磨盤尺寸足夠大時，增加偏心距 e，與工件接觸的研磨盤上徑向各點的線速度差越小，兩點與工件相對速度的差越小．工件被加工表面材料去除更加均勻。工件尺寸一定時，偏心距增加至一定值即可近似認為研磨盤不是在作回轉(zhuǎn)運動而是直線運動。此時，雙軸式研磨設備即成為直線式研磨設備 (如圖 )。實際上，直線式研磨使用的不是研磨盤，而是具有柔性的砂帶 (磨粒涂覆在履帶上 )，工件做單純的回轉(zhuǎn)運動或在做回轉(zhuǎn)運動的同時，附加一個垂直于砂帶運動方向橫向運動或是繞固定點的擺動。假設研磨帶上任意一磨粒 P．則 P點相對于工件的相對運動軌跡方程如下 [7]： 好文檔 值得下載 si n( )P p p wX r v t t?? ? ? c os( )P p p wY r v t t?? ? ? （ 式 ） 式中： pr — P到工件中心距離； pv — 研磨帶線速度； w? — 工件旋轉(zhuǎn)角速度。 P點在工件上的運動軌跡如圖 。 圖 直線式研磨機原理圖 圖 直線式研磨 軌跡 此種研磨機構(gòu)運動形式簡單，如將研磨帶加長可以形成批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高。因此．此種研磨機構(gòu)是今后生產(chǎn)應用中的主流機床。 搖擺式研磨 搖擺式研磨設備可以是定偏心雙軸式或直線式設備的改進形式，工件除回轉(zhuǎn)運動外還附加一個繞固定點的擺動。典型的搖擺式設備的研磨盤以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，工件夾頭裝在搖臂上，借著搖臂的往復擺動而產(chǎn)生扇形搖擺。同時夾頭本身自轉(zhuǎn)。如圖 。搖擺式設備的運動軌跡方程如式 [8]： 好文檔 值得下載 圖 搖臂式研磨機構(gòu)示意圖 cos( )PwXt???? sin( )PwYt???? （ 式 ） 222 2 3 3c o s ( ) + s in ( )wwO P O P e r t r t????? ? ??? 式中： 1? — 搖臂搖動的角速度； w? — 工件轉(zhuǎn)速； p? — 研磨盤轉(zhuǎn)速； 1r — 研磨頭圓心 2O 與搖臂固定點 1O 之間的距離； wr — 和工件等大小的研磨頭的半徑； pr — 研磨盤的半徑； e — 研磨盤圓心 2O 與搖臂固定點之間的距離； ? — 工件上一點 P到工件中心 1O 之間的距離。 P點在工件上不同轉(zhuǎn)速比下的運動軌跡如圖 、 。研磨軌跡在加工面上的均勻程度