【正文】 7） 高質量研磨時必須避免粗的磨粒和空氣中的灰塵混入，否則將使研磨表面劃傷，達不到高質量研磨要求。 5） 研磨平行度要求很高的零件時，可采用： 1，上研磨盤浮動以消除上下研磨盤不平行誤差； 2，小研磨零件實行定期 180 度方位對換研磨，以消除因研磨零件厚度不等造成上研磨盤傾斜而研磨表面不平行； 3，對各晶向硬質不等的晶片研磨時，加偏心載荷修正不平行度。 4） 使用金剛石微粉等超硬磨料可以獲得很高的要命拋光效率。硬質研磨盤要求材質極均勻，并有微孔容納微粉磨料。這主要由研磨機的行星運動達到。 總結 通過本次畢業(yè)設計大體掌握了脆硬材料雙面研磨拋光機的工作原理及其結構設計，22 非常感謝周后明老師的細心指導，通過本次畢業(yè)設計，了解到他是一個非常認真負責的好老師。 48 軸的設計及強度校核計算 主動軸 由于此軸主要是承受扭矩，因此按扭矩來計算軸的強度： 軸的扭轉強度條件是 21 ][9 5 5 0 0 0 03 TTT d nPWT ?? ??? 其中 T? 為扭轉切應力 ； TW 為軸的抗扭截面系數(shù)； n 軸的轉速； P 為傳遞的功率； d為計算截面出軸的直徑 ； ][T? 為許用扭轉切應力 由上公式可得軸的直徑 mmnPd T ][ 33 ??? ??? ? 所設計的軸的最小直徑為 30mm，故 該軸的強度合格。 32139。39。 kwrNmTnP min/402021550 ???? ? ??????齒齒帶帶減 ?????? kwPP wd ?? ? 因此，選擇額定功率為 4kw 的電動機 2， 選擇電動機的轉速 電動機的轉速可選范圍： m i n/1 2 8 040442)39。 齒輪厚度選擇 h=25mm 齒輪 4 的參數(shù)： 分度圓直徑 d=mz=2*145=290mm 齒頂圓直徑 mmmhzd 2 9 42)121 4 5()2( * ?????? ?? 齒根圓直徑 mmmchzd f 2 8 52) 3 5()22( ** ???????? ? 頂隙 mmmcc * ???? 46 軸承的選擇及其參數(shù) 根據(jù)所設計的驅動軸的尺寸，選用的的軸承及其參數(shù)如下： 滾動軸承 6016 d=80mm D=125mm B=22mm ?ad 87mm ?aD 118mm 滾動軸承 6010 d=50mm D=80mm B=16mm ?ad 56mm ?aD 74mm 19 滾動軸承 6011 d=55mm D=90mm B=18mm ?ad 62mm ?aD 83mm 滾動軸承 6008 d=40mm D=68mm B=15mm ?ad 46mm ?aD 62mm 止推軸承 51307 d=35mm ?1d 37mm D=68mm ?1D 68mm T=24mm B=10mm ?aD 48mm 止推軸承 51217 d=85mm ?1d 88mm D=125mm ?1D 125mm T=31mm B=12mm ?aD 101mm 47 電動機的選擇 根據(jù)工作環(huán)境選擇立式三相交流異步電動機。 齒輪厚度選擇 h=35mm 由以上齒輪 齒輪 2 的選擇可確定主動軸的轉速： m i n/ 2 54080/ 2112 rznzn ????? m i n/4011 rnn ?為小齒輪軸轉速 齒輪 3 和齒輪 4 的確定 選定齒輪 1 和齒輪 2 時，齒輪 3 和齒輪 4 此時已經(jīng)確定了，可計算出來： mmrrzzmaz 2052 )(znn 2143432 ?????? ；中心距內 n 內 =18 求得 14560205。n ?游 m in/ ?內 45 其他齒輪的選擇 齒輪 1 的選擇 取分度圓直徑 d=160mm 模數(shù) m=2 壓力角 ? = ?20 的圓柱齒輪 得：齒數(shù) 802/1 6 0/ ??? mdz 齒頂圓直徑 mmmhzd 1 6 42)1280()2( * ?????? ?? 17 齒根圓直徑 mmmchzd f 1 5 52)()22( ** ???????? ? 頂隙 mmmcc * ???? 根據(jù)齒輪內徑尺寸 d’=56mm 選擇鍵寬 b、鍵高 h 分別為： 16mm、 10mm 的平鍵連接，鍵長 L=28mm。nz ?z 內游游游內 n 39。及時變更工件的運動方向，使研磨紋路復雜多變，有利于降低表面粗糙度，并保證表面均勻一致。 . 圖 43 工件保持架的多種形式 15 42 小齒輪的選擇 根據(jù)游輪的尺寸參數(shù)而定 模數(shù) m=2 壓力角 ? = ?20 選擇分度圓半徑為 r=88mm 的圓柱齒輪 可得： 齒數(shù) z=d/m=176/2=88 齒頂圓直徑 mmmhzd 1 8 02)1288()2( * ?????? ?? 齒根圓直徑 mmmchzd f 1 7 12)()22( ** ???????? ? 頂隙 mmmcc * ???? 齒輪厚 h=20mm，可于游輪充分接觸 為節(jié)省材料，中間開有凹槽 選擇齒輪內徑 d’=40mm，根據(jù)此尺寸選擇寬、高分別為： 12mm、 8mm 的平鍵連接，鍵長 L=16mm。 14 第四章 結構設計及相關強度校核 41 工件保持架的選擇 根據(jù)以上工藝因素以及設計任務的要求： 采用齒數(shù) z=115 模數(shù) m=2 壓力角 ? = ?20 的齒輪 分度圓 直徑 mmmzd 2 3 021 1 5 ???? 齒頂圓直徑 mmmhzd 2 3 42)121 1 5()2( * ?????? ?? 齒根圓直徑 mmmchzd f 2 2 52) 1 5()22( ** ???????? ? 頂隙 mmmcc * ???? 總體輪厚 h=12mm 為了保證工件能充分接觸到研磨盤在游輪上下兩面設有 2mm后的凸臺，因此實際輪厚為 8mm 游輪上對稱分布有 12 個 40? 的圓孔，用于放置工件 此外，游輪的工件孔可以根據(jù)工件的形狀、尺寸而設計，可設計多種樣式。加工速度增大使加工效率提高，但當速度過高時，由于離心力作用，使加工液甩出工作區(qū)，加工平穩(wěn)性降低，研具磨損加快，從而影響研磨拋光加工精度。在研磨拋光設備、研具和磨料選定的條件下，這些工藝參數(shù)的合理選擇是保證加工質量和加工效率的關鍵。添加劑的作用是放置或延緩磨料沉淀，并對工件發(fā)揮化學作用以提高研磨拋光加工效率和質量。難以進行高精度研磨外，在局部的磨粒作用點上也會產生相當高的溫度，使加工變質層深度增加。 5） 能較好地分散磨粒。 3） 不會污染工件。對加工液有以下要求： 1） 能有效地散熱，以避免研具和工件表面熱變形。 4） 磨粒在加工液中容易分散。 2） 磨粒能適當?shù)钠扑?，使切刃鋒利。 磨粒 磨粒按硬度可分為硬磨粒和軟磨粒兩類。使用這種研磨盤最主要的問題是研磨盤不易保持平面度，因而影響加工件的平面度。 符合上述要求的研具，除用特種玻璃外，也可以用工作加工成平面的金屬板上涂一層四氟乙烯或鍍鉛和銦，都可以實現(xiàn)研磨與拋光，并能得到高精度的平面加工結果，但其缺點是薄的研具層壽命短。 12 圖 32 常用研磨盤的開槽形式實體圖 13 平面研磨使用的研具 在研磨、拋光中，通過研磨使研具的平面狀態(tài)復印到工件上，這涉及到如何保證幾何形狀精度問題。 2） 在加工中作為向工件供給磨粒的通道。槽的形狀、寬度、深度和間距等根據(jù)工件材料質量、形狀及研磨面的加工精度來選擇。 表 32 研磨盤、拋光盤材料及部分使用實例 分類 對象材料 部分使用實例 硬質 材料 金屬 鑄鐵、碳鋼、工具鋼 一般材料研磨、金剛 石拋光 非金屬 玻璃、陶瓷 化合物半導體材料研磨 軟 質 材 料 軟質金屬 Sn、 Pb、 Cu 焊料 陶瓷拋光 天然樹脂 松脂、焦油、蜜蠟、樹脂 光學玻璃拋光、光學結晶拋光 合成樹脂 硬質發(fā)泡聚氨酯、 PMMA、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯橡膠 光學玻璃拋光、一般材料拋光 天然皮革 麂皮 金屬拋光 人工皮革 軟質發(fā)泡聚氨酯、氟碳樹脂發(fā)泡體 硅晶片拋光、化合物半導體拋光 纖維 非織布、織布紙 金屬材料拋光、一般材料拋光 木材 桐、杉、柳 金屬模拋光 為了獲得良好的研磨表面，有時需 在研具表面上開槽。其工作表面應具有較高的11 幾何精度。對研具的要求主要有： 1） 材料硬度一般比工件材料低，組織均勻致密、無雜質、異物、裂紋和缺陷，并有一定的磨料嵌入性和浸含性。研磨盤是用于涂敷或嵌入磨料的載體，是磨粒發(fā)揮切削作用 ，同時又是研磨表面的成形工具。 表 31 精密研磨拋光的主要工藝因素 工藝因素 實例 加工設備 加工方式 運動方式 驅動方式 單面研磨、雙面研磨 旋轉、往復擺動 手動、機械驅動、強制驅動、從動 研具 材料 形狀 表面狀態(tài) 硬質、軟質（彈性、粘彈性） 平面、球面、非球面、圓柱面 有槽、有孔、無孔 磨粒 種類 材質、形狀 粒徑 金屬氧化物、金屬碳化物、氮化物、硼化物 硬度、韌性、形狀 幾分之一微米 ~幾十微米 加工液 水性 油性 酸性 ~堿性、表面活性劑 表面活性劑 加工參數(shù) 工件、研具相對速度 加工壓力 加工時間 1~100m/min ~300kPa 約 10h 加工環(huán)境 溫度 塵埃 室溫變化 ~ 度 利用清潔室、凈化工作臺 10 圖 31 工藝因素的選擇原則 研磨盤和拋光盤 常用的研磨盤、拋光盤材料及部分使用實例見表 32。這些因素決定了最終加工精度和表面質量。主要用于晶體、金屬和陶瓷等工件的研磨和拋光。 本次設計的主要方向 本設計為 2 方向型運動方式的雙面加工機，由一臺電動機帶動兩根驅動軸進行研磨工作。 工件研磨的效率與磨料密切相關，目前主要兩種磨料方式加入研磨過程，一種是外加磨料，也稱為游離磨料，它的缺點是上磨盤磨料供應不足，研磨盤上磨料分布不均勻，大部分研磨料未 參與研磨，成本較高，工藝穩(wěn)定性較差。氣動太陽輪變向裝置，精確控制工件兩面研磨精度和速度。 通過上、下研磨盤、太陽輪、游星輪在加工時形成四個方向、速度相互協(xié)調的研磨運動，達到上下表面同時研磨的高效運作。通過增加厚度光柵尺形成閉環(huán)控制，達到設定的厚度會自動停機，實現(xiàn)在線控制生產。 通過一個時間繼電器 與 一個研磨計數(shù)器，可 以 按加工要求準確設置和控制研磨時間和研磨圈數(shù)。采用電 —氣比例閥閉環(huán)反饋壓力控制，可 以 獨立調控壓力裝置。適用于各種材質的機械密封環(huán)、陶瓷片、氣缸活塞環(huán)、油泵葉片軸承端面及硅、鍺、石英晶體、石墨、藍寶石、光學水晶、玻璃、鈮酸鋰、硬質合金、不銹鋼、粉灰冶金等金屬材料的平面研磨和拋光。常用的運動軌跡有：次擺線、外擺線和內擺線軌跡等。 4） 保證工件走遍整個研具表面，使研磨盤得到均勻磨損，進而保證工件表面的平面度。 2） 工件上任意一點，盡量不要出現(xiàn)運動軌跡的周期性重 復。上研磨盤一般 情況 不轉動（有時也轉動），上面可加載并有一定的浮動以避免兩研磨盤不平行造成工件兩研磨面不平行。下研磨盤有電動機帶動旋轉，為 了 在工件上得到均勻 而 不重復的研磨軌跡，工件保持架制成行星輪 的 形式，外面和內齒輪嚙合，里面和小齒輪嚙合。工件與拋光液、磨料及拋光盤間的化學反應有助于拋光加工。由于這些作用的重疊，以及拋光液、磨粒及拋光盤的力學作用，使工件表面的生成物不斷被去除而使表面平滑化。對于 硬 脆性材料的拋光機理，歸納 一下 主要有如下解釋： 拋光是一磨粒的微 削 塑性切削生產切屑為主體而進行的。即 將 在 1520 年內達到美國等發(fā)達國家目前的水平，并在某些主要 單 項 技 術 上 達 到 國 家 先 進 水 平 。只有 把 各個領域的技術成就集結起來，才有可能實現(xiàn)超精密加工。 超精密加工技術發(fā)展 至 今天，已經(jīng)獲得重大的進展，超精密切削加工已不再是一種孤立的加工方法和單純的工藝問題，而 是 成為一項包含內容極其廣泛的系統(tǒng)工程。當代的精密工程、微細工程和納米技術是現(xiàn)代 科技技術的前沿，也是明天技術的基礎。