【正文】 機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 n?? 2? ，電機(jī)的功率是電磁轉(zhuǎn)矩 M與角速度 ω 的乘積 ?MP? （ ） 張貴珍：珩磨機(jī)雙進(jìn)給主軸設(shè)計(jì) 14 調(diào)節(jié)過(guò)程中，使頻率 f與轉(zhuǎn)矩的變化成一定協(xié)調(diào) 關(guān)系，從而保持電機(jī)功率 P為恒量，即功率不發(fā)生變 化，這種升頻定壓調(diào)速為恒功率調(diào)速。成正比，若下調(diào) 頻率 1f ，同時(shí)也下調(diào) 1U ，使（11fU ）比值保持恒量，則磁 通 ? 不變，因此轉(zhuǎn)矩也保持常值，此時(shí)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載 的能力不發(fā)生改變，這種控制方式稱為恒磁通調(diào)壓調(diào)頻調(diào)速，也叫恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 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 。 電源的工頻頻率 在我國(guó)為 50Hz。 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)。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。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。 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。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。角傳動(dòng)到主軸。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。 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。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。但因?yàn)椴捎闷胀ó惒诫姍C(jī)，所以它的成本較低。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 。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)。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。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)。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。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）。 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）。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)。 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。 (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。 (3)行程比第一種方案大 ,擴(kuò)大了加工件的尺寸范圍。 (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。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)。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。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。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)。 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)。 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。 （ 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。 （ 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。 （ 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。 （ 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)?；钊蛏弦苿?dòng)，精砂條漲出實(shí)現(xiàn)光珩。 （ 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。 （ 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)。 （ 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。 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。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。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。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。 （ 8）低壓粗珩 主軸慢下至下端終點(diǎn)時(shí)，碰到擋鐵，通過(guò)杠桿機(jī)構(gòu)使先導(dǎo)閥換向，接通左位。 14DT 通電時(shí)，漲砂條缸活塞處于中間位置，砂條在縮回狀態(tài)，其 原理見(jiàn)回中位。調(diào)整時(shí)要使其開(kāi)啟壓力稍微大于活塞和運(yùn)動(dòng)部件因自重而在液壓缸下腔產(chǎn)生的壓力。在圖示情況下，壓力油同時(shí)進(jìn)入先導(dǎo)閥、換向閥和液銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 動(dòng)閥，通過(guò)控制油路使液動(dòng)閥和換向閥處于各自的位置，主壓力油經(jīng)換向閥的右位、液動(dòng)閥的左位進(jìn)入液壓缸的無(wú)桿腔和有桿腔，形成差動(dòng)回路，活塞向下移動(dòng)。 （ 7）主軸慢下 夾緊工件后，壓力繼電器 1SP 動(dòng)作， 2DT、 14DT 斷電，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 進(jìn)入“行程控制”操縱箱。 （ 6）夾緊 插銷后，壓力繼電器 3SP 動(dòng)作，使 4DT 通電，壓力油經(jīng)減壓閥 J換向閥 8至無(wú)桿腔，夾緊工件。 （ 5）插銷 此工步是將定位銷插入工件的定位銷孔中，以實(shí)現(xiàn)工件的定位。當(dāng)送料到位后， 6DT 斷電， 7DT 通電，送料缸自動(dòng)返回。 （ 3）送料及送料返回 工作臺(tái)移至接料位后， 6DT、 7DT通電，壓力油經(jīng)換向閥 電磁節(jié)流閥 2至液壓缸，快速送料。電磁鐵 1DT、 9DT 通電，托架抬起。 液 壓系統(tǒng)工作循環(huán)及原理如下（見(jiàn)圖 23）： （ 1） 液壓泵起動(dòng) 壓力油經(jīng)電磁卸荷溢流閥流回油箱，液壓泵卸載。根據(jù)不同的加工品種，兩泵可單獨(dú)工作，又可同時(shí)工作。系統(tǒng)由兩臺(tái)葉片泵提供液壓油源，一套油源供給左邊珩磨頭的往復(fù)缸及漲砂條缸用的壓力油，另一套油源除了供給右邊珩磨頭的往復(fù)缸及漲砂條缸的用油外，還供給系統(tǒng)的上下料、夾緊、抬起、插銷等輔助動(dòng)作用油。采用珩磨工藝加工可以通過(guò)去除最少加工余量而極大地改善孔和外圓的尺寸精度、圓度、直線度、圓柱度和表面粗糙度。 最終尺寸大 小 d d 圖 21 珩磨件內(nèi)孔表面形狀 （ 5） 糾孔能力強(qiáng) 由于其余各種加工工藝方面存在不足，致使在加工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)以下 一些 加工缺陷。在珩磨加工中，珩磨工具是以工件作為導(dǎo)向來(lái)切除工件多余的余量而達(dá)到工件所需的精度。珩磨幾乎可以加工任何材料，特別是金剛石和立方氮化硼磨料的應(yīng)用，進(jìn)一步拓展了珩磨的運(yùn)用領(lǐng)域，同時(shí)也大大提高了珩磨加工的效率。另外，用專用珩磨頭，還可加工圓錐孔、橢圓孔等，但由于珩磨頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不用。因而會(huì)在局部區(qū)域產(chǎn)生高溫，會(huì)導(dǎo)致零件表面結(jié)構(gòu)的永久性破壞。珩磨加工面幾乎無(wú)嵌砂和擠壓硬質(zhì)層。有較高的表面支承率 （ 孔與軸的實(shí)際接觸面積與兩者之間配合面積之比 ） ，因而能承受較大載荷，耐磨損，從而提高了產(chǎn)品的使用壽命。如用面板改善零件端面與軸線的垂直度 （ 面板安裝在沖程托架上，調(diào)整使它與旋轉(zhuǎn)主軸垂直，零件靠在面板上加工即可 ） 。珩磨比磨削加工精度高，磨削時(shí)支撐砂輪的軸承位于被珩孔之外，會(huì)產(chǎn)生偏差，特別是小孔加工，磨削比珩磨精度更差。一些壁厚不均勻的零件，如連桿，其圓度能 達(dá)到 0． 002mm。所以我們用金剛石和立方氮化硼油石時(shí)，珩磨前要很好地修整油石，以確?？椎木?。需要說(shuō)明的一點(diǎn)：由于珩磨油石采用金剛石和立方氮化硼等磨料，加工中油石磨損很小，即油石受工件修整量很小。因此，隨著珩磨的進(jìn)行孔表面和油石表面不斷產(chǎn)生干涉點(diǎn)，不斷將這些干涉點(diǎn)磨去并產(chǎn)生新的更多的干涉點(diǎn)，又不斷磨去，使孔和油石表面接觸面積不斷增加，相互干涉的程度和切削作用不斷減弱，孔和油石的圓度和圓柱度也 不斷提高，最后完成孔表面的創(chuàng)制過(guò)程。此外，珩磨頭每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，油石與前一轉(zhuǎn)的 切削軌跡在軸向上有一段重疊長(zhǎng)度，使前后磨削軌跡的銜接更平滑均勻。其原理類似兩塊平面運(yùn)動(dòng)的平板相互對(duì)研而形成平面的原理。因而加工精度受機(jī)床本身精度的影響較小，孔表面的形成基本上具有創(chuàng)制過(guò)程的特點(diǎn)。 在大多數(shù)情況下，珩磨頭與機(jī)床主軸之間或珩磨頭與工件夾具之間是浮動(dòng)的。由于珩磨頭的旋轉(zhuǎn)及往復(fù)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，油石上的磨粒在孔的表面上的切削軌跡成交叉 而不重復(fù)的網(wǎng)紋，因而獲得表面粗糙度較小的加工表面。 張貴珍：珩磨機(jī)雙進(jìn)給主軸設(shè)計(jì) 4 第 二 章 珩磨機(jī)液壓伺服系統(tǒng)的基本原理 珩磨加工的原理與特點(diǎn) 珩磨加工的原理簡(jiǎn)介 ]11[ 珩磨是利用安裝于珩磨頭圓周上的一條或多條油石，由脹開(kāi)機(jī)構(gòu) （ 有旋轉(zhuǎn)式和推進(jìn)式兩種 ） 將油石沿徑向脹開(kāi)，使其壓向工件孔壁， 以便產(chǎn)生一定的面接觸。本珩磨頭的有益效果是，可以在同道工序中不停機(jī)實(shí)現(xiàn)粗精磨兩次進(jìn)給，使粗精磨兩種珩磨切削性能一致，從而保證了珩磨網(wǎng)紋的整齊清晰，獲得理想的珩磨表面微觀結(jié)構(gòu)。本珩磨頭解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：將珩磨頭本體上的砂條磨槽分別設(shè)置成粗、精磨兩組，且粗精磨砂條磨槽兩兩相隔，控制砂條漲縮的砂條座斜面在軸向位置上粗精磨兩兩錯(cuò)對(duì)，再將珩磨頭錐芯采用分體式結(jié)構(gòu)，分別與粗精磨斜面相配。但這樣的工序方案缺點(diǎn)有三個(gè)：一是工效低，設(shè)備占地面積大；二是由于兩臺(tái)珩磨設(shè)備的性能、磨削參數(shù)存在差異以及裝夾狀況改變，無(wú)法保證珩磨網(wǎng)紋的切削參數(shù)一致，易造成網(wǎng)紋紊亂；三是這種珩磨頭無(wú)法實(shí)現(xiàn)珩磨過(guò)程中實(shí)時(shí)掌握加工尺寸，只能通過(guò)操作人員的操作經(jīng)驗(yàn)與技能，珩磨質(zhì)量嚴(yán)重受到人為因素制約，內(nèi)孔尺寸及網(wǎng)紋質(zhì)量不穩(wěn)定。在不遠(yuǎn)的將來(lái)，隨著 Singlepass 加工技術(shù)更多的發(fā)展，必將取代傳統(tǒng)的加工方式 。如今越來(lái)越多的元器件制造商采用了這種加工工藝，從而實(shí)現(xiàn)了更高的產(chǎn)品質(zhì)量并極大地降低了生產(chǎn)成本。當(dāng)每把刀具被設(shè)定分別去除總加工余量的一部分時(shí)，較粗粒度的刀具用于最初的余量去除，較細(xì)粒度的刀具完成所要求的表面粗糙度，以此實(shí)現(xiàn)最大的效率 Singlepass 珩磨加工技術(shù)從最初的鑄鐵零件加工發(fā)展至今，已成功地應(yīng)用于幾乎各種工件材料的盲孔，通孔和臺(tái)階孔的加工。在實(shí)際的零件加工中，大多數(shù)的應(yīng)用可能需要一系列預(yù)設(shè)定的singlepass 刀具。 10 年前，針對(duì)閥類零件的精加工，美國(guó)的零部件制造商多采用內(nèi)孔磨削的方法，一些工廠采用漲縮式珩磨加工閥孔，而與之相對(duì)應(yīng)的軸則多采取配磨的方式以保證合適的配合間隙。 這種高的尺寸耐用度是精密加工中實(shí)現(xiàn)超光 滑的加工表面和高加工精度的保證。與傳統(tǒng)的砂條珩磨加工不同，Singlepass 刀具在每 一個(gè)加工循環(huán)中不漲縮，這樣就避免了傳動(dòng)誤差。在最初期的刀具刃磨后，刀具僅需要偶爾的尺寸調(diào)整以補(bǔ)償金剛石的磨損。 金剛石鍍層刀具應(yīng)用于珩磨工藝是 60 年代發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，隨著工業(yè)金剛石的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展， 20 世紀(jì) 80年代這種整體式珩磨技術(shù)因其在競(jìng)爭(zhēng)中的顯著優(yōu)勢(shì)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，尤其適用于有一定生產(chǎn) 批量的，零件形狀精度在 以內(nèi)的精密零件加工。精密和超精密切削已逐漸地開(kāi)始替代傳統(tǒng)的加工方法，作為一種重要的精密加工方法，珩磨根據(jù)珩磨頭結(jié)構(gòu)形式的